校园建筑设计中自然通风原理的应用及实现

陈可珍

（佛山市岭南建筑设计咨询有限公司 528251）

引言

随着社会和经济的发展，空调在现代校园建筑设计中的应用越来越多，而自然通风技术作为一项廉价成熟的技术已经逐步被空调所取代，渐渐让人们忽视了该技术的应用。虽然空调的使用给人们带来了很大的便利，使室内环境更加舒适，但也相应的带来了空气质量恶化，资源消耗严重的问题，所以最传统的自然通风技术又得到了人们的重视。

1 自然通风原理

自然通风系统主要运行的动力是在自然界形成的也就是说，它是一个自然过程。按照动力的来源这一角度来划分，校园建筑物的自然通风主要分为完全的自然通风和机械辅助下的自然通风这两种。形成完全的自然通风的两个主要原因是：风压和室内室外空气的密度差；而自然通风形成的原因是：

1.1 风压作用

在许多地区，风能都非常的丰富，而风压是促进自然通风的十分重要的手段，但是在促进自然通风的情形下，要注意好通风的各个事项，才可以做到通风顺畅，保证通风效果。风压所造成的通风是通过正面及负面的压力差来实现的，以此来促进室内的空气流动，减少室内的污染物排放，从而最终达到降低室内的余湿、余热的效果。风压作用下的自然通风如图1所示。

图1 风压作用下的自然通风

1.2 热压作用

由于室内室外空气的温差而形成的热压，就是通过热空气会上升这个原理，在校园建筑物的上部安置排风口，因此，室外的新鲜空气可以被吸入，而室内的污染空气可以被排出。通风口的设置对加强通风来说还具有十分重要的作用。通常，影响热压通风的因素有许多：包括两窗孔的高度差、窗孔的位置以及室内的空气密度差等。如果外面的温度低于里面，校园建筑物上部压力较高，而下部的压力较低，如这些地方有通风口时，空气从下面的开口进入，从上面出去；如果室外温度高于室内温度，则气流方向相反。在设计过程中，可将校园建筑物内竖向空间大大的利用起来。满足了所需的高度差，就能将校园建筑中的热气排出，让校园建筑物具有更好的通风的效果。

1.3 两者的共同作用

实际的校园建筑中，两者的共同作用会产生自然通风，热压与风压共同作用是校园建筑中自然通风中最常见的效果，但是由于它们各自作用的效果程度不同，相对稳定的是热压作用，比较容易完成的是烟囱效应拔风。相同一座校园建筑，风压作用的方向是相同的，下部迎风面是热压力，进入风将大于热压力，如果迎风面热压力大于上部风压力，很容易形成反向倒灌。但一天下来，外面的风向不时发生改变，为了保证自然通风的效果，在计算中一般不考虑风压的作用；但是，由于风压客观存在，还需要考虑风压对自然通风的影响，使热压与风压相辅相成，密切的配合使用。

1.4 机械辅助式自然通风

现代校园建筑物的面积越来越大，楼层也越来越高，所以就更有必要来实现自然通风，但是也面临一个通风路径变得更长的问题，这样空气就可以受到校园建筑物的阻碍，所以，依靠自然风压和热风就不能简答的实现优质的效果。但是，由于自然环境的恶化，在城市环境恶劣的地区，自然通风就会把恶劣的空气带到室内，从而造成空气的污染，进一步危害到学生的健康。所以，在设计学校校园建筑的过程中，因为学校人口的密度大，从而流动的阻力较大，为了实现自然通风，这个时候就要辅助的自然通风，通过机械辅助的方式来加速室内通风。

2 校园建筑设计中自然通风原理的应用及实现策略

2.1 优化门窗开口位置的设计

在这类学校的校园建筑中，门窗的布置和门窗与墙体的比例要尽可能的优化，这直接影响到校园建筑内部的通风效果和气流。在设计学校校园建筑的过程中，一些增加门窗的设计应尽量避免，最大程度上减少洞口的面积；此外，外墙的面积减少，门窗洞口的面积不断增加时，也就是加大窗墙比的时候，会直接影响到校园建筑的一些性质。

2.2 平面屋顶的设计

一般情况下，我们会在平屋顶上设置以砖为支架的保温层，达到通风降温的效果。但由于该方法不能利用热压实现通风，夹层温度过高，需要边坡保温层，这样就可以使通过热压产生的上升的气流带走热量，使相对来说比较冷的空气从坡的下面进入，从而有效的降低屋顶的温度。

2.3 校园建筑物幕墙的设计

现在绿色校园建筑通用的一种设计就是被称作“上层皮”的幕墙，设计是在双层玻璃之间预留一定宽度的通风管道，并且还搭配有可以调节角度的百页。这样，在夏天的时候，可以打开上下的进风口和排风口，从而实现自然通风，并且当通道里面的空气被加热以后，可以通过风压，使热空气上升，冷空气进入，实现通风，当冬天的时候，关闭进风口和排风口，双层玻璃的中间就可以储存热量，以此来增温。

2.4 风帽的设计

风帽主要可以分为排风帽和进风帽两种类型，可以因地制宜，依据自己的需要来进行设置，一般来说都是设置在屋顶上。这样能够把任何水平方向吹过来的风都通过进风帽导入到系统里，然后再通过压差从排风帽里面导出去，从而实现风的流动，增强通风。

3 自然通风技术的原理以及在校园建筑设计中的使用注意要点

（1）古往今来，生态文化的保护在社会中起着十分重要的作用，保护生态文化是每个社会公民应尽的责任，我们要极力倡导并依靠自我行动，全力走生态发展可持续道路。

（2）现代社会我们都应有创新精神，特别是对于校园建筑设计来说绝对不能盲目模仿以前的著名设计，因为很有可能那已经过时，而且在现实社会中实绝对不合理，不科学的。自然通风技术可以根据不同的地区、温度和气候产生不同的风压和热压，而我们祖国地大物博，地域广阔，几乎每个城市都有每个城市的温度气候，所以坚决不能盲目模仿。

（3）自然通风技术对现代校园建筑设计来说有着至关重要的作用，特别是在能源越来越匮乏今天。我们全社会人类都应共同努力，合理运用校园建筑设计中的自然通风技术，努力走校园建筑与文明，自然相统一的道路，为我们的子孙后代创造福音硕果。

4 结语

随着社会的迅猛发展，科技时我们越来越方便或舒适，但也让我们越来越远离自然和谐的脚步。虽然随着现代社会的到来，校园建筑绝大多数都是依赖于机械通风，然而它会使我们的资源岌岌可危，这样与自然和谐背道而驰，也使不符合个国家的可持续发展。因此我们在做校园建筑设计的时候，应该合理运用生态理念，巧妙运用生态通风技术，朝着可持续发展的芬芳之路继续前行。