建筑節(jié)能設(shè)計(jì)自然通風(fēng)方式探討

摘要：自然通風(fēng)是指利用熱壓、風(fēng)壓等來(lái)促進(jìn)室內(nèi)空氣流動(dòng)而達(dá)到通風(fēng)喚氣的作用。它不消耗動(dòng)力，是一種環(huán)保、節(jié)能的通風(fēng)方式。通風(fēng)是影響建筑物品質(zhì)的一個(gè)重要方面。良好的通風(fēng)可以把新鮮空氣帶人室內(nèi)，帶走室內(nèi)的熱量，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。在建筑物中采用自然通風(fēng)是勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期的社會(huì)實(shí)踐中總結(jié)出調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境溫度的原始手段，在各地的傳統(tǒng)民居中，得到了廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能;設(shè)計(jì);自然通風(fēng);方式

當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑能耗增長(zhǎng)迅猛，建筑能耗一般包括采暖、空調(diào)、熱水供應(yīng)、照明、家用電器等方面的能耗，其中采暖、空調(diào)能耗約占6O-70%。據(jù)2005年估算的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)建筑用商品能源消耗已占全國(guó)商品能源消費(fèi)總量的27.6%，接近發(fā)達(dá)國(guó)家的30%-4O%。我國(guó)是能源相對(duì)貧乏的國(guó)家，建筑節(jié)能迫在眉睫。而據(jù)專家估算，約2/3-3/4的建筑能耗可通過(guò)合理的措施節(jié)省下來(lái)，相對(duì)自然通風(fēng)和機(jī)械輔助式自然通風(fēng)兩種模式，自然通風(fēng)便是一項(xiàng)成熟而低廉的技術(shù)措施，在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)充分、合理地加以使用。

一、現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計(jì)對(duì)自然通風(fēng)的重新認(rèn)識(shí)

1.自然通風(fēng)是一項(xiàng)傳統(tǒng)的建筑防熱技術(shù)，在世界各地的傳統(tǒng)民居中，得到了廣泛地應(yīng)用。在濕熱地區(qū)，人們看到的傳統(tǒng)民居往往有這樣的外表：建筑都有開(kāi)闊的窗戶：采用輕便的墻體;深遠(yuǎn)的挑檐;高高在上的頂棚并且設(shè)置有通風(fēng)口：建筑往往架空，以避開(kāi)地面的潮氣和熱氣，采集更多的涼風(fēng)......這樣形象的背后，隱藏著勞動(dòng)人民對(duì)利用自然通風(fēng)技術(shù)的樸素觀念。

2.自然通風(fēng)是一種具有很大潛力的通風(fēng)方式，是人類歷史上長(zhǎng)期賴以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的原始手段?？照{(diào)的產(chǎn)生，使人們可以主動(dòng)地控制居住環(huán)境，而不是像以往一樣被動(dòng)的適應(yīng)自然;空調(diào)的大量使用，使人們漸漸淡化了對(duì)自然通風(fēng)的應(yīng)用。而在空調(diào)技術(shù)得以普及的今天，迫于節(jié)約能源、保持良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)的雙重壓力下，全球的科學(xué)家不得不重新審視自然通風(fēng)這一傳統(tǒng)技術(shù)。在這樣的背景下，把自然通風(fēng)這一傳統(tǒng)建筑生態(tài)技術(shù)重新引回現(xiàn)代建筑中，有著比以往更為重要的意義：自然通風(fēng)不僅能夠有效地實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的降溫，還能夠節(jié)約常規(guī)能源、減少環(huán)境污染，同時(shí)還能夠極大地改善室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)。

