湿热地区建筑自然通风设计研究

自然通风是当今节能建筑所普遍采用的一项比较成熟而廉价的技术措施。建筑通风设计分为机械通风和自然通风两种方式，合理的建筑通风设计不仅可以节约空调能源，而且可以提高建筑内的空气的质量、空气通透性并降低炎热夏季的室内温度。本文研讨了湿热地区建筑自然通风的有效设计方法，并从节能的角度辩证探讨了建筑通风设计技术及优势和需关注的一些问题。

我国广东、广西、海南、香港、澳门、台湾、福建南部和云南小部分地区属于湿热气候区，这些地区的气候特点鲜明，长夏无冬，高温高湿。因此最大限度地利用自然通风来降温、降湿便成为了适应当地气候，注重生态环境的核心技术。但近些年随着经济发展和人们对生活舒适度要求的提高，空调在我们的日常生活中已经是相当普及，对空调的过分依赖和不加限制地滥用也是造成当今环境和能源问题的重要原因之一，空调制冷设备中的氟利昂会破坏大气臭氧层，过量的空调器还会加剧城市热岛效应，造成室外热环境恶化。室内外温差过大及建筑通风换气量的不足，也给人们的健康带来很多问题。鉴于此，建筑设计中使用自然通风技术值得大力推崇。

1 自然通风设计的基本原理

自然通风的主要原理在于利用风压或热压压差促进的空气流动。当建筑的迎风面将受到空气的推动作用形成正压区，推动空气从该侧进入建筑，而建筑的背风面，由于受到空气绕流影响形成负压区，吸引建筑内空气从该侧的出口流出，这样就形成了持续不断的空气流，成为风压作用下的自然通风，我们也常称之为“穿堂风”。当室内存在热源时，室内空气将被加热，降低密度，导致建筑内上部空气压力比建筑外大，室内空气向外流动，同时在建筑下部，不断有空气流入，以填补上部流出的空气所让出的空间，这样形成的持续不断的空气流就是热压作用下的自然通风。而风差的大小与建筑的形式、其迎风面与风的夹角、建筑整体规划布局等因素相关。

2 利用风压实现建筑自然通风的措施

2.1 充分依托环境与地域

湿热地区基本都属于中国的亚热带季风气候区，夏季东南风，冬季西北风。在建筑的朝向设计上宜以南北朝向为主，东西方向上的偏角小于或等于30度为宜。要通过风压来实现建筑自然通风，则建筑所处环境的平均风速一般不小于3 ～4 m / s ，建筑的迎风面应朝向夏季主导风向，房间进深一般以小于14m 为宜，门窗宜相对开设，以便形成畅通的风道。

2.2 利用建筑构造改善通风

在季节更替，风速、风向改变的情况下，建筑应采取相应构造措施，在仍需通风散热的季节改善建筑自然通风。如改变窗的形式，利用活动百叶等引风，都是简单可行的办法，立转窗较推拉窗在相同窗洞面积的情况下，能打开窗户的面积都是推拉窗的两倍，并且突出的窗扇还能起到一定的导风作用，如图1所示。但在寒冷的冬季，则需在保证基本换气次数的前提下.尽量降低通风量以减小热失。

确保室内一定的风速条件，是实现建筑自然通风效果的前提。可以采用一些增加风速的措施，比如漏斗形截面的镂空花墙等。

3 利用热压实现建筑自然通风的措施

在大量使用玻璃幕墙的公共建筑中，利用热压通风原理来实现节能的双层玻璃幕墙逐渐成为新宠，在炎热的夏季，双层玻璃幕墙的外层幕墙与内层幕墙之间空气，在经过阳光加热后，热空气上升，从上部排风口排出，温度较低的空气从下部进风口补充进来，通过玻璃幕墙的自通风降低幕墙温度，在适宜自然通风的季节，再通过开窗上下的预留通风口，利用垂直的“浮力通风”来带动室内通风换气。

4 混合通风

除了在窗户上采用构造措施，建筑的回廊及宽大的屋檐也有很好的导风作用，深深的回廊与屋檐具有“遮阴导风”的作用，利用屋顶的“烟囱效应”与屋檐阴影处的冷空气与屋檐底部的热空气产生交流而将冷空气导入室内，可以形成混合式的通风，如图3所示。另外，利用建筑中的天井、中庭、过厅、楼梯间等增加建筑物内部的开口导气流，，组织自然通风。在中庭和庭院中配以水体绿化等也是利用混合通风，改善建筑微气候的措施。

5 应用自然通风需考虑的问题

自然通风虽好，但在利用时应注意其本身可能带来的问题，要特别避免自然通风的失控带来的大量空调能耗的损失。因此建筑设计中不应盲目强调自然通风，应以辩证的态度来看待。

通常湿热地区开窗自然通风适宜的月份集中在过渡季，即3 ～ 5 月和10 ～ 12 月，在9 月的部分时段也可用，而在较热的6～8 月和较冷的1～ 2月无法仅凭自然通风得到满意的热环境，必须依靠空调，在空调启动期间，为了使自然通风的设计能够达到最大的节能效果，建筑师和设计和控制使用者的行为节能都是必不可少的条件。

湿热地区除了要通风散热之外，还有一个重要的气候特点就是湿，尤其是在春季和初夏时节，空气湿度很大，当气温升高时，采用自然通风对降低室内空气温度有一定的效果，但是对调节和控制室内空气的湿度效果有限。因为潮湿的缘故，汗液蒸发较慢，反而使得湿热感加重，因此为了保证舒适度，这时的重点不应一味强调通风，而在于除湿，除湿则要依靠空调系统，而当气候寒冷时，湿冷的环境会增加人体对低温的敏感度，使寒冷感更强。

6 结语

自然通风作为生态建筑技术中一个非常重要的组成部分，在改善室内空气品质、满足室内舒适要求的同时降低能耗，是一种安全有效、经济实用的技术措施，但需与空调和机械通风的手段结合起来，方能达到湿热地区最佳的节能效果和室内舒适性。另外，建筑通风设计是一项复杂的工程，需要从建筑物进行规划设计、建筑单体设计到构造设计的一体的过程中都对自然通风的实用性及效果进行认真的思考，之后再依据建筑物的内部结构的状况仔细设计自然通风的系统，以保证最后的方案具有科学性。建筑师与设备室工程师的协同设计在这其中必不可少，但这种协同设计的机制恰恰是我们目前缺乏的，政府宜倡导建筑师与设备工程师合作设计，以在建筑通风在整体建筑节能效益上发挥更大功效。

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