現代住宅建筑設計中自然通風的應用分析

劉家臨

（甘肅省城鄉規劃設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在當代社會的發展進程中，人們在生活質量得到有效改善的同時越來越關注居住環境的質量和舒適度，室內空氣條件應當滿足人們的居住需要。我國人口基數大，對于住宅建筑的需求量較大，人們處于住宅建筑中的時間較長，需要確保住宅的舒適性與健康性。在這樣的情況下，就要對現代住宅建筑中自然通風的相關設計進行明確，把握好實際需要，以提高住宅的通風效果。

1 自然通風的概述

1.1 內涵

自然通風是建筑設計中的常見概念，在現代住宅建筑設計中有著廣泛的應用。它主要是通過對住宅內各個通風口位置結構的特殊設計，比如門、窗等開口位置，促進住宅內的空氣流通。風的流動方向以及流動速度離不開壓力作用，住宅建筑表面的壓力主要來自于風壓和熱壓。其中建筑的外形結構，住宅區所在地區的地形地勢以及周邊建筑群，建筑朝向以及地區常見風向都可以影響風壓的形成。而住宅建筑內外空氣溫度差異，單位空間內的氣體體積差異以及氣流流向的高度差距都可以決定熱壓的產生。住宅的室內自然通風效果通常會受到熱壓和風壓的雙重影響，因此住宅建筑的外表結構和門窗通風口的設計既要考慮到風壓的成因，也要顧及熱壓的決定因素，綜合分析進行設計。但就當前城市居民住宅的建筑結構和樓層高度而言，大部分業主都追求南北通透的戶型，或在室內布局中盡量向此方向靠攏，因此穿堂風更容易成為住宅夏季自然通風的主要途徑，而且由風壓產生的空氣流動所達到的通風效果要優于熱壓通風。因此，居民住宅建筑的自然通風通常由門窗位置，建筑物周邊環境，以及戶型朝向和室內布局等因素決定，設計者應當綜合考慮以上條件，不斷優化自然通風在住宅通風中的作用。

1.2 優缺點

設計師需要在住宅建筑設計中應用自然通風技術，主要是為了適應人們傳統的居住需求以及落實環保理念，但是自然通風的優缺點也應當被客觀看待。首先，自然通風技術既然能得到廣泛適用和大力推崇，自然擁有不容替代的優點：自然通風可以通過室內與室外的空氣交換，促進室內空氣的流動與更新，為室內注入新鮮空氣，低成本、高效率地促進室內空氣質量的提升，從而進一步改善人們的居住環境。空調作為家庭常用的電氣設備，其工作原理經常會給使用者帶來空氣在隨時完成自然更新的錯覺。事實上，空調的確可以促進室內空氣的流動，但更多的是室內原有氣體的循環流動，空調所補充的新鮮空氣與自然通風相比微乎其微，它的主要功能在于調節室溫。此外，人們日常生活和呼吸代謝需要大量的新鮮空氣，自然通風可以將污濁的空氣及時更換到室外，并為室內補充新鮮充足的氧氣。而且，相較于使用機械設備進行通風，自然通風無需消耗任何能源，也不會產生機械工作噪音，更加符合低碳環保的理念。

然而，自然通風也存在一些不可忽視的缺點：首先，自然通風技術受制于當地氣候條件，受天氣因素影響較大，比如在高溫無風的夏季，僅僅依賴自然通風難以實現調節室內溫度的需求。其次，當前各城市空氣質量并不穩定，容易受到汽車尾氣以及當地工業化水平的影響，許多城市由于工廠污染性氣體排放不達標有著嚴重的空氣污染問題，如霧霾等，這種情況下的自然通風無法為室內空氣環境帶來清新的空氣，反而會污染室內空氣，對于呼吸系統較為脆弱的人群產生威脅。最后，由于建筑用途、樓層高度和建筑進深的影響，許多外窗僅僅有著裝飾和透光的作用，使用者不得不采取空調等機械設備進行通風，促進房間內的空氣流動。

1.3 方式

自然通風技術的通風方式主要分為以下三種：第一，風壓通風，主要由空氣流動過程中遭遇的建筑物阻擋形成壓力，因此這一通風方式經常受到城市建筑群和建筑物外形結構的影響。在氣候條件和風力風速適宜的地區，當地居民主要采用風壓通風的方式，既能減少不必要的機械設備購買支出，又能落實環保理念。風壓是空氣流動在遭遇建筑物阻擋后，在建筑外表面產生的靜壓，與自然風的來臨方向正面遭遇的一側由于對風向流動產生了直接阻擋，形成的靜壓較高，而位于后方的背風一側，和對氣流阻擋較小的建筑側面形成的靜壓較低。結合物理原理分析可知，空氣流動速度越低的地區壓力越高，反之亦然。因此，設計單位為了實現更好的通風效果，常常利用這一原理使空氣通過低壓區流動，再通過管道通風方向的改變促進空氣流動，從而完成建筑通風的設計和應用。

