建筑设计与自然风

■傅 侠 ■中国瑞林工程技术有限公司，江西 南昌 330000

1 概述

所谓自然风技术就是指在建筑设计与建设过程中有利于建筑通风换气的一项技术，从设计的角度来看，自然风技术的应用主要从四个方面进行探讨:与外界交流空气的窗户、建筑中的进风口与排风口、双层立面以及比较有利于空气流通的较为开放的建筑平面。自然风技术在建筑设计的应用形式有许多种，而且不同的建筑设计师也有不同的设计手法。本文主要提出了三种设计方法，即建筑公共空间的设计、表皮结构的设计、建筑窗型的设计。

2 建筑窗型设计

2.1 窗型设计的通风原理

在建筑中进行自然的通风过程主要通过打开的门窗实现建筑内部的空气与外界的自然空气的通风或者对流。通过窗户气流量的多少一般情况下主要取决于窗户面积的大小以及自然风在竖向的分布情况。因此对于建筑窗户窗型的设计主要涉及到窗户开启时的形状、大小、高度以及方位等多个因素，这些相关因素对室内的气流通风情况都会有所影响。

单侧通风在建筑中主要是通过在建筑的房间一侧设置窗户，在该种设置的情况下，外界空气会从窗户中相对较低的位置进入到房间内，经过房间的加热之后从该窗户较高的地方排出。该种形式下空气流动主要是通过风具有的紊流以及浮力作用而产生，并不是因为风力作用产生气压差。如果想要提高单侧通风的效果，可以通过在同一侧的墙体的不同高度上设置几个窗户，这样设置之后，外界的自然空气会从较低的窗户流进来，经过加热的空气再从较高的窗户排出去。这样进行的单侧通风效果要远远好于只设置一个窗户。而在房间中能够进行有效通风的进深为房间高度的25 倍左右。

相对于单侧通风而言，对流通风是更为有效的通风方式。如果建筑中的房间不止有一个墙面上设置了窗户，就会发生空气对流的现象。对流现象能够为建筑提供更大的进风量，也能够让自然风进入到更为大的进深中去。进行建筑设计时，应该对狭窄进深的平面进行优先考虑。在进行对流通风的设计时，风向与出风口不同方向的设计对于箭镞而言更有利于自然风的对流，这样设计的窗户更有利于气流进行循环。如果进行设置时将进出风口的方向与风向设置成同一条直线上，那么外界气流只是穿过房间不会进行空气的对流与循环。

2.2 窗户的自然风技术设计

窗户的高度是指从窗台到窗楣的高度差，该高度对建筑的通风效果有很大的影响。建筑内外的温度差会导致进入到房间的空气上升，因此高度更高的窗户对于空气的流动而言更有利。不仅如此，高度较高的窗户还能够为建筑提供较好的采光。高度较低的窗户不能够为建筑提供较好的通风条件，但是能够使得地面对光线进行均匀的反射分布。而高度适中的窗户能够为建筑提供较为均匀的通风，但是不能够为其提供均匀的采光。在建筑中，窗户的方位设计决定了在建筑中能够获得多少太阳的热量，有多少的热量会损失掉。一般而言，在冬季时应该在偏向南面的方向把窗户打开较大获得太阳的热量，在偏向北面的方向防止热量的散失。

在建筑中窗户的设计应该满足通风、日照、视野以及太阳能量的渗入。因此在干燥炎热的地区，一般会采用面积比较小的窗户，并且进行一定的遮挡。因为在这样光照充足的地区，面积较小的窗户就能够获得充分的采光。在白天时，外界的空气很热，小型窗户能够减少外界热空气的进入。而夜间的温度较低，建筑可以通过打开窗户的方式通过自然进行通风，降低室内的温度。而在湿润炎热的地区，则适合采用较大面积的窗户，有利于建筑的通风。另外还应该设置较大的屋檐出挑，以便对太阳的辐射进行一定的遮挡。而在较为寒冷的地区，窗户应该设置的大些而且不对其进行遮挡，但是窗户的密封性一定要好，这样才能够加大热量的进入并且减少冷风的渗入。

