论文部分内容阅读
[摘 要]现在许多建筑采用自然通风技术，之所以大力推崇此项技术就是为了用其减弱强制性的机械通风，降低高能耗的通风方式。自然通风是一种生态节能环保健康的方式。因此，呼吁建筑设计师们要不断创新、勇于探索，提高建筑自然通风设计在当代建筑中运用，来营造更适宜的人居环境，形成良好的城市微循环系统。本文对生态建筑中的自然通风设计问题进行了探讨。
[关键词]生态建筑；自然通风设计；应用
中图分类号：TD722 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0237-01
通风是建筑最为基本的功能之一，通过高效的建筑设计，使建筑自然通风更为合理，实现减少能耗的目的。因此，在建筑设计中，设计者应该通过建筑物的规划、构造设计等过程对自然通风的可应用性和效果仔细考虑，有效地利用自然通风来解决建筑物的舒适性和空气质量问题，为使用者营造一个健康、舒适的工作环境和生活环境。
1 自然通风的概述
现阶段的风环境主要可以分为自然通风和机械通风两种。机械通风主要是利用各种先进的机械和设备来实现空气的流动，进而出现风现象。而自然通风则是由来自室外风速形成的压差和建筑表面的洞口间位置及温度造成的温差形成的室内外空气流动。按照热力学原理，建筑室内温度有沿高度逐渐向上递增的特点。该特点是建筑随层高增加而使上下之间温差加剧的主要原因，设计师也经常利用这一点，挖掘建筑自然通风的潜力。这种通风方法不但避免了机械运行带来的噪音污染和能源浪费，更是避免了室内污染和其他不利于人身体健康的因素。
根据压差形成的机理，自然通风可以分为风压作用下的自然通风和热压作用下的自然通风。风压作用下自然通风的基本原理是当风吹向建筑物时，流动的空气会在建筑四周产生不同的效果，建筑的迎风面因空气受阻而产生正压，气流向上和两侧偏转产生局部涡流区，形成负压，室内外空气在这个压力差的作用下由高压区向低压区流动从而实现空气流通。热压作用下的自然通风是由于室内和室外空气的温度差而形成空氣密度差，进而产生压差造成热气向上冷气向下的空气流动现象。在建筑设计中，利用热压原理将进气口和排气口间的落差加大，可以有效改善室内自然通风的效果，然后再结合建筑的剖面设计来组织室内通风。
2 生态建筑中的自然通风设计
2.1 风压作用的自然通风设计
适当的风压可以实现自然通风，建筑物必须在适当的条件下有合理的外部风环境，一般来说，穿堂风就是风压作用的结果。当自然风流向建筑物时，由于建筑物会受到一定的阻力作用，所以会在迎风侧产生相应的正压力，有一部分空气绕过迎风墙的侧面，产生负压力，导致建筑的迎风侧和背风侧出现较大的压力差，这就是风压，风压可以带动空气流通。通过合理引导穿堂风，能够促进空气流通，通过对建筑的形式、迎风墙的结构和角度来实现合理的调节，由于压力差与建筑的形式、建筑间的角度有直接的关系，当风向墙面正吹时，证明压力最大，则屋角的负压力也最大，此时风压最高，空气流通极快。
2.2 热压作用的自然通风设计
必须保证外部环境的合理化，才能进行热压的通风设计。在建筑周边布置一定数量的植被，促进在建筑内部的空气与外部环境之间产生确定的热压差，实现房屋的自然通风，热空气会向上部流动，所以依据这个原理，可以在房屋的上部布置排风口，促进空气向外部排出。同时，冷空气进入室内。由于房间内部与外部之间的温度差较大，进风口和出风口之间的高度差较大，则热压力差就大，热压作用的效果就更加显著。对热压作用进行合理利用，可以通过调整建筑物的构造使风压增大。比如：在建筑物的楼梯间以及中庭一类的纵向空间中，进风位置和出风位置具有一定的高度差，所以与风压作用相比较，热压作用更为明显，热压作用对外部风环境的要求并不高，如果风速和风向、风力经常改变，则很容易实现通风作用，具有极好的通风效果。如果建筑物的深度较小，则进行风压设计的条件较好，实际操作中，通常会选择风压自然通风和热压通风，实现室内空气较好的流通效果。
