简析自然通风在建筑设计中的应用

曹太湖

摘    要：建筑内部的通风条件是决定人们健康、舒畅的重要因素之一。它通过空气更新和气流的生理作用对人体的生物感受起到直接的影响作用，并通过对室内气温、湿度及内表面温度的影响而起到间接的影响作用。：基于此，本文阐述了自然通风的主要功能及其作用机理以及影响自然通风的主要因素，对自然通风在建筑设计中的应用策略进行了简要分析。

关键词：自然通风;功能;机理;影响因素;建筑设计;应用;策略

1  前言

自然通风原理是由于空气温差导致空气密度产生某种差异，然后在重力作用下，低温的空气向下运动，高温的则向上运动，进而保证建筑室内拥有新鲜空气，并且不需要消耗任何动力，不仅满足了节能减排的要求，而且还减少了投资和运行费用。因此为了保障自然通风的效果，以下就自然通风在建筑设计中的应用进行了探讨分析。

2  自然通风的主要功能及其作用机理

2.1  自然通风的主要功能分析

第一，健康通风，即保证室内空气质量IAG。

第二，热舒适通风，即增加体内散热，以及防止由皮肤潮湿引起的不舒适以改善热舒适条件。

第三，降温通风，即当室内气温高于室外的气温时，使建筑构件降温。据测定，室内外温差大时，开窗10min～15min可完全换气一次;温差小时，大约半小时可交换一次。

2.2  自然通风的作用机理分析

（1）风压作用。由于大气有压力差，风才得以形成。风朝着住宅建筑吹的时候，由于建筑的阻碍，迎风面的气流产生了正压。与此同时，住宅背面或者侧面的气流则会在某个特定的地方产生负压。于是，风压作用下的自然通风就是利用了这种压力差才得以实现的。

（2）热压作用。通常在其他条件一致时，温度低的空气密度相对温度高的空气要大。从某种意义上来看，建筑物楼层一高，室内温度就相对会高一些。这是一种利用建筑内外空气密度的不同而形成压力差的自然通风方式。研究表明，进出风口的高差与住宅室内外温差越大，热压引起的通风效果就更明显。

（3）风压和热压共同作用情况：其实现代建筑的实际设计的自然通风情况，大多都是由它们两个因素相互合作而共同作用的。不过这里要注意的是，共同作用并不是我们传统意义上理解的简单叠加或抵消。

3  影响自然通风的主要因素分析

（1）地理环境因素。想要拥有良好的室内通风环境，地理环境是必须要考虑到的。在建筑设计的前期，选址应尽量保证外部风环境有利，能够达到房间的纵轴与主导风向垂直，这样获得的通风效果比较良好。

（2）气候因素。气候不同使得自然通风效果也会产生一些程度上的差异。气候条件对风压的影响甚为明显，一般影响风压自然通风的气候条件最常见的有空气温度、空气流速、相对湿度等等。所以在探究自然通风的时候，对气象数据做相关分析是相当必要的，除了上面影响风压的几个气候因素外，还要关注风向、风速、太阳直接辐射的强度、室内热源和产生的热量因素以及CO2的含量等等。

（3）建筑布局因素。现代住宅小区里，不光是那些高层建筑有助于室内的自然通风，多层建筑里那些高低不一的建筑错列排布也对室内自然通风有益。建筑高度对自然通风的影响主要就是体现在住宅正压和负压区的大小。在这两个区域延伸的那段距离内，其他住宅的通风可能会受到一定程度上的影响。所以，设计师合理地安排建筑之间的朝向、间距、布局是非常关键的。

4  自然通风在建筑设计中的应用策略分析

（1）加强建筑的规划设计。间距与通风的关系如下：为使建筑群每一幢房屋都能较好地获得自然通风，建筑物宜与主导风向呈30b-45b角，并采用前后错列、斜列、前低后高、前疏后密等布局策略，使整个建筑群都受益。建筑物的间距、屋顶坡度都对风向和漩涡风的产生及正负风压值的大小有着直接的影响。建筑物越长、越高，进深越小，其背风面产生的涡流区越大，流场越紊乱，对减少风速、风压有利。建筑的迎风面产生正压，侧面产生负压，背面产生涡流，有气压差存在就会产生空气流动，根据地区的主导风向设计合理的间距，为建筑组织良好的自然通风提供了可行性。

