淺析建筑通風設計

【摘 要】本文作者從建筑設計的角度出發(fā)，探討了在建筑設計中如何合理地利用自然通風。

【關鍵詞】建筑；通風設計

隨著能源消耗和環(huán)境問題的日趨突出及人們節(jié)能意識的逐步加強，利用自然通風改善建筑室內環(huán)境越來越受到重視。特別是在屬于熱帶氣候的地區(qū)，炎熱、潮濕、多雨的氣候特點決定了建筑在自然條件中所要解決的主要矛盾是通風防熱，而自然通風作為一種廉價高效的設計手段，不但能實現(xiàn)建筑節(jié)能，還能創(chuàng)造健康的人居環(huán)境，是可持續(xù)發(fā)展的設計理念的具體體現(xiàn)，具有很深的推廣意義。

1、通風節(jié)能設計的優(yōu)點

隨著科學技術的進步，我國的建筑施工技術也實現(xiàn)了發(fā)展與變革，新技術的引進促進了建筑項目設計的優(yōu)化。此外，傳統(tǒng)的建筑設計理念也開始朝著“節(jié)能、降耗、環(huán)?！钡姆较虬l(fā)展，這些都促進了通風節(jié)能設計水平的提升。

通風節(jié)能設計理念運用于建筑物可發(fā)揮的作用包括以下幾個方面：

1.1改善空氣質量和降低室內溫度。當前，大多數(shù)建筑內的空氣調節(jié)主要依賴于空調設備，特別是分體空調。分體空調系統(tǒng)的運用只能調節(jié)室內溫度的高低，而沒有及時更新室內空氣，時間一長，室內空氣難免受到污染。從安全和衛(wèi)生的角度考慮，人長期在這樣的空氣環(huán)境中活動，健康狀況會受到很大的影響。如果室外溫度不是很高，適當采用外窗、外門的自然通風措施，能排出室內污染空氣，改善室內空氣的新鮮度，同時可以降低室內溫度，達到很好的節(jié)能效果。

1.2 保護環(huán)境。綠色環(huán)保是建筑行業(yè)正在積極倡導的一個主題，建筑通風節(jié)能設計恰好滿足了這一要求。例如自然通風系統(tǒng)的改進，可以防止空調系統(tǒng)造成的空氣污染，將室內的含有各種雜質的氣體及時排出室外。在保持室內良好的空氣環(huán)境的同時，也改善了室內居住環(huán)境。

1.3減少能耗。從建筑節(jié)能設計的考核數(shù)據(jù)看，建筑物在使用經(jīng)過節(jié)能優(yōu)化的空調通風系統(tǒng)后，電能消耗要比傳統(tǒng)的設計方案節(jié)約30%左右。這就使得工程項目在減少能源消耗的同時，也減少了資金投入，優(yōu)化了建筑內部的各項系統(tǒng)功能。

2、自然通風的原理與模式

建筑的自然通風從動力來源上可分為完全自然通風和機械輔助自然通風兩種模式。完全自然通風是由來自室外風速形成的“壓差”和建筑表面的洞口間位置及溫度造成的“溫差”形成的室內外空氣流動。按照熱力學原理，建筑室內溫度有沿高度逐漸向上遞增的特點，該特點是建筑隨層高增加而使上下之間溫差加劇的主要原因，設計師也經(jīng)常利用這一點挖掘建筑自然通風的潛力。機械輔助自然通風是利用溫差造成的熱壓和機械動力相結合而形成的室內外空氣對流。與完全自然通風相比，雖然建筑內局部作為輔助動力的機械裝置要消耗一定的能源，但通過這種裝置重新組織氣流，甚至在局部“強迫”氣流改向，可以使自然通風達到更好的效果。在這兩種通風模式中，屋頂都是形成溫差、組織氣流的重要環(huán)節(jié)，在整個自然通風系統(tǒng)中起著重要作用。

3、建筑自然通風設計理念

3.1建筑結構方面的優(yōu)化設計

3.1.1利用風壓實現(xiàn)自然通風

在外部風環(huán)境良好的地區(qū)，風壓可作為實現(xiàn)自然通風的主要手段。風壓通風即“穿堂風”，是指風從建筑迎風面的進風口吹入室內，穿過房間，從背風面的出風口流出。進風口和出風口之間的風壓差越大，房屋內部空氣流動越流暢。合理的建筑規(guī)劃可以充分利用“穿堂風”來調節(jié)建筑物的溫度。當然，要設計效果較好自然通風措施，要與建筑方案設計同步進行，要求建筑開門、開窗的位置和大小及平面布置等。例如：我們設計的三亞假日酒店的大堂、海棠灣喜來登酒店和豪華精選酒店大堂，大堂前后大門均采用敞開式，并且均朝向大海方向，自然通風比較好，平時均不需要開空調就可達到舒適的環(huán)境。又如地下室車庫通風設計問題，平時通風優(yōu)先盡可能設計成自然通風。盡可能利用地下室車庫的有外窗一面加上車庫頂蓋開采光通風窗，就可構成自然通風氣流，如果四面均無外窗，就可利用窗井加上車庫頂蓋開采光通風窗，也可構成自然通風氣流。例如我們設計天邑莊園的地下車庫，共3千多平方米，利用兩個外窗井、兩個車道出入口加上車庫頂蓋開兩個采光通風窗。平時不需要開啟通風機組可達到通風的要求。