2.3 机械辅助下的自然通风设计
如果热压通风和风压通风的效果均不明显，也可以采用机械辅助式的通风办法，促进空气的流通。主要是通过对机械动力的合理利用，实现建筑内部与外部的空气流动，这种设计方法会造成一定量的能源消耗，但是通风效果极好，稳定性强。机械辅助设备包括以下几类：对流通风器、置换通风系统等。对流通风器应用的时间较早，在应用时，将建筑系统中配置吸气风管，促进空气的流通，同时，建筑的供热通过气流来完成，可以实现对建筑的供暖，这种通风方式并没有将燃烧设备放置在吸气管中，而是设置了建筑供热用的蒸汽盘管，实现了管道的通风与供暖工作的同时开展。随着技术的不断更新，小型蒸汽引擎逐渐应用于建筑通风中，实现了将对流通风系统的顺利取代。
现阶段，通常利用置换通风系统来进行自然通风的合理调节，这种调节方式为空调送风的方式，通风的速度较低，新风在室内热源作用下，温度提高，同时，被新风所吸收，表面的温度显著下降，在房间的上方，风逐渐流出，将污染物以及高温带出。这种通风方式具有较高的效率，效果极佳，合理的改善了建筑内部的空气质量，实现能耗的有效降低，也是一种极好的节能技术。
3 自然通风在生态建筑中的实际应用
3.1 门、窗、洞口的通风设计
建筑可开敞的洞口是风的直接通道，是室内外气流沟通的主要途径，从古至今，门窗都是由风影响决定的建筑设计关键。门窗的开口大小，开口形式以及窗墙比都对是影响室内通风的关键因素。根据建筑的通风要求，合理的选择和设计建筑的门窗是建筑通风设计的关键。根据科学的计算和试验，当建筑的开洞达到建筑开间宽度的三分之一到三分之二时，其室内通风效果最好。而且建筑门窗在平面的位置上应布置合理，根据不同房间的需求控制和设计风的流向，尽可能让风流动整个建筑不留死角。
3.2 通风屋顶的设计
屋顶作为主要的紫外线接收面之一，其通风隔热设计在整个建筑的通风设计中尤为重要。在建筑结构层之上设置架空的通风层，在空气层阻隔热量直接流入的同时引入自然风带走热量。当建筑采用坡屋顶时，坡屋顶的空间设置成隔热层正对于实现通风隔热有很好的效果。
3.3 玻璃幕墙
玻璃幕墙由于可以增添建筑的外形美观性能，合理对区域室内的环境进行改善，进而在最近几年被普遍使用到建筑设计里面。通常来讲，双层玻璃幕墙也被称作“会呼吸的皮肤”，一般是由内外两道幕墙做出的。同时两层玻璃幕墙之间一般会有一个空腔预留出来，空腔的两部分装有可以掌控的进风口与出风口。仔细来看，在夏季将进出风口打开来，也就是通过“烟囱效应”来对幕墙通道里面的空气进行加热，进一步加快空气自下而上的交换，如此就可以很好地把通道里面的热空气带出去，实现空腔里面的自然通风，方便对房间里面的温度进行降低； 冬季把进出风口关闭起来，也就是通过“温室效应”来慢慢提升围护结构面上的温度，尽最大的可能将取暖损耗进行降低。
总之，现在的人们对自然的感觉越来越淡，室内都是空调和风扇，却忽略了自然通风。自然通风是一种成本特别低的节约生态环境的方法，其对环境的保护有一定的影响。在现代住宅建筑的室内热工环境进行设计和建造时，设计师要把自然通风放在首要的地位。其作为现代住宅建筑绿色可持续发展的重要技术支持，有着很多积极的益处，对现在飞速发展的社会带来节能改造，是未来人们应该注重的住宅建筑必要要求。
参考文献
[1] 杨喜生，陈祖展.新农村建设背景下农村住宅自然通风设计探讨[J].南方农业.2016（14）
[2] 贾杰.对住宅建筑设计中自然通风的思考[J].绿色环保建材.2017（12）
