新時期自然通風與建筑節能設計的思考

【摘要】在我國經濟不斷飛速發展的國情下，人們對建筑居住舒適度的要求越來越高。自然風作為自然中可再生的清潔型能源，因其能夠促進建筑節能、提高室內空氣質量而受到建筑業者的普遍關注。本文從自然通風對居民舒適度要求及能源節約的重要意義出發，分析了常見的幾種自然通風的設計形式，探討了如何將自然通風與節能設計相結合進行建筑工作。

【關鍵詞】新時期；自然通風；建筑節能；設計；思考

1、自然通風的必要性意義

隨著全世界科學技術水平的不斷提升，人們往往開始更多地從機械型設備入手來實現建筑舒適度的提高。但在全球性能源危機不斷爆發的背景下，單純采用機械型設備以越來越不符合節能減排的生態要求。因此人們開始將目光投向對自然能源的利用，被動地開始了建筑設計中節能技術研究的工作。在自然通風問題上，相關領域研究人員也越來越多地用自然通風取代空調的制冷系統進行建筑的設計。

自然通風模式因其低能耗、零污染的特點，在建筑通風方式領域具有天然的優勢地位，未來發展中也具有很大潛力。自然通風是人類歷史上長久以來依靠自然調節自身周圍環境的原始方式之一，放眼當今世界，也是能夠實現各國生態目標，實現環保節能的重要方式。

此外，我國大部分區域屬于溫帶或熱帶，因此夏季時普遍氣溫較高，為空調等制冷系統提供能量的供電系統經常會出現供不應求的壓力。在此情況下應用自然通風，一方面能夠減緩空調、電風扇等制冷系統為供電行業帶來的壓力，還能讓居民的室內環境冷熱舒適度轉換更加自然，提高居民室內空氣環境質量。最重要的是，自然通風還能夠改善建筑內部整體的生態環境，降低建筑的總體能耗，從而促進城市的資源節約型建設。

2、自然通風的技術設計

2.1利用物理壓力的通風技術設計

（1）利用風壓的自然通風設計

在具有良好外部環境條件，即風能源充足的地區，自然風產生的壓力即可以作為建筑自然通風的設計基礎。風壓帶來的風是人們口中俗稱的“穿堂風”，來自于風吹向建筑物時兩者的相互作用中。這種風壓的大小不僅與風速的大小有關，與建筑物的形狀、所在地形也有極大相關性。一般情況下，當自然風垂直向建筑的正面吹過時，風的最中心處正壓處于最大值，此時可以實現的自然通風力度最大。自然風吹向建筑的角落時負壓呈最大值狀態，此時可利用的風壓較小。

（2）通過熱壓實現自然通風設計

通過熱壓實現的自然通風設計往往與“煙囪效應”密切相關。空氣熱脹冷縮，熱升冷降，根據這一原理，建筑業者往往能夠通過在建筑頂部設置煙囪的方式實現自然通風的設計。當建筑內部的經過人們呼吸的渾濁熱風向室外排出時，室外會相對使得新鮮干凈的冷空氣進入建筑，從而形成溫度上的熱差，帶動自然風壓的形成，促進自然通風。

在應用此原理進行通風設計的過程中紅，建筑周圍的植被情況、自然環境生態功能及建筑物除了煙囪以外的其他設計都能夠顯著影響到熱壓作用的大小。實際情況下，室內外溫差越大、煙囪的高度越高，熱壓作用力越強，自然通風的效果也隨之更好。

2.2利用機械輔助實現的自然通風設計

單純利用自然風力進行自然通風的設計，有時會因建筑設計及其周圍環境的不同和弊端而影響通風效果。此時可以通過機械對自然力通風進行輔助，利用溫度熱壓或者風差壓力與機械力量結合進行室內外的冷熱空氣對流。與單純的自然成風通風相比，雖然此種方式會消耗一定的資源，但是通過這種方式能夠達到更好的通風效果。

（1）對流通風

早在16世紀時，應用對流型機械外力通風的設備已經被應用到地下礦井的通風工作中。但由于彼時科學技術水平不夠發達，對流通風的驅動力量僅限于水動力及蒸汽機產生的動力，這些動力都不適用于建筑通風設施建設，因此對流通風型設備并沒有進入建筑應用領域進行開發工作。直到19世紀時，對流型通風系統才被很好地改良應用到建筑通風的機械設備中。但隨著科學技術的發展，熱力學產生，促進了流體型動力帶動風力產生系統的發展。到在70年代時，建筑業者Billing首先在建筑設計中安排了吸氣型風管進行通風設計，同時他還利用氣流對流的方式建設建筑的供暖系統，進而實現了建筑供暖與通風系統的統一。加之后來建筑水平進一步完善，較小的蒸汽系統開始可以在建筑中應用，才影響了對流型通風系統最終被機械力通風設計系統所取代。

（2）置換通風

相較于對流型通風方式，置換型通風方式更為創新，效率較對流通風也更高。置換通風以向建筑內低速地送入低于室內溫度的新空氣為基本原理，使得新風受到室內高溫的影響受熱膨脹上升進行房間上部的排風，有利于排出室內較熱的空氣及污染物含量高的空氣。置換型通風系統能夠改善建筑中電扇、空調等制風系統的不足之處，在節省能源的同時也能夠極大地改善室內的控制質量。

3、自然通風與節能設計

3.1屋頂自然通風設計

進行自然通風與節能設計的共同安排時，首先可以從屋頂的自然通風設計系統入手。通常情況下，屋頂自然通風的設計類型有兩種實現方式：一、設置熱度隔離層：這種方式要求在建筑的屋面結構中就設置自然通風設備層，并且要求自然通風層與屋面基礎結構層中要建構一層架空型的隔熱層。架空型的隔熱層能夠與自然通風相互作用，利用中間空氣的流動方式帶走屋面的熱量，以實現為屋面降溫的目的。另外，架空式的屋頂自然通風設計還能夠保護建筑屋頂的濕度。二、當遇到屋頂自帶坡度的建筑情況時，應當合理利用屋頂的自身坡度合理設置通風系統與屋頂結構之間的隔離層以隔斷屋頂熱量。

3.2雙層玻璃技術應用到自然通風設計

雙層玻璃技術是我國現階段建筑行業中被普遍應用的較為先進的隔離技術。雙層玻璃結構由兩層玻璃幕墻構成，被建筑業內稱贊為“會呼吸的皮膚”。雙層玻璃幕墻型的自然通風設計通過兩層玻璃之間留下空間的方式控制風力，在兩層玻璃空間兩端，這種設計結構能夠通過控制進風口與出風口的方式形成“陽光溫室”，保證溫度，提高制冷效能。

參考文獻：

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