现代住宅建筑设计中自然通风的应用分析

刘家临

（甘肃省城乡规划设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

在当代社会的发展进程中，人们在生活质量得到有效改善的同时越来越关注居住环境的质量和舒适度，室内空气条件应当满足人们的居住需要。我国人口基数大，对于住宅建筑的需求量较大，人们处于住宅建筑中的时间较长，需要确保住宅的舒适性与健康性。在这样的情况下，就要对现代住宅建筑中自然通风的相关设计进行明确，把握好实际需要，以提高住宅的通风效果。

1 自然通风的概述

1.1 内涵

自然通风是建筑设计中的常见概念，在现代住宅建筑设计中有着广泛的应用。它主要是通过对住宅内各个通风口位置结构的特殊设计，比如门、窗等开口位置，促进住宅内的空气流通。风的流动方向以及流动速度离不开压力作用，住宅建筑表面的压力主要来自于风压和热压。其中建筑的外形结构，住宅区所在地区的地形地势以及周边建筑群，建筑朝向以及地区常见风向都可以影响风压的形成。而住宅建筑内外空气温度差异，单位空间内的气体体积差异以及气流流向的高度差距都可以决定热压的产生。住宅的室内自然通风效果通常会受到热压和风压的双重影响，因此住宅建筑的外表结构和门窗通风口的设计既要考虑到风压的成因，也要顾及热压的决定因素，综合分析进行设计。但就当前城市居民住宅的建筑结构和楼层高度而言，大部分业主都追求南北通透的户型，或在室内布局中尽量向此方向靠拢，因此穿堂风更容易成为住宅夏季自然通风的主要途径，而且由风压产生的空气流动所达到的通风效果要优于热压通风。因此，居民住宅建筑的自然通风通常由门窗位置，建筑物周边环境，以及户型朝向和室内布局等因素决定，设计者应当综合考虑以上条件，不断优化自然通风在住宅通风中的作用。

1.2 优缺点

设计师需要在住宅建筑设计中应用自然通风技术，主要是为了适应人们传统的居住需求以及落实环保理念，但是自然通风的优缺点也应当被客观看待。首先，自然通风技术既然能得到广泛适用和大力推崇，自然拥有不容替代的优点：自然通风可以通过室内与室外的空气交换，促进室内空气的流动与更新，为室内注入新鲜空气，低成本、高效率地促进室内空气质量的提升，从而进一步改善人们的居住环境。空调作为家庭常用的电气设备，其工作原理经常会给使用者带来空气在随时完成自然更新的错觉。事实上，空调的确可以促进室内空气的流动，但更多的是室内原有气体的循环流动，空调所补充的新鲜空气与自然通风相比微乎其微，它的主要功能在于调节室温。此外，人们日常生活和呼吸代谢需要大量的新鲜空气，自然通风可以将污浊的空气及时更换到室外，并为室内补充新鲜充足的氧气。而且，相较于使用机械设备进行通风，自然通风无需消耗任何能源，也不会产生机械工作噪音，更加符合低碳环保的理念。

然而，自然通风也存在一些不可忽视的缺点：首先，自然通风技术受制于当地气候条件，受天气因素影响较大，比如在高温无风的夏季，仅仅依赖自然通风难以实现调节室内温度的需求。其次，当前各城市空气质量并不稳定，容易受到汽车尾气以及当地工业化水平的影响，许多城市由于工厂污染性气体排放不达标有着严重的空气污染问题，如雾霾等，这种情况下的自然通风无法为室内空气环境带来清新的空气，反而会污染室内空气，对于呼吸系统较为脆弱的人群产生威胁。最后，由于建筑用途、楼层高度和建筑进深的影响，许多外窗仅仅有着装饰和透光的作用，使用者不得不采取空调等机械设备进行通风，促进房间内的空气流动。

1.3 方式

自然通风技术的通风方式主要分为以下三种：第一，风压通风，主要由空气流动过程中遭遇的建筑物阻挡形成压力，因此这一通风方式经常受到城市建筑群和建筑物外形结构的影响。在气候条件和风力风速适宜的地区，当地居民主要采用风压通风的方式，既能减少不必要的机械设备购买支出，又能落实环保理念。风压是空气流动在遭遇建筑物阻挡后，在建筑外表面产生的静压，与自然风的来临方向正面遭遇的一侧由于对风向流动产生了直接阻挡，形成的静压较高，而位于后方的背风一侧，和对气流阻挡较小的建筑侧面形成的静压较低。结合物理原理分析可知，空气流动速度越低的地区压力越高，反之亦然。因此，设计单位为了实现更好的通风效果，常常利用这一原理使空气通过低压区流动，再通过管道通风方向的改变促进空气流动，从而完成建筑通风的设计和应用。