[3] 任向阳.建筑设计中自然通风的探讨[J].住宅与房地产.2017（32）
[4] 李颜鑫.浅谈建筑设计中自然通风的应用理念[J].智能城市.2016（12）
[关键词]生态建筑；自然通风设计；应用
中图分类号：TD722 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）21-0237-01
通风是建筑最为基本的功能之一，通过高效的建筑设计，使建筑自然通风更为合理，实现减少能耗的目的。因此，在建筑设计中，设计者应该通过建筑物的规划、构造设计等过程对自然通风的可应用性和效果仔细考虑，有效地利用自然通风来解决建筑物的舒适性和空气质量问题，为使用者营造一个健康、舒适的工作环境和生活环境。
1 自然通风的概述
现阶段的风环境主要可以分为自然通风和机械通风两种。机械通风主要是利用各种先进的机械和设备来实现空气的流动，进而出现风现象。而自然通风则是由来自室外风速形成的压差和建筑表面的洞口间位置及温度造成的温差形成的室内外空气流动。按照热力学原理，建筑室内温度有沿高度逐渐向上递增的特点。该特点是建筑随层高增加而使上下之间温差加剧的主要原因，设计师也经常利用这一点，挖掘建筑自然通风的潜力。这种通风方法不但避免了机械运行带来的噪音污染和能源浪费，更是避免了室内污染和其他不利于人身体健康的因素。
根据压差形成的机理，自然通风可以分为风压作用下的自然通风和热压作用下的自然通风。风压作用下自然通风的基本原理是当风吹向建筑物时，流动的空气会在建筑四周产生不同的效果，建筑的迎风面因空气受阻而产生正压，气流向上和两侧偏转产生局部涡流区，形成负压，室内外空气在这个压力差的作用下由高压区向低压区流动从而实现空气流通。热压作用下的自然通风是由于室内和室外空气的温度差而形成空氣密度差，进而产生压差造成热气向上冷气向下的空气流动现象。在建筑设计中，利用热压原理将进气口和排气口间的落差加大，可以有效改善室内自然通风的效果，然后再结合建筑的剖面设计来组织室内通风。
2 生态建筑中的自然通风设计
2.1 风压作用的自然通风设计
适当的风压可以实现自然通风，建筑物必须在适当的条件下有合理的外部风环境，一般来说，穿堂风就是风压作用的结果。当自然风流向建筑物时，由于建筑物会受到一定的阻力作用，所以会在迎风侧产生相应的正压力，有一部分空气绕过迎风墙的侧面，产生负压力，导致建筑的迎风侧和背风侧出现较大的压力差，这就是风压，风压可以带动空气流通。通过合理引导穿堂风，能够促进空气流通，通过对建筑的形式、迎风墙的结构和角度来实现合理的调节，由于压力差与建筑的形式、建筑间的角度有直接的关系，当风向墙面正吹时，证明压力最大，则屋角的负压力也最大，此时风压最高，空气流通极快。
2.2 热压作用的自然通风设计
必须保证外部环境的合理化，才能进行热压的通风设计。在建筑周边布置一定数量的植被，促进在建筑内部的空气与外部环境之间产生确定的热压差，实现房屋的自然通风，热空气会向上部流动，所以依据这个原理，可以在房屋的上部布置排风口，促进空气向外部排出。同时，冷空气进入室内。由于房间内部与外部之间的温度差较大，进风口和出风口之间的高度差较大，则热压力差就大，热压作用的效果就更加显著。对热压作用进行合理利用，可以通过调整建筑物的构造使风压增大。比如：在建筑物的楼梯间以及中庭一类的纵向空间中，进风位置和出风位置具有一定的高度差，所以与风压作用相比较，热压作用更为明显，热压作用对外部风环境的要求并不高，如果风速和风向、风力经常改变，则很容易实现通风作用，具有极好的通风效果。如果建筑物的深度较小，则进行风压设计的条件较好，实际操作中，通常会选择风压自然通风和热压通风，实现室内空气较好的流通效果。