3.1.2利用熱壓實現(xiàn)自然通風

受到周圍建筑布局或高大植被影響的建筑物可以利用建筑內部空氣的熱壓差，即“煙囪效應”來實現(xiàn)建筑的自然通風。根據(jù)熱空氣上升的原理，在建筑上部設排風口將污濁的熱空氣從室內排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸入，達到自然通風的目的。在建筑設計中，可利用建筑物的樓梯間、中庭等豎向空腔滿足進排風口的高差要求，而室內外溫差和進、出風口的高差越大，熱壓作用越明顯。

3.1.3風壓與熱壓相結合實現(xiàn)自然通風

在建筑的自然通風設計中，風壓通風與熱壓通風往往是互為補充、密不可分的。一般來說，在建筑進深較小的部位多利用風壓來直接通風，而進深較大的部位則多利用熱壓來達到通風效果。

3.1.4機械輔助式自然通風

在一些大型建筑中，由于通風路徑較長，流動阻力較大，單純依靠自然風壓與熱壓往往不足以實現(xiàn)自然通風。而對于空氣污染和噪聲污染比較嚴重的城市，直接的自然通風還會將室外污濁的空氣和噪聲帶入室內，不利于人體健康。在這種情況下，常常采用一種機械輔助式的自然通風系統(tǒng)。機械輔助式自然通風是利用溫差造成的熱壓和機械動力相結合而形成的室內外空氣對流，該系統(tǒng)有一套完整的空氣循環(huán)通道，輔以符合生態(tài)思想的空氣處理手段（如土壤預冷、預熱、深井水換熱等），并借助一定的機械方式加速室內通風。

3.2建筑構件上的優(yōu)化設計

3.2.1建筑物門窗洞口的優(yōu)化設計

建筑物的門窗洞口的設置以及門窗洞口的尺寸、窗戶的型式和開啟方式，窗墻面積比等的合理設計，直接影響著建筑物內部的空氣流動以及通風效果。根據(jù)測定，當開口寬度為開間寬度的1/3～2/3，開口大小為地板總面積的15%～25%時，通風效果最佳。開口的相對位置對氣流路線起著決定作用。進風口與出風口宜相對錯開布置，這樣可以使氣流在室內改變方向，使室內氣流更均勻，通風效果更好。

3.2.2通風隔熱屋面的應用

通風隔熱屋面通常有以下兩種方式：①在結構層上部設置架空隔熱層。這種做法把通風層設置在屋面結構層上，利用中間的空氣間層帶走熱量，達到屋面降溫的目的，另外，架空板還保護了屋面防水層；②利用坡屋頂自身結構，在結構層中間設置通風隔熱層，也可得到較好的隔熱效果。

3.2.3雙層玻璃幕墻圍護結構的應用

雙層（或三層）幕墻是當今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項先進技術，被譽為“會呼吸的皮膚”，它由內外兩道幕墻組成。其通風原理是在兩層玻璃幕墻之間留一個空腔，空腔的兩端有可以控制的進風口和出風口。在冬季，關閉進出風口，雙層玻璃之間形成一個“陽光溫室”，提高圍護結構表面的溫度；夏季，打開進出風口，利用“煙囪效應”在空腔內部實現(xiàn)自然通風，使玻璃之間的熱空氣不斷的被排走，達到降溫的目的。

3.3多種其它能源的合理應用

3.3.1太陽能強化自然通風

在設計中，可充分利用太陽能這一可持續(xù)能源轉化為動力進行通風。太陽能強化自然通風的建筑結構主要有：屋面太陽能煙囪和太陽能空氣集熱器。以上2種結構可以單獨設置，但為了在夏季達到更好的冷卻效果，通常將這些做法與其他建筑結構組合成一個有組織的自然通風系統(tǒng)。

3.3.2風力發(fā)電系統(tǒng)的應用

集中式的風力發(fā)電系統(tǒng)以建筑群和小區(qū)為單位，放在小區(qū)的上風處；分散式可在多風偏僻地區(qū)安裝獨立風車，自成體系為建筑能源。這種風能利用系統(tǒng)大都是將電力送入電網(wǎng)，建筑物再從電網(wǎng)獲取電力。在偏遠地區(qū)有條件的建筑中可設風/光互補發(fā)電系統(tǒng)，綜合利用風能和太陽能，無需架設遠距離的電網(wǎng)來獲取電力。

4、結束語

自然通風設計是結合氣候的建筑設計，是實現(xiàn)建筑節(jié)能、創(chuàng)造健康人居環(huán)境的有效手段。在闡述我國現(xiàn)階段能源問題的基礎上，重點探討通過合理的建筑方案設計等措施實現(xiàn)通過自然通風達到建筑物降溫的目的，進而實現(xiàn)建筑節(jié)能，為建筑中的自然通風設計提供一定的設計依據(jù)。

參考文獻：

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