自然风有效利用视域下的建筑设计探究

随着科学技术的快速发展，人们的生活水平取得了大幅提升，同时对生活环境的要求也不断提升，表现在建筑领域中就是回归自然的趋势更加明显，这就使得生态类型的建筑发展成为主要的趋势与航向。而自然风作为可再生能源的一种，如果能够将其科学合理的加以运用，特别是把自然风融入到生态建筑设计之中，不但能够大大缩减建筑室内制冷与取暖方面的能源消耗，而且会增加建筑内部的舒适度。所以，對建筑设计而言，自然风利用技术的融入具有十分重要的现实意义与作用。本文首先从分析自然通风的建筑设计理念出发，其次对自然通风系统的利用进行了探讨，最后提出了利用自然风的建筑设计策略。

自然通风的建筑设计理念

近现代的很多建筑普遍存在能耗超标的问题，因为冬夏两个季节的巨大温差，促使建筑的室内能耗迅速增加，进而影响建筑的实际使用效能。但是，随着建筑工程实际操作经验的不断增加，自然通风技术开始被越来越多的建筑设计所接受并加以推广，其本质就是最大程度的利用自然风力对室内的空气进行调节，将人工能耗降到最低。自然通风所运用的最基本的设计观念就是，借助室外风源所产生的风压与室内外的气温差所形成的热压，促进空气的气流运动，实现室内外的空气流动与交换。

对自然通风系统的利用

1.利用风压通风

通过借助水平方向自然风力所形成的压力进行通风，就是我们此处所说的利用风压实现自然通风的技术原理。当风朝着建筑吹的时候，建筑的迎风面会出现正压，背风面则会出现负压，同时，建筑的风格、与风向形成的夹角、建筑周边的环境等都会对风压产生影响，而在此过程中，风速是最为关键的因素。利用风压通风的建筑设计是最为常见的方式，我们通常所说的“穿堂风”采用的就是这一原理。另外，因为自然风的变化区间较大，尤其是各个季节的风向与风速的变幻幅度更是差别很大，这就需要建筑采取一定的措施加以应对，例如，设计合理的风格形态，能够开合的百叶、气窗等等，对室内的温度与气流进行调节。

2.利用热压通风

热压通风的基本原理就是利用室内垂直方向的空气温度差所形成的空气流动，即建筑内部的热压所产生的“烟囱效应”。然而，并非所有的热压所形成的的自然风都是自下而上的运动，有时还会出现反方向的运动，甚至是接近风压通风的方式。热压通风的最显著特点就是不受外界风的主导，因为其是通过吸力从不同进风口对新风进行引进。热压的大小同室内外的温度差异有很大的关系，其中，温差越大越有助于热压通风。

3.机械辅助通风

日常生活中的一些大型建筑、商业大楼、博物馆、体育馆等等，因其通风距离较长、流动的阻力较大等原因，致使自然风压设计与热压设计都无法实现自然的通风效果，特别是对于空气污染、噪音污染比较严重的一些大城市而言，更是不宜采用自然通风设计，因为室外的污染空气与各种噪音等会被带入到室内，从而对人体的健康造成危害。这种情况下可以利用机械方式实现建筑的自然通风，帮助室内空气进行流通。

利用自然风的建筑设计策略

1.建筑窗的设计

窗户的高度能够直接影响到室内的温度与通风效果，因为窗台与窗楣的具体位置所形成的温差决定着空气的流动情况。所以，位置较高的窗户更有利于空气的流动，而且在阴天还能够让室内最大程度的采光，而低窗虽然能够均匀分布地面的反射光线，但无法提供良好的通风条件，位置适中的窗户则能够促使室内的通风更加均匀。同时，窗户的方位布置也决定着室内的通风条件，例如，在冬季就需要打开南部、东南部以及西南部的窗户以获取最大的热量，北面的窗户则适当的打开就可以，保证基本通风的前提下防止室内温度的下降。

2.建筑风塔的设计

风塔所采用的基本原理是热压通风，因此，风塔的设计高度直接决定着风速的快慢与大小。同时，风塔的位置、尺寸与风口的设计形状等都会对自然风的实际效果产生影响。考虑到建筑周边的环境因素，通常情况下都会将风塔设置在建筑的迎风面，而达到自然风的最佳效果则是将风塔安排在建筑的中心地带。另外，为了增强上下空气气流的压力差，可以将风塔的开口部位设计成漏斗的形状，这样就能够确保不同风向的情况下，依然可以通过产生的负压形成自然风。

3.双层玻璃幕墙设计

如果从节约能源的角度出发，在建筑设计的过程中可以尽量使用自然采光，最大程度的减少人工照明，而玻璃幕墙虽然能够提供很好的采光条件，但却带有制冷与采暖能耗高的负面隐患，如此看来，建筑在节能与自然采光方面存在着一定的矛盾。但双层玻璃幕墙的研发把这一矛盾解决掉了，因为其不但具有节约能源的优势，而且所用材料都是可循环使用的资源，建筑速度也非常快，对施工与运输的场地要求很低，同时还具有很强的现代建筑风格，因此，成为了大家公认的“生态”建筑方式。

总而言之，通过利用自然风技术，能够将室外的自然、新鲜空气引入到室内，在炎热的夏季可以通过把空气流动利用到最大化，将室内的温度降到最低，而在寒冷的冬季则可以将空气的流动降到最小，把室内的温度维持到最为舒服的温度。自然风技术不但能够降低能耗，而且具有环保的作用。所以，在现代建筑设计过程中融入自然风技术是必然的发展趋势。

（作者单位：广州南洋理工职业学院）

作者简介：孙红波，广州南洋理工职业学院，讲师。