二、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)自然通風(fēng)方式

1.建筑體型與建筑群的布局。建筑群的布局對(duì)自然通風(fēng)的影響效果很大。考慮單體建筑得熱與防止太陽(yáng)過(guò)度輻射的同時(shí)，應(yīng)該盡量使建筑的法線與夏季主導(dǎo)風(fēng)向一致;然而對(duì)于建筑群體，若風(fēng)沿著法線吹向建筑，會(huì)在背風(fēng)面形成很大的漩渦區(qū)，對(duì)后排建筑的通風(fēng)不利。所以在建筑設(shè)計(jì)中要綜合考慮這兩方面的利弊，根據(jù)風(fēng)向投射角（風(fēng)向與房屋外墻面法線的夾角）對(duì)室內(nèi)風(fēng)速的影響來(lái)決定合理的建筑間距，同時(shí)也可以結(jié)合建筑群體布局的改變以達(dá)到縮小間距的目的。由于前幢建筑對(duì)后幢建筑通風(fēng)的影響，因此在單體設(shè)計(jì)中還應(yīng)該結(jié)合總體的情況對(duì)建筑的體型，包括高度、進(jìn)深、面寬乃至形狀等實(shí)行一定的控制。

2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)口的優(yōu)化設(shè)計(jì)。房間的開(kāi)口大小、相對(duì)位置等，直接影響到風(fēng)速和進(jìn)風(fēng)量。進(jìn)風(fēng)口大，則流場(chǎng)大;進(jìn)風(fēng)口小，流速雖然增加，但是流場(chǎng)縮小。根據(jù)測(cè)定，當(dāng)開(kāi)口寬度為開(kāi)間寬度的1/3-2/3時(shí)，開(kāi)口大小為地板總面積的15-25%時(shí)，通風(fēng)效果最佳。開(kāi)口的相對(duì)位置對(duì)氣流路線起著決定作用。進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口宜相對(duì)錯(cuò)開(kāi)布置，這樣可以使氣流在室內(nèi)改變方向，使室內(nèi)氣流更均勻，通風(fēng)效果更好。

3.高大空間和架空空間的利用。高大空間建筑腔體在這里指能夠?qū)ㄖ?nèi)部環(huán)境起到調(diào)節(jié)作用的空間，包括：建筑的一些高大房間、中廳、邊廳、樓梯間與通風(fēng)井等?，F(xiàn)代建筑師在創(chuàng)作中充分發(fā)揮了這一方法，從而實(shí)現(xiàn)了建筑的生態(tài)化。利用架空空間也可使建筑獲得良好的自然通風(fēng)。架空層的設(shè)置可考慮兩種位置：一是設(shè)計(jì)在底層。我國(guó)傣族的竹樓就是利用底層架空來(lái)獲得舒適室內(nèi)環(huán)境的典范。二是設(shè)計(jì)在建筑高度的中部。由福斯特設(shè)計(jì)的法蘭克福商業(yè)銀行就是典型的例子，它共60層，其平面為弧線圍成的三角形，中央為貫通全樓的中庭。三角形的每個(gè)邊在若干個(gè)高度上都分別設(shè)有架空的空中花園，圍繞中庭錯(cuò)落布置，與中庭一起共同組織氣流，使整座樓的自然通風(fēng)高達(dá)60%，被人們譽(yù)為“帶有空中花園的能量攪拌器”。

4.屋頂?shù)淖匀煌L(fēng)。屋頂除了作為整個(gè)建筑自然通風(fēng)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，利用天窗、煙囪、風(fēng)斗等構(gòu)造為氣流提供進(jìn)出口外，本身也可以成為一個(gè)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。這種通風(fēng)屋頂內(nèi)部一般有一個(gè)空氣間層，利用熱壓通風(fēng)的原理使氣流在空氣間層中流動(dòng)，以提高或降低屋頂內(nèi)表面的溫度，進(jìn)而影響到室內(nèi)空氣溫度。另外，屋頂?shù)男螤顣?huì)影響室外風(fēng)壓，從而影響自然通風(fēng)效果，在設(shè)計(jì)中可采用翼形屋頂以便形成高壓區(qū)和低壓區(qū)。

