現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計中自然通風的應(yīng)用分析

劉家臨

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在當代社會的發(fā)展進程中，人們在生活質(zhì)量得到有效改善的同時越來越關(guān)注居住環(huán)境的質(zhì)量和舒適度，室內(nèi)空氣條件應(yīng)當滿足人們的居住需要。我國人口基數(shù)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(xiàn)代住宅建筑中自然通風的相關(guān)設(shè)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(nèi)涵

自然通風是建筑設(shè)計中的常見概念，在現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計中有著廣泛的應(yīng)用。它主要是通過對住宅內(nèi)各個通風口位置結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計，比如門、窗等開口位置，促進住宅內(nèi)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(jié)構(gòu)，住宅區(qū)所在地區(qū)的地形地勢以及周邊建筑群，建筑朝向以及地區(qū)常見風向都可以影響風壓的形成。而住宅建筑內(nèi)外空氣溫度差異，單位空間內(nèi)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(chǎn)生。住宅的室內(nèi)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(jié)構(gòu)和門窗通風口的設(shè)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(shè)計。但就當前城市居民住宅的建筑結(jié)構(gòu)和樓層高度而言，大部分業(yè)主都追求南北通透的戶型，或在室內(nèi)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(chǎn)生的空氣流動所達到的通風效果要優(yōu)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(huán)境，以及戶型朝向和室內(nèi)布局等因素決定，設(shè)計者應(yīng)當綜合考慮以上條件，不斷優(yōu)化自然通風在住宅通風中的作用。

1.2 優(yōu)缺點

設(shè)計師需要在住宅建筑設(shè)計中應(yīng)用自然通風技術(shù)，主要是為了適應(yīng)人們傳統(tǒng)的居住需求以及落實環(huán)保理念，但是自然通風的優(yōu)缺點也應(yīng)當被客觀看待。首先，自然通風技術(shù)既然能得到廣泛適用和大力推崇，自然擁有不容替代的優(yōu)點：自然通風可以通過室內(nèi)與室外的空氣交換，促進室內(nèi)空氣的流動與更新，為室內(nèi)注入新鮮空氣，低成本、高效率地促進室內(nèi)空氣質(zhì)量的提升，從而進一步改善人們的居住環(huán)境。空調(diào)作為家庭常用的電氣設(shè)備，其工作原理經(jīng)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(diào)的確可以促進室內(nèi)空氣的流動，但更多的是室內(nèi)原有氣體的循環(huán)流動，空調(diào)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(diào)節(jié)室溫。此外，人們?nèi)粘Ｉ詈秃粑x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(nèi)補充新鮮充足的氧氣。而且，相較于使用機械設(shè)備進行通風，自然通風無需消耗任何能源，也不會產(chǎn)生機械工作噪音，更加符合低碳環(huán)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(shù)受制于當?shù)貧夂驐l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(xiàn)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的需求。其次，當前各城市空氣質(zhì)量并不穩(wěn)定，容易受到汽車尾氣以及當?shù)毓I(yè)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(nèi)空氣環(huán)境帶來清新的空氣，反而會污染室內(nèi)空氣，對于呼吸系統(tǒng)較為脆弱的人群產(chǎn)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(diào)等機械設(shè)備進行通風，促進房間內(nèi)的空氣流動。

1.3 方式

自然通風技術(shù)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(jīng)常受到城市建筑群和建筑物外形結(jié)構(gòu)的影響。在氣候條件和風力風速適宜的地區(qū)，當?shù)鼐用裰饕捎蔑L壓通風的方式，既能減少不必要的機械設(shè)備購買支出，又能落實環(huán)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(chǎn)生的靜壓，與自然風的來臨方向正面遭遇的一側(cè)由于對風向流動產(chǎn)生了直接阻擋，形成的靜壓較高，而位于后方的背風一側(cè)，和對氣流阻擋較小的建筑側(cè)面形成的靜壓較低。結(jié)合物理原理分析可知，空氣流動速度越低的地區(qū)壓力越高，反之亦然。因此，設(shè)計單位為了實現(xiàn)更好的通風效果，常常利用這一原理使空氣通過低壓區(qū)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(shè)計和應(yīng)用。

第二，熱壓通風，設(shè)計師利用室內(nèi)外空氣溫度的差異和空氣密度的差距促進建筑內(nèi)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(cè)產(chǎn)生流動，室內(nèi)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(qū)會由此形成負壓，吸引建筑外部高密低溫的氣體流向室內(nèi)，從而實現(xiàn)空氣流動的循環(huán)，加強室內(nèi)外空氣流動。

第三，是風壓和熱壓相結(jié)合的通風方式，我國大部分地區(qū)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(shè)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(fā)展，單純使用熱壓通風根本無法滿足用戶的具體需要。經(jīng)過市場調(diào)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(shè)計時還可以結(jié)合不同建筑的構(gòu)造進行具體分析，建筑進深越大的室內(nèi)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(xiàn)代住宅建筑設(shè)計中自然通風的具體應(yīng)用

