探讨建筑设计中自然风技术的应用
【摘要】自然通风技术不但能降低室内温度、带走潮气、达到人体热舒适，还能提供新风，保证室内空气品质。通过合理的设计，有效地利用自然通风解决室内热舒适性和空气质量问题，不增加投资就能营造一个健康、舒适的室内环境。本文探讨了建筑设计中自然风技术的应用。
【关键词】建筑设计；自然风；技术；应用
随着我国对建筑通风节能的要求越来越高，设计者在建筑通风设计中要更注重布局的合理性。为了进一步节省成本，提升节能效率。自然通风更适用于现有的建筑节能通风设计，因此在现有设计中应多采用自然通风加机械通风。但建筑设计人员应该依据基本的自然规律，合理的引用自然通风，避免因布局不合理导致通风效果不佳的问题，以此为建筑节能做出更多的贡献。
一、自然通风重要性
自然通风是当今建筑普遍采取的一项改革建筑热环境、节约空调能耗的技术，采用自然通风方式的根本目的就是：一是实现有效被动式制冷，当室外空气温湿度较低时自然通风可以在不消耗不可再生能源的情况下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适，即使室外空气温湿度超过舒适区，需要消耗能源进行降温降湿处理，也可以利用自然通风输送处理后的新风，而省去风机能耗，且无噪声。这有利于减少能耗、降低污染，符合可持续发展的思想。二是可以提供新鲜、清洁的自然空气，有利于人的生理和心理健康。
二、自然通风存在的优点和缺点
1、自然通风存在的优点
（1）能够有效改善建筑物室内空气质量
在人们的潜意识里，建筑物内部如果使用空调那么就可以少设甚至不设开启窗户，认为密闭房间的清净程度往往较高，然而事实并非如此，空调只能控制室内空气的温度，对空气质量的改善发挥很小的作用，而且空调中的新风量新鲜程度远远不如室外自然风，再加上人体每天自身新陈代谢都会产生一定病菌，致使室内空气质量严重不佳。然而采用自然通风就能够凭借热压以及风压的作用有效地将室内污浊的空气排放到室外，同时将室外新鲜空气补充到室内，从而室内空气在满足含氧量要求的同时也符合人体卫生标准的要求。
（2） 切实降低能源消耗
众所周知，空调和自然通风都能够达到冷却通风的功效，但是空调需要消耗大量的能源，而自然通风则不需要，据有关资料统计表明，自然通风能够降低能耗45%左右。此外，在自然通风的条件下，更能增加了人们的舒适感。
2、 自然通风存在的缺点
一般而言，自然通风存在的缺点表现为：
（1）在炎热的夏季，室内外的空气都是非常闷热的，采用自然通风也是无法真正达到调节室温的作用。
（2）随着工业的快速发展以及汽车数量不断增多，加大了对环境的污染，无形中就降低了室外的空气质量，倘若采用自然通风就会将室外污染物带入到室内，不利于人体健康。
（3）当前很多大型建筑因进深较大从而就使得很多房间不能够开外窗，这样就严重限制了自然通风。
三、建筑设计中自然风技术的应用
1、建筑朝向以及通风口的面积
由于风压的作用往往是通过风压系数表现出的，从而就与建筑朝向以及通风的面积具有密切的关系。而且不同气候地区的主导风向都呈现出较大的差异，所以就要求建筑朝向与夏季的主导风向保持一致。与此同时，在进行整体布局的同时，对建筑物的形体（例如建筑物的高度、形状等）实施控制也是很有必要的。而且还应该在此基础上，结合室内新风量的需求来设计通风口，在这里所指的就是有效通风面积以及在建筑立面上的设计位置。此外，房间的相对位置以及开口大小都会对风速以及进风量产生直接的影响，这样将进风口以及出风口两者位置错开并保持一定距离是很有必要的，从而就能够有效地改变气流在室内的方向，达到更好的通风效果。
2、合理设计建筑间距
在对小区进行设计时，不能为了追求高建筑密度缩小建筑间距，因为在建筑物背风面和高层建筑下部迎风面都会形成涡流区，若另一幢房处在这个区域，则很难形成有效自然通风。因此首先要控制房屋间距，可采用错列式和自由式布局做到有较好的日照和通风。
3、建筑物的门窗开口设计
建筑物开口的尺寸、型式、窗体与墙面的面积比，甚至开启的方式都直接影响着通风效果。进风口大则流场大，进风口小则流速大流场小； 据调查结果，开间宽度是开口宽度的1.5 ～ 3.0倍时，能达到较好的通风效果。
4、引“穿堂风”与设“竖井空间”
穿堂风是自然通风中效果最好的方式，传统建筑在风压的作用下，室外空气从建筑物的一侧进，正对从另一侧出。为组织穿堂风，我们应当使主要房间朝向主导风，辅助房布置在背风面，并合理布置家具，使得自然通风更加舒适。设置竖井空间也是较好利用自然通风的一种方式。如今，大量的建筑物设有中庭，一方面是对于采光的考虑，另一方面是对“烟囱效应”的利用，以更好地利用自然通风。也有些建筑物设置了风塔，它由竖井和几个风斗组成，风斗的方位迎向主导风向，在通风不畅的地区利用这种高出屋面的风斗，将有利于自然通风。
5、屋顶设隔层增强通风
屋顶隔层可以作为一个独立的通风空间，当自然风在隔层中流动，隔层表面的温度也随之升高或降低，屋内的温度因此受到影响。常见的是在房屋的结构层上设置隔层，既能通风降温，又能保护防水层，也有利用坡屋顶自身结构设置隔层的例子，设计方便且通风良好。
6、通风墙体
通风墙体即将需要隔热的外墙做成带有空气间层的空心夹层墙，并在下部和上部分别开有进风口和出风口。通风间层厚度一般为30～100mm。夹层内的空气受热后上升，在内部形成压力差，带动内部气流运动，从而可以带走内部的热量和潮气。外墙加通风间层后，其内表面温度可大幅度降低，而且日辐射照度愈大，通风空气间层的隔热效果愈显著，故对东西向墙更为明显。建筑外墙在EPS聚苯板与具有遮阳功能的瓷板幕墙之间形成流动的空气层，利用热压的原理在空气层内部实现自然通风，流通的气流可以带走空气间层的热量，实现为围护结构降温；同时还带走了间层内部的水蒸气，保护了保温层。
7、玻璃幕墙
玻璃幕墙因能够增添建筑外形美观，明显改善区域室内环境，从而在近年来被广泛应用在建筑设计中。一般而言，双层玻璃幕墙也被称为“会呼吸的皮肤”，通常是由内外两道幕墙构成。而且两层玻璃幕墙中间往往会留有一个空腔，空腔的两端设置有能够控制的进风口和出风口。具体来讲，在夏季的时候，打开进出风口，即利用“烟囱效应”来加热幕墙通道中的空气，从而促使空气进行自下而上的流动，这样就能够有效地带走通道中的热空气，达到空腔内部的自然通风，以便切实降低房间内部的温度；在冬季的时候，将进出风口进行关闭，即利用“温室效应”来逐步提高围护结构表面的温度，最大限度降低取暖能耗。
8、地下风道
具体来讲，地下风道能够对空气进行预处理，这样新风在进入到室内之前就可以经历一个预冷或者预热的过程，不仅能够有效降低能耗，而且能够缓解室内外温差较大时所带来的不舒适。
综上所述，自然通风作为建筑节能设计的主要手段之一， 通过合理的自然通风设计将使得建筑节能达到事半功倍效果。
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