3 建筑表皮结构设计

本文的表皮结构设计主要介绍双层玻璃幕墙，该种系统的节能潜力较好，采用的材料可以是循环利用的，建设该种建筑表皮结构的速度较快，节能效果比较好，还能够对外界噪音进行阻隔，减少不清洁的空气对于建筑室内的污染。因此双层玻璃幕墙又被称为“可呼吸的皮肤”，主要使用的双层玻璃幕墙有以下几种:

首先是外挂式的双层玻璃幕墙，这是最为简单的双层玻璃幕墙，建筑外墙与玻璃幕墙之间距离300 至2000 毫米，具体的距离要根据建筑的形式、外墙与幕墙之间的连接方式以及外墙的建筑方式等条件进行确定的，双层玻璃之间的空间不能做水平分隔与竖向分隔。经过测试表明，双层玻璃幕墙系统能够有效的隔绝噪音，但是该种幕墙由于玻璃间的气流缺乏组织性，因此很难改善建筑中的热环境。因此该种幕墙主要建立在城市中心，主要目的是隔绝噪音。

其次是走廊式双层玻璃幕墙，与环流式的双层玻璃幕墙相比，走廊式的双层玻璃幕墙通过一层作为基本单位进行水平方向的划分，在建筑外侧，每层建筑都形成外挂式的走廊，因此称作走廊式双层玻璃幕墙。在该种幕墙形式中，建筑的每层楼楼板与天花板高度处都设有进风和出风大小的调节盖板，现在使用的走廊式双层玻璃幕墙经过了两次改进，第一次将立面中的进风口与出风口进行对齐，但是该种设置有不足的地方，下层走廊中的排气有部分会变成上层走廊的近期，这种情况的出现会对温度缓冲与空气质量都会产生不利的影响，而在第二次改进之后，将进风口与出风口在水平方向上错开了一定的距离，减少以上情况对建筑自然风的通风效果的影响。

4 建筑公共空间设计

4.1 建筑公共空间设计原则

在建筑的公共空间的设计上已经有了较为成熟的设计形式，并且在建筑中普遍应用。在医疗、教育、商业、娱乐等公共建筑中都被广泛的应用。在公共建筑中，公共空间能够对建筑室内的气候调节以及降低建筑能耗。进行公共空间的设计中一般会大面积的采用玻璃围护结构，不仅能够透射一定的阳光，还能够对室内的长波辐射进行阻挡，防止室内的热量外溢，在冬季时能够有效提高建筑的室内温度。在公共空间中具有的内外部的空气压力差能够加快室内外的空气流动，有利于烟囱效应的形成，不仅能够产生良好的自然通风，还能够将室内多余的热量排出去，将室内的温湿度降低到合理的范围之内。

4.2 利用自然风技术进行建筑公共空间设计

利用自然风技术进行建筑公共空间的设计，首先应该进行建筑平面形式的合理设计，因为人们对于不同功能空间中的热舒适度不同，而公共空间的设计又不同于办公空间或是居住空间，因此对于公共空间而言，敞口的设计应该朝着夏季的主导风向，如果进行了反向的设置，那么迎风面的墙体应该控制其开敞。另外建筑的坡面形式对于自然风技术的应用而言也很重要，它应该对气压流动原理进行合理的应用，再结合建筑的空间布局，创造良好的自然通风条件。最后，还可以采取温差辅助措施帮助建筑通风换气，公共空间设计造风手法当中，制造环境中各部位的温差是非常重要的手法，它通过内部空间的组合设计以及绿化的相关配置等改善建筑中的微气候。

［1］金晓东，刘闽敏，公共建筑自然通风设计若干实例探讨［J］.山西建筑，2010，36(14).

［2］张文丽，浅谈生态建筑中的自然通风技术［J］.经营管理者2010(10).