（2）科学布局总平面布局。房间要想获取良好的通风条件，就要组织建立好穿堂风。所以，在建筑设计总平面布局时，首先要考虑建筑物的朝向、之间距理和建筑群布局。总之，建筑应使用错列或斜列的方式进行平面布局，使每幢建筑都能获取良好的自然通风;在设计上，应尽量使房屋的纵轴与夏季主导风向相垂直，主卧应建在夏季风向的迎风面;建筑的宽度对自然通风有直接影响。当建筑宽度在10m以内，可以选用单侧通风;宽度在15m以内，可以选用双侧通风。

（3）严格规范建筑间距。建筑物之间的距离规划是否合理，决定着自然风的流通是否顺畅，因此在建筑设计时，规划好建筑物之间的距离显得至关重要。但是现在随着可利用建筑面积的减少，很多建筑商为了获取单位面积内更大的经济效益，盲目地压缩建筑间距，以提高建筑密度，这样极大地影响了自然风的顺利进入以及日照效果，使人们的居住质量和热舒适性大大降低。因此，在实际的建筑规划过程中，要根据具体的日照时间和自然风向确定建筑间距，实现经济效益和居住舒适性的统一。

（4）明确建筑朝向以及通风口的面积。由于风压的作用往往是通过风压系数表现出的，从而就与建筑朝向以及通风的面积具有密切的关系。而且不同气候地区的主导风向都呈现出较大的差异，所以就要求建筑朝向与夏季的主导风向保持一致。与此同时，在进行整体布局的同时，对建筑物的形体（例如建筑物的高度、形状等）实施控制也是很有必要的。而且还应该在此基础上，结合室内新风量的需求来设计通风口，在这里所指的就是有效通风面积以及在建筑立面上的设计位置。此外，房间的相对位置以及开口大小都会对风速以及进风量产生直接的影响，这样将进风口以及出风口两者位置错开并保持一定距离是很有必要的，从而就能够有效地改变气流在室内的方向，达到更好的通风效果。

（5）合理进行开口设计。自然通风通过建筑物的开口流入或者流出，则建筑物开口的优化配置以及开口的尺寸、窗户的形式和开启方式，窗墙面积比等的合理设计，直接影响着建筑物内部的空气流动以及通风效果。a.开口的大小存在一个优化组合的问题。房间开口尺寸的大小，直接影响着风速和进气量，开口大，则气流场较大。缩小开口面积，流速虽然相对增加，但气流场缩小。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3～2/3，开口面积为地板面积的15%～20%时，通风效率最佳。b.开口的开启方式应灵活。在气流穿过一个空间时要提供尽可能多的灵活性，特别要确保热空气在房间顶部时可以放出去，又能把新鲜空气从底部引进来，这样就会因该空间内的热量的分层作用给室内空气流动提供动力。气流的方向可以通过对中悬窗、竖转窗及平开窗窗扇角度的改变來调节。c.开口的相对位置也会直接影响气流路线。建议将进风口设置于地面上方1m～2m处，可以确保气流经过使用者头部区域。还可以通过固定在墙体上的构件或窗户上的百叶来控制气流的强度和流场分布。

5  结束语

综上所述，自然通风对于建筑节能减排以及成本控制都具有重要影响，因此建筑设计过程中，需要充分考虑自然通风。但是由于气候、地理条件等客观因素的影响，制约了自然通风效果，因此保障自然通风的有效性，加强其在建筑设计中的应用进行分析具有重要意义。

参考文献：

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[3] 尚璘.探析住宅建筑设计中自然通风的应用效果[J].装饰装修天地，2018（9）.