淺析建筑設計與自然風的相關性

元江縣建筑工程設計院

摘要：自然風在建筑中發揮著組織通風與自然換氣的功能。建筑設計與自然風的融合主要通過風壓通風、熱壓通風和機械輔助式通風這三種形式。為實現建筑設計與自然風的融合，在建筑規劃設計中應合理設置建筑物的朝向、間距，并合理布局建筑群。對建筑單體的設計，要從建筑公共空間設計、建筑的窗型設計和建筑表皮結構的設計這三個方面利用自然風技術。

關鍵詞：建筑設計；自然風；建筑；通風

自然風在建筑中發揮著組織通風與自然換氣的功能。從建筑設計的角度，開啟的窗位于高處的排風口和位于低處的進風口，雙層里面以及便于空氣流通的開放的建筑平面都是利用自然風的場所。作為一種可再生的清潔能源，自然風如果能與建筑設計實現科學、合理的融合，那么將有效降低建筑設計在制冷及取暖時的能源消耗，同時還能提高人們居住的舒適性。在追求生態建筑的今天，在建筑設計中融入自然風技術顯得更為必要。

一、建筑設計與自然風的融合機理

建筑設計的自然風系統是指利用風本身的物理性質來加快空氣在建筑物內的流動速度，通過熱壓及風壓的作用將室外的空氣引入室內，從而對室內產生通風換氣作用的系統。建筑設計與自然風的融合主要通過三種方式：

（一）利用風壓產生自然風

利用風壓產生的自然風也就是我們平常所說的“穿堂風”。由于風會在建筑的迎風面產生正壓，在建筑的背風面產生負壓，風壓通風就是通過水平方向的正負壓差引導通風，從而在建筑內部產生空氣流動。風壓差的大小受到建筑與風的夾角、建筑周圍的環境、建筑的形式等因素的影響，因此利用風壓產生的風變化幅度大，風向和風速在不同季節也會不同。所以，利用風壓產生自然風需要采取一定的構造措施來調節室內的氣流狀況。

（二）利用熱壓產生自然風

熱壓通風利用的是建筑內部的熱壓，通過建筑內空氣在垂直方向上的溫度壓差造成空氣的流動，產生“煙囪效應”。熱壓通風和風壓通風可以同時進行，以保證通風效果。由于風壓通風受到這種因素的影響，不穩定性強，因此當建筑被周圍的建筑群、植被或者其他因素影響不能形成足夠的風壓時，可以利用熱壓通風來加速自然通風。

（三）機械輔助式自然通風

在一些大型建筑內，比如商場、展覽館、體育館等，通風路徑長，風流動的阻力大，風壓和熱壓不足，難以實現自然通風。在這種情況下，需要借助一定的機械方式來實現自然通風。此外，現代環境污染嚴重，尤其是大城市的空氣和噪音污染。在這樣的環境下，再進行直接自然通風就會將室外污濁的空氣和噪音帶入室內，危害居住人的身體健康，也不符合生態建筑的主旨。所以，在這種情況下，也需要借助機械方式實現室內自然通風，改善室內通風狀況。

二、建筑設計與自然風融合的具體措施

在建筑規劃設計和建筑單體的設計中，對自然風的利用點不同，因此在這里分開論述。

（一）建筑規劃設計中自然風的利用

由于風壓壓差的大小受到建筑與風的夾角、建筑周圍的環境、建筑的形式等因素的影響，因此在建筑規劃中應充分考慮到這些因素，合理設置建筑物的朝向和間距，規劃好建筑群的布局。

1.建筑物的朝向

通常建筑物的主立面朝向是夏季主導風向，因此，在確定建筑物的朝向時應充分了解當地風的相關特性，比如不同季節主導風的方向和速度等。就我國的情況來說，夏季時大多數地區的主導風都是南或南偏東，冬季都是北或者北偏西，而且從太陽輻射力的角度，南向能獲得較多的太陽輻射力。因此，南向是我國大多數地區建筑物朝向的最好選擇。

2.建筑物的間距

建筑物的間距對自然風的效果有著直接影響。以建筑物南北向為例，在日照間距較小時，前排建筑會遮擋后排建筑，一方面會造成建筑物見的風壓小，不利用通風，另一方面后排建筑所獲得太陽輻射力較小，居住舒適性降低。同等條件下，如果適當地加大建筑物的間距，則一方面風壓會加強，改善通風效果，另一方面后排建筑也能獲得更多的太陽輻射力，提高居住舒適度。因此在對建筑群進行規劃時，應適當加大建筑物的間距，并形成組團綠地，保證通風效果，同時還能為居住者提供良好的休息和交流場所。