第二，热压通风，设计师利用室内外空气温度的差异和空气密度的差距促进建筑内外的空气交换。由于压力差的作用，气体会在密度较高一方和密度较低的一侧产生流动，室内空气温度较高密度较低，密度越小的气体越会流动至建筑物上方并最终通过通风口流向室外，而原本气体密度较小的地区会由此形成负压，吸引建筑外部高密低温的气体流向室内，从而实现空气流动的循环，加强室内外空气流动。

第三，是风压和热压相结合的通风方式，我国大部分地区城市受到温带季风气候的影响，具有冬冷夏热的气候特点。因此，最初的部分自然通风设计师希望将热压通风作为这些城市建筑的主要通风途径。但是随着建筑水平的提高以及建筑用途的多样化发展，单纯使用热压通风根本无法满足用户的具体需要。经过市场调研分析，综合使用风压和热压通风是最适宜当前住宅建筑通风需求的方式，在实际设计时还可以结合不同建筑的构造进行具体分析，建筑进深越大的室内空气条件越适用于热压通风，进深越小的一般型住宅越适用于风压通风的方式。

2 现代住宅建筑设计中自然通风的具体应用

2.1 合理把控建筑整体布局

自然通风技术在现代住宅建筑设计中的应用经常会受到建筑朝向和建筑密度等布局的影响，因此，合理把握建筑整体布局可以更好地实现自然通风技术的使用。第一，按照中国人对于居家环境的传统理念，人们在进行住宅的户型以及朝向选择时，更加倾向于选择坐北朝南，南北通透的住宅朝向和布局。针对我国的气候条件实际状况，这样的选择方式具有一定道理，但如果想要做出更为科学合理的最佳选择，还应结合当地的地形地势和夏季风向进行具体分析。设计师在确定建筑物朝向时，应当提前确定当地夏季的主导风向和日照时长，为住宅选择合适的风向投射角度。为了保证良好的通风效果，建筑物应当位于主导风向的反方向，但同样考虑到日照条件和住宅需要，这种建筑方式受建筑物高度影响较大，为了实现后排建筑的通风要求需要占用更大的建筑面积，会在一定程度上造成资源浪费。经过大量的实验和调研数据分析，如果是建筑朝向和风向形成斜夹角，是自然风斜吹下住宅建筑，增大风向投射角，那么前后建筑的间距就可以适当缩小，从经济角度和资源利用角度都更为合适。因此，各地区应当结合不同的气候条件和地形影响，在建筑设计时确认当地住宅建筑的大致朝向。在笔者的设计实践中，甘肃省各地区城市主要朝向大多是南偏东15°左右，因而小区的主要朝向也是这个方向，既能满足城市规划的要求，又能满足住宅自然通风的需要。

第二，城市化建设的发展使得室内土地资源情况更加紧张，为了更好地利用城市空间，许多建筑不但追求高度向上拓展空间，而且为了减少土地使用面积，不断增加建筑密度缩小建筑间距。对于住宅建筑，特别是高层住宅的业主而言，这种规划方式无疑是不科学的。楼间距过近会导致室内日照时间不足，通风效果不好，影响居民日常生活，降低居民生活的幸福感。因此建筑设计师应当从通风条件和日照时长两个因素统筹考虑，合理设定楼间距。楼体进深越大，其所必须考量的日照、通风条件就越多，因此，对于住宅建筑的布局和间距分布必须要控制在适当的范围内，还可以结合小区内高层和低层住宅楼的特征综合分析，合理排布。既要保证前后排建筑的通风效果，又要保证下部楼层住宅的日照时长。