2.1 合理把控建筑整體布局

自然通風技術(shù)在現(xiàn)代住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用經(jīng)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(xiàn)自然通風技術(shù)的使用。第一，按照中國人對于居家環(huán)境的傳統(tǒng)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(yīng)結(jié)合當?shù)氐牡匦蔚貏莺拖募撅L向進行具體分析。設(shè)計師在確定建筑物朝向時，應(yīng)當提前確定當?shù)叵募镜闹鲗эL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(yīng)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(xiàn)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(jīng)過大量的實驗和調(diào)研數(shù)據(jù)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(jīng)濟角度和資源利用角度都更為合適。因此，各地區(qū)應(yīng)當結(jié)合不同的氣候條件和地形影響，在建筑設(shè)計時確認當?shù)刈≌ㄖ拇笾鲁?。在筆者的設(shè)計實踐中，甘肅省各地區(qū)城市主要朝向大多是南偏東15°左右，因而小區(qū)的主要朝向也是這個方向，既能滿足城市規(guī)劃的要求，又能滿足住宅自然通風的需要。

第二，城市化建設(shè)的發(fā)展使得室內(nèi)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(yè)主而言，這種規(guī)劃方式無疑是不科學的。樓間距過近會導致室內(nèi)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(shè)計師應(yīng)當從通風條件和日照時長兩個因素統(tǒng)籌考慮，合理設(shè)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?shù)姆秶鷥?nèi)，還可以結(jié)合小區(qū)內(nèi)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(shù)的應(yīng)用。城市建筑群的平面布局可以有多種形式 ，布局形式的區(qū)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(qū)住宅布局，且許多小區(qū)為了布局美觀通常使住宅建筑行列對應(yīng)，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(yōu)化傳統(tǒng)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(qū)設(shè)計中將6棟多層住宅以行列式布局沿東環(huán)路布置在地塊東側(cè)，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(yīng)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(xiàn)更好的通風效果。自由式布局顧名思義要求設(shè)計師結(jié)合當?shù)鼐唧w的氣候以及地形條件，主導風向等具體確定該地區(qū)建筑朝向，并根據(jù)實際情況進行調(diào)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(guī)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(guī)的南北向布局，因此不具有普適性，更適合氣候寒冷地區(qū)參考借鑒。

2.2 做好戶型平面設(shè)計

人們的生活水平日益提高，對于住宅數(shù)量和質(zhì)量的要求標準也越來越高。然而，當前住宅建筑的平面設(shè)計依然存在著諸多通風問題，人們?nèi)粘Ｆ鹁踊顒拥姆块g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(shè)計問題成為油煙重地。而目前設(shè)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(jié)構(gòu)和戶型限制的影響，由于戶型朝向和設(shè)計的原因?qū)е率覂?nèi)通風效果差，房間內(nèi)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(xiàn)良好的通風效果，建筑設(shè)計師必須在對空間進行布局設(shè)計時根據(jù)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(shè)置都可以影響房間內(nèi)空氣流動的效果。同時，針對布局結(jié)構(gòu)較為固定的戶型，還可以通過增加房間內(nèi)通風窗的數(shù)量，合理設(shè)計不同房間內(nèi)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(nèi)空氣流動。并且《住宅設(shè)計規(guī)范》中也對自然通風作出了相關(guān)規(guī)定。

2.3 合理把控室內(nèi)通風構(gòu)造

為了將自然通風技術(shù)更好地融入室內(nèi)建筑設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，住宅設(shè)計人員應(yīng)當通過對室內(nèi)門窗位置的設(shè)計和房間內(nèi)部構(gòu)造的把握促進室內(nèi)空氣流動達到最佳效果。首先，進風口窗戶朝向決定了室內(nèi)空氣的流動方向，不同出風口和進風口位置相互影響，再結(jié)合當?shù)刈≌蚺c夏季風向夾角的設(shè)計，可以實現(xiàn)不同地區(qū)用戶的通風需求。其次，進風口在建筑外側(cè)的位置和窗戶的高度差異也會對空氣流動產(chǎn)生影響，同一方向不同高度的空氣流動會產(chǎn)生氣壓差，進風口與出風口的位置決定了室內(nèi)空氣流動的速度和路徑。若兩個通風口的位置相互對應(yīng)布局，空氣流經(jīng)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(nèi)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(nèi)空氣流動速度。設(shè)計師還應(yīng)綜合考慮人們室內(nèi)活動路線和起居習慣，使風路范圍主要集中在人們?nèi)粘Ｉ畹膮^(qū)域，便于用戶更好地體驗通風效果，進風口的高度也應(yīng)當控制在用戶休閑時間的坐姿高度以下。最后，設(shè)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(yīng)當參考建筑住宅的相關(guān)管理細則，窗戶大小應(yīng)當根據(jù)不同房間的面積進行設(shè)計使用。但是隨著高層住宅的需求不斷擴大，受到戶型結(jié)構(gòu)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(yīng)該從實用角度出發(fā)盡量選擇通風效果良好的窗型。

通過設(shè)計實踐，筆者總結(jié)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(shè)計、門窗的位置、方向和開啟方式的合理設(shè)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(diào)節(jié)小扇窗、自然通風器等在采暖季節(jié)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(yīng)有自然通風且開口面積應(yīng)大于該房間地面的1/20（廚房不應(yīng)小于1/10且不小于0.6 m2）。

3 結(jié)論

通過文章的分析和研究可以得知，在現(xiàn)代發(fā)展過程中，人們的生活質(zhì)量得到有效提高，開始更加關(guān)注居住環(huán)境的質(zhì)量。在住宅建筑的設(shè)計過程中，通風是較為重要的考慮內(nèi)容之一，需要對自然通風進行合理設(shè)計，保障住宅質(zhì)量?；诖?，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(shè)計和合理把控室內(nèi)通風構(gòu)造，對于充分發(fā)揮自然通風在住宅中的作用具有重要意義。