自然通风在建筑中的应用

自然通风在建筑中的应用是怎样的？优缺点是什么？请看鲁班乐标编辑的文章。

自然通风是改善室内空气品质最基本的方法之一，更是节约空调能耗的主要措施之一，把自然通风这种传统建筑技术重新引入到现代建筑中，有着比以往更为重要的意义。本文介绍了自然通风的原理、几种不同的自然通风实现方法及优缺点，并举例说明了自然通风的应用。

1 自然通风的原理及优、缺点

1.1 利用风压实现自然通风

在具有良好的外部风环境的地方，风压是实现自然通风的主要手段。在我国很多湿热地区，建筑都会有开阔的窗户，采用轻便的墙体，深远的挑檐，建筑通常会架空，以采集更多的凉风。在这样形式的背后，恰是利用风压促进建筑的室内空气流通，改善室内空气环境质量的手段。当有风从左边吹向建筑时，就会在建筑的迎风面产生能量的转换，动压力变为静压力，于是迎风面上将形成正压，推动空气从该侧进入建筑，而建筑物的侧面及背面由于受到空气绕流的影响而形成负压，吸引建筑内空气从相应位置流出，就形成了持续不断的空气流，成为了全面换气的风压自然通风。建筑物周围的风压大小与建筑物的形式、建筑物的几何形状、建筑物相对于风向的方位、风速及建筑物周围的自然环境都有关。一般当空气垂直吹向建筑的正立面时，正立面中心处的正压最大，而屋角和屋脊处的负压最大。如图1所示。

1.2 利用热压实现自然通风

热压差是形成建筑自然通风的另一手段，是由室内外空气的温度差引起的，也就是通常讲的“烟囱效应”。当室内存在热源时，空气将被加热，密度降低，并且向上浮动，在建筑上部设排风口就可将污浊的热空气从室内排出，而室外新鲜的冷空气则不断从建筑下部流入，以填补上部流出的空气所让出的空间。热压的作用与进风口和出风口的高差及室内外温差有关。在通常的建筑设计中，大多可利用建筑物内部贯穿多层的竖向空腔来实现进、出风口的高差要求，例如设置烟囱、通风塔、天井中庭等。与风压自然通风不同的是，热压作用下的自然通风更适应长变和不良的外部风环境。

1.3 风压与热压共同作用实现自然通风

实际应用的过程中，通常是二者互为补充，密不可分的，只是各自的作用有强有弱。由于风压会受到天气、室外风向、建筑物的形状及建筑周围自然环境的影响，所以风压与热压的作用也不可能是简单的线性叠加，一般来说，在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而进深较大的部位则利用热压来自然通风。

1.4 机械辅助式自然通风

有些建筑规模较大使得通风的路径较长且流动阻力很大，此时还单纯依靠风压和热压作用下的自然通风往往效果不好，另外，一些空气污染比较严重的地区，如仅采用自然通风很可能会将室外污浊的空气带入室内，所以可以考虑采用机械辅助式的自然通风。即设置完整的空气循环通道，增加空气处理手段，借助一定机械动力的自然通风。

1.5 自然通风的优缺点

优点：1）节约能源。自然通风和空调都可以起到冷却通风的作用，但空调需要耗费大量能源而且还需投资许多处理装置，仅此，自然通风就可以降低能耗达到45% 以上。

2）建筑物室内空气质量方面。使用空调的建筑物，空调可以控制的更多的是室内空气的温度而并非是空气质量，大多数集中空调新风量往往不足，需另外补充新风。自然通风可以把室外新鲜的空气补充到室内，将室内污浊的空气排至室外。

缺点：1）在室外环境本身就闷热的情况下，开窗后虽然新鲜空气可对流交换，但室内温度就无法快速降下来，此时通风就起不到调节室温的作用。

2）室外空气质量差污染物多，如果考虑自然通风就会给室内引入许多污染物。

3）有些建筑物对室内洁净度、空气风速要求严格，如果开窗通风换气就可能达不到要求。还有现代大型建筑由于进深大使得某些房间无法开外窗，此时自然通风会受到限制。

2 自然通风的实现

传统建筑中对自然通风的实现有很多值得借鉴的方法。现代的建筑设计中也积极的考虑自然通风，将其与地域建筑有效结合，实现合理利用、节约能源的目的。建筑设计应该以人为本，其根本目的在于为人们创造一个健康舒适的工作生活环境。

2.1 建筑选址、建筑体型与建筑群的布局设计：建筑选址应有利于自然通风。外部风速要大于3m/s，且建筑的主要进风面应与夏季主导风向成600～900角，不宜小于450。在建筑设计中应综合考虑单体建筑得热与防止太阳过度辐射的问题及建筑群体布局时建筑间距与风向投射角的问题。由于前幢建筑对后幢建筑通风的影响，在设计时应对建筑的高度、宽度、进深乃至形状实行一定的控制，不要一味地追求大体量、大进深、大密度的建筑或室内净高太低，建筑开窗不够，甚至做成推拉半开窗或死窗，过度依赖中央空调和机械设备，忽略对室内空气质量的要求。

2.2 屋顶的自然通风：在屋顶设置架空隔热层，利用中间的空气间层带走热量，降低屋面温度。也可在结构层中间设置通风隔热层，例如坡屋顶结构。

2.3 注重自然通风的组织：建筑物本身应采取措施来实现乃至加强自然通风。如利用热压作用形成自然通风时，在天窗两侧加装挡风板，使天窗始终处于负压区，只排不进。又如在檐口部位合理布置进气口，这样当关闭门窗时，新鲜空气仍能进入室内进行自然通风。还有合理布置建筑物的进、出风口，使风从建筑的迎风面吹入室内穿过房间，从背风面的出风口流出。

3 自然通风在广州嘉城国际公寓项目中的应用

广州嘉城国际公寓项目位于广州大道与天河水阴路交界处，由于用地限制，选址不能改动，但周边开敞，有应用自然通风的良好条件。在平面设计上我们在北面设计了一个开口天井，在西面设计了三个开口天井，并且通过开敞走廊及电梯厅联系起来；在剖面设计上，我们将第五层设计为架空层；屋顶设计架空隔热层；并且开口天井的做法使室外热空气冷却后再吹入室内，更好的带走了室内热量。整个建筑物不仅充分利用了自然通风，还加强了自然通风。如图2、3所示。在室外温度28-30度、室外微风的情况下，不开空调，人会觉得浑身燥热。但在嘉城公寓，东向单身公寓开启户门的情况下，室内人员热舒适性良好。说明我们在此项目设计时对于自然通风的利用是很成功的。

4 结语

总的来说，作为一种节能的手段，自然通风技术是一种可持续的节能技术、是减少建筑运行费用的技术。它涉及的内容很多，我们还需要做很多将自然通风成功应用到各类建筑中去的工作，在有空调并且也能实现通风的建筑中，在情况允许的条件下应尽可能充分考虑自然通风。相信在现代技术作为支撑的前提条件下，自然通风会更有效地为我们提供健康、舒适的环境。

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