第三，住宅建筑群由于建筑密度大，涉及用户较多，因此需要科学合理地处理好自然通风技术的应用。城市建筑群的平面布局可以有多种形式 ，布局形式的区别决定了通风效果的差异。行列式的布局方式是目前较为常见的小区住宅布局，且许多小区为了布局美观通常使住宅建筑行列对应，然而这一排布方式并不利于住宅建筑的通风。为了进一步优化传统的行列式布局所造成的不良通风影响，在庆阳市某住宅小区设计中将6栋多层住宅以行列式布局沿东环路布置在地块东侧，10栋高层住宅楼的排布方式交错分布，一边通过改变住宅朝向适应自然风向，一边通过建筑的交错分布延长气流的流动路线，令位于下风向的建筑借助此种形式的气流流动，实现更好的通风效果。自由式布局顾名思义要求设计师结合当地具体的气候以及地形条件，主导风向等具体确定该地区建筑朝向，并根据实际情况进行调整。周边式布局具有一定的局限性，这种布局类型使得一部分建筑住宅由于气流流动规律，一直无法收获到良好的通风效果，甚至部分住宅并非常规的南北向布局，因此不具有普适性，更适合气候寒冷地区参考借鉴。

2.2 做好户型平面设计

人们的生活水平日益提高，对于住宅数量和质量的要求标准也越来越高。然而，当前住宅建筑的平面设计依然存在着诸多通风问题，人们日常起居活动的房间空气流动效果不佳，每天因烹饪一日三餐的厨房常常因为通风设计问题成为油烟重地。而目前设计中一梯多户的住宅项目居多，意味着大部分人都不得不受到建筑结构和户型限制的影响，由于户型朝向和设计的原因导致室内通风效果差，房间内部没有形成有效的通风路径，特别是在夏季难以满足住户的通风要求。为了实现良好的通风效果，建筑设计师必须在对空间进行布局设计时根据空气流向和夏季风向提前预留出风口和进风口的位置，门窗类型的选择设置都可以影响房间内空气流动的效果。同时，针对布局结构较为固定的户型，还可以通过增加房间内通风窗的数量，合理设计不同房间内窗户的高度位置改善通风效果，它可以通过气体流动的高度差异形成热压通风，加快房间内空气流动。并且《住宅设计规范》中也对自然通风作出了相关规定。

2.3 合理把控室内通风构造

为了将自然通风技术更好地融入室内建筑设计的各个环节，住宅设计人员应当通过对室内门窗位置的设计和房间内部构造的把握促进室内空气流动达到最佳效果。首先，进风口窗户朝向决定了室内空气的流动方向，不同出风口和进风口位置相互影响，再结合当地住宅朝向与夏季风向夹角的设计，可以实现不同地区用户的通风需求。其次，进风口在建筑外侧的位置和窗户的高度差异也会对空气流动产生影响，同一方向不同高度的空气流动会产生气压差，进风口与出风口的位置决定了室内空气流动的速度和路径。若两个通风口的位置相互对应布局，空气流经进风口与出风口的路径形成一条直线且中间没有家具墙体阻挡，住宅内部会形成穿堂风，提升用户夏季通风的舒适度。若两个通风口的位置相距较近，夹角较小则不利于空气流动，需要通过改变进风口与出风口的位置，延长空气流动路线，利用风压通风的原理，提升室内空气流动速度。设计师还应综合考虑人们室内活动路线和起居习惯，使风路范围主要集中在人们日常生活的区域，便于用户更好地体验通风效果，进风口的高度也应当控制在用户休闲时间的坐姿高度以下。最后，设计师在窗户类型的选择上以及进风口通风程度的要求上都应当参考建筑住宅的相关管理细则，窗户大小应当根据不同房间的面积进行设计使用。但是随着高层住宅的需求不断扩大，受到户型结构的影响，许多住宅窗户开启程度受到影响，导致进风口风力减小，用户应该从实用角度出发尽量选择通风效果良好的窗型。

通过设计实践，笔者总结出住宅建筑在满足以下几点做法后会获得更好地自然通风效果。一是住宅的平面空间组织、剖面设计、门窗的位置、方向和开启方式的合理设计有利于自然通风，二是单朝向住宅要采取合理的自然通风措施，三是住宅可采用可调节小扇窗、自然通风器等在采暖季节用于通风换气的措施，四是每套住宅的自然通风开口面积宜大于地面面积的5%，五是卧室、起居室（厅）、厨房等均应有自然通风且开口面积应大于该房间地面的1/20（厨房不应小于1/10且不小于0.6 m2）。

3 结论

通过文章的分析和研究可以得知，在现代发展过程中，人们的生活质量得到有效提高，开始更加关注居住环境的质量。在住宅建筑的设计过程中，通风是较为重要的考虑内容之一，需要对自然通风进行合理设计，保障住宅质量。基于此，文章提出几点建议：合理把控建筑整体布局、做好户型平面设计和合理把控室内通风构造，对于充分发挥自然通风在住宅中的作用具有重要意义。