第二，熱壓通風，設計師利用室內外空氣溫度的差異和空氣密度的差距促進建筑內外的空氣交換。由于壓力差的作用，氣體會在密度較高一方和密度較低的一側產生流動，室內空氣溫度較高密度較低，密度越小的氣體越會流動至建筑物上方并最終通過通風口流向室外，而原本氣體密度較小的地區會由此形成負壓，吸引建筑外部高密低溫的氣體流向室內，從而實現空氣流動的循環，加強室內外空氣流動。

第三，是風壓和熱壓相結合的通風方式，我國大部分地區城市受到溫帶季風氣候的影響，具有冬冷夏熱的氣候特點。因此，最初的部分自然通風設計師希望將熱壓通風作為這些城市建筑的主要通風途徑。但是隨著建筑水平的提高以及建筑用途的多樣化發展，單純使用熱壓通風根本無法滿足用戶的具體需要。經過市場調研分析，綜合使用風壓和熱壓通風是最適宜當前住宅建筑通風需求的方式，在實際設計時還可以結合不同建筑的構造進行具體分析，建筑進深越大的室內空氣條件越適用于熱壓通風，進深越小的一般型住宅越適用于風壓通風的方式。

2 現代住宅建筑設計中自然通風的具體應用

2.1 合理把控建筑整體布局

自然通風技術在現代住宅建筑設計中的應用經常會受到建筑朝向和建筑密度等布局的影響，因此，合理把握建筑整體布局可以更好地實現自然通風技術的使用。第一，按照中國人對于居家環境的傳統理念，人們在進行住宅的戶型以及朝向選擇時，更加傾向于選擇坐北朝南，南北通透的住宅朝向和布局。針對我國的氣候條件實際狀況，這樣的選擇方式具有一定道理，但如果想要做出更為科學合理的最佳選擇，還應結合當地的地形地勢和夏季風向進行具體分析。設計師在確定建筑物朝向時，應當提前確定當地夏季的主導風向和日照時長，為住宅選擇合適的風向投射角度。為了保證良好的通風效果，建筑物應當位于主導風向的反方向，但同樣考慮到日照條件和住宅需要，這種建筑方式受建筑物高度影響較大，為了實現后排建筑的通風要求需要占用更大的建筑面積，會在一定程度上造成資源浪費。經過大量的實驗和調研數據分析，如果是建筑朝向和風向形成斜夾角，是自然風斜吹下住宅建筑，增大風向投射角，那么前后建筑的間距就可以適當縮小，從經濟角度和資源利用角度都更為合適。因此，各地區應當結合不同的氣候條件和地形影響，在建筑設計時確認當地住宅建筑的大致朝向。在筆者的設計實踐中，甘肅省各地區城市主要朝向大多是南偏東15°左右，因而小區的主要朝向也是這個方向，既能滿足城市規劃的要求，又能滿足住宅自然通風的需要。

第二，城市化建設的發展使得室內土地資源情況更加緊張，為了更好地利用城市空間，許多建筑不但追求高度向上拓展空間，而且為了減少土地使用面積，不斷增加建筑密度縮小建筑間距。對于住宅建筑，特別是高層住宅的業主而言，這種規劃方式無疑是不科學的。樓間距過近會導致室內日照時間不足，通風效果不好，影響居民日常生活，降低居民生活的幸福感。因此建筑設計師應當從通風條件和日照時長兩個因素統籌考慮，合理設定樓間距。樓體進深越大，其所必須考量的日照、通風條件就越多，因此，對于住宅建筑的布局和間距分布必須要控制在適當的范圍內，還可以結合小區內高層和低層住宅樓的特征綜合分析，合理排布。既要保證前后排建筑的通風效果，又要保證下部樓層住宅的日照時長。