2.3 机械辅助下的自然通风设计
如果热压通风和风压通风的效果均不明显，也可以采用机械辅助式的通风办法，促进空气的流通。主要是通过对机械动力的合理利用，实现建筑内部与外部的空气流动，这种设计方法会造成一定量的能源消耗，但是通风效果极好，稳定性强。机械辅助设备包括以下几类：对流通风器、置换通风系统等。对流通风器应用的时间较早，在应用时，将建筑系统中配置吸气风管，促进空气的流通，同时，建筑的供热通过气流来完成，可以实现对建筑的供暖，这种通风方式并没有将燃烧设备放置在吸气管中，而是设置了建筑供热用的蒸汽盘管，实现了管道的通风与供暖工作的同时开展。随着技术的不断更新，小型蒸汽引擎逐渐应用于建筑通风中，实现了将对流通风系统的顺利取代。
现阶段，通常利用置换通风系统来进行自然通风的合理调节，这种调节方式为空调送风的方式，通风的速度较低，新风在室内热源作用下，温度提高，同时，被新风所吸收，表面的温度显著下降，在房间的上方，风逐渐流出，将污染物以及高温带出。这种通风方式具有较高的效率，效果极佳，合理的改善了建筑内部的空气质量，实现能耗的有效降低，也是一种极好的节能技术。
3 自然通风在生态建筑中的实际应用
3.1 门、窗、洞口的通风设计
建筑可开敞的洞口是风的直接通道，是室内外气流沟通的主要途径，从古至今，门窗都是由风影响决定的建筑设计关键。门窗的开口大小，开口形式以及窗墙比都对是影响室内通风的关键因素。根据建筑的通风要求，合理的选择和设计建筑的门窗是建筑通风设计的关键。根据科学的计算和试验，当建筑的开洞达到建筑开间宽度的三分之一到三分之二时，其室内通风效果最好。而且建筑门窗在平面的位置上应布置合理，根据不同房间的需求控制和设计风的流向，尽可能让风流动整个建筑不留死角。
3.2 通风屋顶的设计
屋顶作为主要的紫外线接收面之一，其通风隔热设计在整个建筑的通风设计中尤为重要。在建筑结构层之上设置架空的通风层，在空气层阻隔热量直接流入的同时引入自然风带走热量。当建筑采用坡屋顶时，坡屋顶的空间设置成隔热层正对于实现通风隔热有很好的效果。
3.3 玻璃幕墙
玻璃幕墙由于可以增添建筑的外形美观性能，合理对区域室内的环境进行改善，进而在最近几年被普遍使用到建筑设计里面。通常来讲，双层玻璃幕墙也被称作“会呼吸的皮肤”，一般是由内外两道幕墙做出的。同时两层玻璃幕墙之间一般会有一个空腔预留出来，空腔的两部分装有可以掌控的进风口与出风口。仔细来看，在夏季将进出风口打开来，也就是通过“烟囱效应”来对幕墙通道里面的空气进行加热，进一步加快空气自下而上的交换，如此就可以很好地把通道里面的热空气带出去，实现空腔里面的自然通风，方便对房间里面的温度进行降低； 冬季把进出风口关闭起来，也就是通过“温室效应”来慢慢提升围护结构面上的温度，尽最大的可能将取暖损耗进行降低。
总之，现在的人们对自然的感觉越来越淡，室内都是空调和风扇，却忽略了自然通风。自然通风是一种成本特别低的节约生态环境的方法，其对环境的保护有一定的影响。在现代住宅建筑的室内热工环境进行设计和建造时，设计师要把自然通风放在首要的地位。其作为现代住宅建筑绿色可持续发展的重要技术支持，有着很多积极的益处，对现在飞速发展的社会带来节能改造，是未来人们应该注重的住宅建筑必要要求。
参考文献
[1] 杨喜生，陈祖展.新农村建设背景下农村住宅自然通风设计探讨[J].南方农业.2016（14）
[2] 贾杰.对住宅建筑设计中自然通风的思考[J].绿色环保建材.2017（12）
[3] 任向阳.建筑设计中自然通风的探讨[J].住宅与房地产.2017（32）
[4] 李颜鑫.浅谈建筑设计中自然通风的应用理念[J].智能城市.2016（12）