現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中自然通風(fēng)的應(yīng)用

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1自然通風(fēng)的作用

自然通風(fēng)利用的是自然界的動力，它既能有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，也能有效降低建筑空調(diào)能耗，是一種低能耗的通風(fēng)方式，在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用自然通風(fēng)技術(shù)具有十分重要的作用。一方面自然通風(fēng)可有效實(shí)現(xiàn)被動式制冷效果。在外界溫度、濕度等非常低的時(shí)候，在無須消耗不可再生資源的前提下，通過自然通風(fēng)可過濾室內(nèi)潮濕污濁的空氣，降低室內(nèi)的熱空氣，達(dá)到令人舒適的室內(nèi)溫度和濕度狀態(tài)。另一方面自然通風(fēng)可為人們提供自然清新的空氣，有利于保障人們的心理和生理健康。沒有足夠的新鮮自然空氣進(jìn)入室內(nèi)是導(dǎo)致目前空氣質(zhì)量下降的關(guān)鍵原因，長時(shí)間使用空調(diào)，導(dǎo)致人體長期處于相對封閉的空間，引發(fā)了許多問題，而通過應(yīng)用自然通風(fēng)技術(shù)，在對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行通風(fēng)清新空氣時(shí)，還可以促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。所以應(yīng)用自然通風(fēng)技術(shù)不僅能夠降低使用能源，減少污染，而且還是一種完全和諧的發(fā)展理念，值得在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中大力推廣和應(yīng)用。

2應(yīng)用自然通風(fēng)技術(shù)的考慮因素

對于主要采用自然通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行建筑降溫的技術(shù)，其降溫效果由很多方面的因素決定，在應(yīng)用自然通風(fēng)技術(shù)時(shí)需要對以下三大關(guān)鍵因素進(jìn)行充分考慮。

2.1室內(nèi)得熱量

建筑的室內(nèi)得熱量越大，通過自然通風(fēng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)降溫達(dá)到人體舒適要求的難度就越大。在室外空氣溫度低于室內(nèi)溫度的前提條件下，通過應(yīng)用自然通風(fēng)技術(shù)將室外風(fēng)引入室內(nèi)，對室內(nèi)空氣進(jìn)行通風(fēng)換氣，才能有效降低室內(nèi)溫度，這個過程就需要我們考慮室內(nèi)的得熱量，盡量降低得熱量，才能有效降低室內(nèi)空氣溫度。

2.2室內(nèi)空氣濕度

由于自然通風(fēng)技術(shù)對調(diào)控室內(nèi)空氣濕度的成效不明顯，因此，在實(shí)際使用中，自然通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用就有一個地域性的限制，不同地區(qū)其空氣濕度也不同，需要充分考慮。例如，在非常潮濕的地區(qū)，一般不能使用自然通風(fēng)技術(shù)，而對于例如英國這些室外環(huán)境空氣溫濕度都較為溫和舒適的國家和地區(qū)，應(yīng)用自然通風(fēng)技術(shù)能夠有效降低室內(nèi)空氣濕度，該技術(shù)已得到大力推廣和廣泛應(yīng)用，并經(jīng)過逐步發(fā)展和創(chuàng)新，已成為一種相當(dāng)成熟的技術(shù)。

2.3環(huán)境噪音及空氣污染

對于主要采用自然通風(fēng)技術(shù)的建筑，其要符合環(huán)境噪聲和空氣污染方面的標(biāo)準(zhǔn)要求，建筑外的環(huán)境噪音不能超過70dB，自然進(jìn)風(fēng)口不能有明顯的空氣污染問題，并且室外空氣質(zhì)量要符合衛(wèi)生要求。但是，在一些大中型城市的城市環(huán)境中，其治理的難點(diǎn)就是逐漸嚴(yán)重的霧霾、粉塵等空氣污染，以及日漸升高的環(huán)境噪音水平，同時(shí)這也成為自然通風(fēng)技術(shù)在城市建筑應(yīng)用中的主要障礙，因此需要結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行充分的分析與考慮。

3自然通風(fēng)技術(shù)的方法及應(yīng)用

從自然通風(fēng)的工作原理來說，風(fēng)壓和熱壓是實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的最基本動力，從這個角度來說，可以把自然通風(fēng)分為三種方法：風(fēng)壓自然通風(fēng)法、熱壓自然通風(fēng)法、風(fēng)壓與熱壓自然通風(fēng)法；而從通風(fēng)方式這個角度來說，又可以把自然通風(fēng)方法分為兩種：機(jī)械輔助式通風(fēng)法、純自然通風(fēng)法。