第三，住宅建筑群由于建筑密度大，涉及用戶較多，因此需要科學合理地處理好自然通風技術的應用。城市建筑群的平面布局可以有多種形式 ，布局形式的區別決定了通風效果的差異。行列式的布局方式是目前較為常見的小區住宅布局，且許多小區為了布局美觀通常使住宅建筑行列對應，然而這一排布方式并不利于住宅建筑的通風。為了進一步優化傳統的行列式布局所造成的不良通風影響，在慶陽市某住宅小區設計中將6棟多層住宅以行列式布局沿東環路布置在地塊東側，10棟高層住宅樓的排布方式交錯分布，一邊通過改變住宅朝向適應自然風向，一邊通過建筑的交錯分布延長氣流的流動路線，令位于下風向的建筑借助此種形式的氣流流動，實現更好的通風效果。自由式布局顧名思義要求設計師結合當地具體的氣候以及地形條件，主導風向等具體確定該地區建筑朝向，并根據實際情況進行調整。周邊式布局具有一定的局限性，這種布局類型使得一部分建筑住宅由于氣流流動規律，一直無法收獲到良好的通風效果，甚至部分住宅并非常規的南北向布局，因此不具有普適性，更適合氣候寒冷地區參考借鑒。

2.2 做好戶型平面設計

人們的生活水平日益提高，對于住宅數量和質量的要求標準也越來越高。然而，當前住宅建筑的平面設計依然存在著諸多通風問題，人們日常起居活動的房間空氣流動效果不佳，每天因烹飪一日三餐的廚房常常因為通風設計問題成為油煙重地。而目前設計中一梯多戶的住宅項目居多，意味著大部分人都不得不受到建筑結構和戶型限制的影響，由于戶型朝向和設計的原因導致室內通風效果差，房間內部沒有形成有效的通風路徑，特別是在夏季難以滿足住戶的通風要求。為了實現良好的通風效果，建筑設計師必須在對空間進行布局設計時根據空氣流向和夏季風向提前預留出風口和進風口的位置，門窗類型的選擇設置都可以影響房間內空氣流動的效果。同時，針對布局結構較為固定的戶型，還可以通過增加房間內通風窗的數量，合理設計不同房間內窗戶的高度位置改善通風效果，它可以通過氣體流動的高度差異形成熱壓通風，加快房間內空氣流動。并且《住宅設計規范》中也對自然通風作出了相關規定。

2.3 合理把控室內通風構造

為了將自然通風技術更好地融入室內建筑設計的各個環節，住宅設計人員應當通過對室內門窗位置的設計和房間內部構造的把握促進室內空氣流動達到最佳效果。首先，進風口窗戶朝向決定了室內空氣的流動方向，不同出風口和進風口位置相互影響，再結合當地住宅朝向與夏季風向夾角的設計，可以實現不同地區用戶的通風需求。其次，進風口在建筑外側的位置和窗戶的高度差異也會對空氣流動產生影響，同一方向不同高度的空氣流動會產生氣壓差，進風口與出風口的位置決定了室內空氣流動的速度和路徑。若兩個通風口的位置相互對應布局，空氣流經進風口與出風口的路徑形成一條直線且中間沒有家具墻體阻擋，住宅內部會形成穿堂風，提升用戶夏季通風的舒適度。若兩個通風口的位置相距較近，夾角較小則不利于空氣流動，需要通過改變進風口與出風口的位置，延長空氣流動路線，利用風壓通風的原理，提升室內空氣流動速度。設計師還應綜合考慮人們室內活動路線和起居習慣，使風路范圍主要集中在人們日常生活的區域，便于用戶更好地體驗通風效果，進風口的高度也應當控制在用戶休閑時間的坐姿高度以下。最后，設計師在窗戶類型的選擇上以及進風口通風程度的要求上都應當參考建筑住宅的相關管理細則，窗戶大小應當根據不同房間的面積進行設計使用。但是隨著高層住宅的需求不斷擴大，受到戶型結構的影響，許多住宅窗戶開啟程度受到影響，導致進風口風力減小，用戶應該從實用角度出發盡量選擇通風效果良好的窗型。

通過設計實踐，筆者總結出住宅建筑在滿足以下幾點做法后會獲得更好地自然通風效果。一是住宅的平面空間組織、剖面設計、門窗的位置、方向和開啟方式的合理設計有利于自然通風，二是單朝向住宅要采取合理的自然通風措施，三是住宅可采用可調節小扇窗、自然通風器等在采暖季節用于通風換氣的措施，四是每套住宅的自然通風開口面積宜大于地面面積的5%，五是臥室、起居室（廳）、廚房等均應有自然通風且開口面積應大于該房間地面的1/20（廚房不應小于1/10且不小于0.6 m2）。

3 結論

通過文章的分析和研究可以得知，在現代發展過程中，人們的生活質量得到有效提高，開始更加關注居住環境的質量。在住宅建筑的設計過程中，通風是較為重要的考慮內容之一，需要對自然通風進行合理設計，保障住宅質量。基于此，文章提出幾點建議：合理把控建筑整體布局、做好戶型平面設計和合理把控室內通風構造，對于充分發揮自然通風在住宅中的作用具有重要意義。