3.建筑群的布局

建筑群的布局，從布局形態上宜采用散點式，中心建筑、公共綠地等建筑既可有規律地布置也可以自由布置，以取得良好的通風效果?？紤]到當地的風向特點，建筑群應盡可能沿夏季主導風向進行布局，在主導風的進入處可以布設底層和多層建筑，而在遠離主導風向處可以布設小高層和高層建筑。

建筑群內的路網設計適宜采用以曲代直的規劃方法，在建筑群的主要道路上設置主通風道，再設置通風廊道，使風能流向各建筑單體，創設出良好的自然通風環境。建筑群內的建筑單體應高低有序，相鄰建筑單體高度差不宜過大，以防止因高度差過大而引起的下沖氣流、旋渦等不良高速氣流。

（二）建筑單體設計中對自然風的利用

建筑單體對自然風的利用主要有三種設計方法，即建筑公共空間設計、建筑的窗型設計和建筑表皮結構的設計。

1.利用自然風技術的建筑公共空間設計

在建筑設計中，對公共空間的設計不同于對辦公、居住空間的設計要求。在建筑的平面形式上，大型建筑公共空間的敞口基本應朝向夏季的主導風向，如果反向設置的話，那么迎風面的墻面應可控制開敞；為解決公共空間的采光問題，應增加公共空間對外的開口面積，平面可采用“口”形布置。對建筑剖面形式的設計，應著重考慮如何改變建筑的剖面以有效地引導控制建筑內部的熱壓差氣流，促進自然通風。此外，還應采取溫差輔助措施組織通風換氣，包括引入水景、綠化配置、合理布局建筑內部空間等。

2.建筑窗的設計

通過房間內可開啟的門窗進行單側通風或對流通風可以完成絕大多數的自然通風。單側通風即房間只有一側設有窗戶，在這種通風模式中，外界空氣從窗戶較低的部位進入室內，在室內經過加熱后從窗戶較高的部位流向室外。因此，要想提高這種模式的通風效果，可以在同一面墻的不同高度分別設置窗戶。當房間內不止一個墻面有窗戶時就會產生空氣對流，形成對流通風。一般來講，對流通風的通風效果要比單側通風的好。無論是單側通風還是對流通風，自然風在立面豎向的分布情況和窗戶的面積都決定著通過窗戶的氣流量，因此，房間內的氣流情況會受到窗戶可開啟的大小、高矮、方位及形狀的影響。

對窗戶大小的設計要保證滿足日照、通風以及太陽能量的透入與遮蔽等條件，這與不同地區的氣候環境有著直接關系。在干熱地區，窗戶面積宜小且要有遮擋；在濕熱地區，窗戶面積宜大以利于通風；在寒冷地區，窗戶宜大且無遮擋以利于采光，但要保證窗戶的密封性。就窗戶的高矮來說，窗戶應設在墻的高處位置，高窗利于空氣流動和采光；中部窗戶雖然能夠提供均勻的通風，但不利于均勻采光；低窗雖然能使地面反射的光線均勻分布，但不利于通風。窗戶的設計方位決定房間獲取太陽能量的多少和熱量的損失，根據我國的氣候條件，南向、東南向和西南向應開大窗以獲取太陽熱量，北面應開小窗以防止熱量散失。

3.建筑表皮結構設計——雙層玻璃幕墻

雙層玻璃幕墻被稱為“可呼吸的皮膚”，采用可循環利用的材料，建筑速度快，不僅具有明顯的節能環保效果，同時還能夠有效減少非潔凈空氣對室內空氣的污染，阻隔噪音。雙層玻璃幕墻有外掛式雙層玻璃幕墻、走廊式雙層玻璃幕墻以及雙制式模塊雙層玻璃幕墻等幾種類型。外掛式雙層玻璃幕墻是最簡單的一種雙層玻璃幕墻類型，這種幕墻類型隔音效果明顯，但是由于雙層玻璃之間缺乏氣流組織，對建筑的熱環境無明顯改善效果，因此常用于嘈雜的城市環境中，以隔音為主要目的。走廊式雙層玻璃幕墻以一層為單位進行水平劃分，在每層的建筑外側都形成外掛式走廊。雙制式模塊雙層玻璃幕墻由四個集中式立面和一個雙制式通風技術單位組合而成，能夠對建筑外的空氣進行預冷或預熱從而減少能量的損耗，同時提高居住的舒適度。

結語

生態建筑已成為建筑行業的主流，建筑設計與自然風的融合也日益緊密。通過自然風系統對建筑內空氣流動的控制引導，可以盡可能地將室內空氣維持在適宜的溫度。加之自然風又是可再生的清潔能源，建筑設計與自然風的融合不僅能夠降低建筑能耗，還能實現節能環保。因此，在建筑設計中必將會涌現更多的自然風利用技術。

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