5.注重“穿堂風(fēng)“的組織?！按┨蔑L(fēng)“是自然通風(fēng)中效果最好的方式。所謂“穿堂風(fēng)“是指風(fēng)從建筑迎風(fēng)面的進(jìn)風(fēng)口吹人室內(nèi)，穿過(guò)房間，從背風(fēng)面的出風(fēng)口流出。顯然進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口之間的風(fēng)壓差越大，房屋內(nèi)部空氣流動(dòng)阻力越小，此時(shí)就越利于通風(fēng)。

6.設(shè)置雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)。雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)是當(dāng)今生態(tài)建筑中所普遍采用的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，被譽(yù)為“可呼吸的皮膚”。雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)一般由雙層玻璃或三層玻璃組成，在兩層玻璃之間留有一定寬度的空隙形成空氣夾層，并配有可調(diào)節(jié)的深色百頁(yè)。在冬季，空氣夾層和百頁(yè)可以形成一個(gè)利用太陽(yáng)能加熱空氣的裝置，提高建筑外墻表面溫度，有利于建筑的保溫采暖;在夏季，則可以利用熱壓原理將熱空氣不斷從夾層上部排出，達(dá)到降溫的目的。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，直接對(duì)外開(kāi)窗容易造成紊流，不易控制，而雙層維護(hù)結(jié)構(gòu)則能夠很好的解決這一問(wèn)題。

三、采用自然通風(fēng)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益

自然通風(fēng)是當(dāng)今建筑普遍采取的一項(xiàng)改革建筑熱環(huán)境、節(jié)約空調(diào)能耗的技術(shù)，采用自然通風(fēng)方式的根本目的就是取代（或部分取代）空調(diào)制冷系統(tǒng)。而這一取代過(guò)程有兩點(diǎn)至關(guān)重要的意義：一是實(shí)現(xiàn)有效被動(dòng)式制冷，當(dāng)室外空氣溫濕度較低時(shí)自然通風(fēng)可以在不消耗不可再生能源的情況下降低室內(nèi)溫度，帶走潮濕氣體，達(dá)到人體熱舒適，即使室外空氣溫濕度超過(guò)舒適區(qū)。需要消耗能源進(jìn)行降溫降濕處理，也可以利用自然通風(fēng)輸送處理后的新風(fēng)，而省去風(fēng)機(jī)能耗，且無(wú)噪聲。這有利于減少能耗、降低污染，符合可持續(xù)發(fā)展的思想。二是可以提供新鮮、清潔的自然空氣（新風(fēng)），有利于人的生理和心理健康。室內(nèi)空氣品質(zhì)的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新風(fēng)?？照{(diào)所造成的恒溫環(huán)境也使得人體抵抗力下降，引發(fā)各種“空調(diào)病”。而自然通風(fēng)可以排除室內(nèi)污濁的空氣，同時(shí)還有利于滿足人和大自然交往的心理需求。傳統(tǒng)建筑對(duì)自然通風(fēng)有很多值得借鑒的方法，而在我們現(xiàn)代的建筑設(shè)計(jì)中積極地考慮自然通風(fēng)，并注意與地域建筑的有效結(jié)合，對(duì)于自然通風(fēng)的合理利用、節(jié)約能源具有現(xiàn)實(shí)意義。

在當(dāng)前生態(tài)環(huán)保意識(shí)日益加強(qiáng)的趨勢(shì)下，全球各地不斷涌現(xiàn)出充分利用自然通風(fēng)的優(yōu)秀建筑設(shè)計(jì)作品，這證明了自然通風(fēng)在建筑設(shè)計(jì)中具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。建筑師應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)生態(tài)建筑設(shè)計(jì)的研究和實(shí)踐，正確處理人、建筑和環(huán)境之間的關(guān)系，在建筑設(shè)計(jì)中盡可能利用自然通風(fēng)，降低能耗，減少污染，走符合可持續(xù)發(fā)展原則的建筑創(chuàng)作之路，不斷為保護(hù)好我們的自然環(huán)境做出應(yīng)用的貢獻(xiàn)。

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