3.1風(fēng)壓自然通風(fēng)法及其應(yīng)用

當(dāng)空氣流經(jīng)建筑時(shí)，在建筑物的阻擋作用下，建筑周圍及室內(nèi)外空氣流會發(fā)生壓力分布的變化，在建筑的迎風(fēng)面由于空氣流受阻，動力降低，產(chǎn)生正壓力。同時(shí)，在建筑的背風(fēng)面以及側(cè)面等位置，由于空氣流通比較順暢，動力依然強(qiáng)勁，產(chǎn)生負(fù)壓力。風(fēng)壓自然通風(fēng)法是通過對建筑物在迎風(fēng)面以及背風(fēng)面形成的壓力之間的落差來促進(jìn)空氣自然流通的一種方式。正反壓力之間的落差與空氣流的流向與建筑之間的夾角、建筑的形狀、建筑周圍及室內(nèi)外的空氣壓力分布等因素有關(guān)。當(dāng)建筑正立面有風(fēng)垂直吹來時(shí)，最大的正壓力會在建筑的迎風(fēng)面中心處產(chǎn)生，最大的負(fù)壓力則會在屋角和屋脊處產(chǎn)生，這時(shí)，空氣流在風(fēng)壓的正負(fù)壓力的作用下貫穿通過整個房間，房間的通風(fēng)量和通風(fēng)速度大大增加。在我國的建筑空調(diào)設(shè)計(jì)中，風(fēng)壓法是一種常用的于加速建筑室內(nèi)外的空氣流通技術(shù)。在一些有著豐富風(fēng)資源的地區(qū)，例如我國西北部，也是經(jīng)常使用風(fēng)壓通風(fēng)法來實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，設(shè)計(jì)人員要懂得掌握不同季節(jié)風(fēng)的流向并在設(shè)計(jì)中加以利用，設(shè)計(jì)出最佳建筑走向，充分利用風(fēng)自然資源來提高建筑的自然通風(fēng)效果。對于大進(jìn)深的建筑，還可以在其內(nèi)部設(shè)置管式橫向通道，并在固定方向封閉，然后在其他方向敞開，明確通風(fēng)方向，讓負(fù)壓區(qū)在通道中形成，帶動空氣流向通道，促進(jìn)建筑內(nèi)部的空氣流通。

3.2熱壓自然通風(fēng)法及其應(yīng)用

隨著溫度的升高，空氣密度反而降低，熱壓法正是利用這一原理讓建筑的室內(nèi)外產(chǎn)生溫差，并在其進(jìn)氣口與排風(fēng)口之間形成高差，最終讓建筑內(nèi)部的空氣形成煙囪效應(yīng)，也就是熱壓差，來強(qiáng)化建筑的自然通風(fēng)。建筑的室內(nèi)外溫差越明顯，進(jìn)氣口與排風(fēng)口之間的高差越大，其風(fēng)壓作用越大，所以，據(jù)此可在建筑上部設(shè)置排走室內(nèi)熱空氣的排風(fēng)口，同時(shí)在建筑底部設(shè)置吸入室外新鮮冷空氣的進(jìn)氣口。在建筑設(shè)計(jì)中，由于兩窗孔的位置及高差以及室內(nèi)空氣的密度差是影響熱壓通風(fēng)的主要原因，所以，在建筑物內(nèi)部建設(shè)豎向井洞并讓其貫穿多層來形成進(jìn)氣口與排風(fēng)口之間的明顯高差，并在建筑頂端設(shè)置可操控的排風(fēng)口，排出建筑室內(nèi)的熱空氣，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。與風(fēng)壓法相比，熱壓法更能適應(yīng)外部風(fēng)環(huán)境的變化多端。

3.3風(fēng)壓與熱壓自然通風(fēng)法及其應(yīng)用

風(fēng)壓與熱壓自然通風(fēng)法是指建筑物同時(shí)應(yīng)用風(fēng)壓通風(fēng)以及熱壓通風(fēng)來實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的方式，這時(shí)，建筑外圍窗孔的內(nèi)外壓差與窗孔的余壓以及室外風(fēng)壓差的線性疊加相等。在建筑的設(shè)計(jì)中，風(fēng)壓通風(fēng)多應(yīng)用于建筑進(jìn)深較小的部位，而熱壓通風(fēng)則多應(yīng)用于進(jìn)深較大的部位，兩者的關(guān)系是緊密聯(lián)系，互為補(bǔ)充的，共同作用實(shí)現(xiàn)建筑的最佳通風(fēng)效果。

3.4機(jī)械輔助式通風(fēng)法及其應(yīng)用

機(jī)械輔助式自然通風(fēng)法是需要在一些機(jī)械的輔助下采用一些如土壤預(yù)冷、土壤預(yù)熱、深井水換熱等符合生態(tài)理念的措施來設(shè)置完整的空氣循環(huán)通道，并用于加速室內(nèi)通風(fēng)的自然通風(fēng)系統(tǒng)。例如，在一些通風(fēng)路徑較長的大型公共建筑中，由于其空氣流動阻力較大，需要使用到機(jī)械輔助式通風(fēng)法，如若只是使用風(fēng)壓通風(fēng)法或熱壓通風(fēng)法，通常無法實(shí)現(xiàn)良好的自然通風(fēng)。還有，在一些污染較為嚴(yán)重的城市，比較常用的自然通風(fēng)方法也是機(jī)械輔助式通風(fēng)方法，如若使用其他自然通風(fēng)法將會把室外的污濁空氣帶入室內(nèi)，則會對人體健康產(chǎn)生不利影響。

4結(jié)語

隨著建筑材料的進(jìn)步和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)密閉性的提高，多層和高層建筑大都依賴空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)，但是依賴空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)將耗費(fèi)大量的能源。我國地緣遼闊，各地自然氣候不盡相同，所以在從事建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)有意識地運(yùn)用生態(tài)理念，靈活合理地應(yīng)用各種自然通風(fēng)技術(shù)，將自然通風(fēng)成功應(yīng)用到各類建筑中去，在生態(tài)技術(shù)的道路上，走出一條適合國情的可持續(xù)發(fā)展的道路。

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作者:吳書昊 單位:廣東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院