关于建筑自然通风设计的探讨

关键词：建筑设计；自然通风；节能设计 

　　建筑的自然通风从动力来源上可分为完全自然通风和机械辅助自然通风两种模式。完全自然通风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。机械辅助自然通风是利用温差造成的热压和机械动力相结合而形成的室内外空气对流。与完全自然通风相比，虽然建筑内局部作为辅助动力的机械装置要消耗一定的能源，但通过这种装置重新组织气流，甚至在局部“强迫”气流改向，可以使自然通风达到更好的效果。在这两种通风模式中，屋顶都是形成温差、组织气流的重要环节，在整个自然通风系统中起着重要作用。 

　　1 传统建筑通风设计的缺陷 

　　建筑行业在我国的社会发展中已经过了较长的历程，建筑设计也随着时间的推移而不断发生着变化。早期的建筑设计由于缺乏理论、技术的支撑，导致很多先进的设计思想未能得到全面运用。主要存在着以下缺陷： 

　　1.1 功能减弱。设计人员在制定设计方案前未能充分收集通风系统方面的资料，造成设计方案与实际的建筑需要差距较大。很多设计人员往往侧重于从建筑施工进度考虑，而简化了室内通风系统这不仅减弱了建筑室内的排风功能，也影响到通风系统的正常运行。 

　　1.2 能源耗损。传统通风系统多数是采用空调系统，这种间接性的室内通风方式的能源消耗较大且空调设备维护也要投入大量的资金。此外，有些工程由于一些设计上的失误，导致一套完整的设计方案结束后，设计单位没有严格按照工程标准综合审核，有时难免造成方案实施后出现返工的情况，导致能源和资源的浪费。 

　　1.3 空气污染。建筑环保节能是现代建筑行业发展的新理念，但早期的空调系统在使用过程中会带来不同程度的污染。在无氟空调使用之前，市场上的空调产品采用“氟利昂”制冷，这种空调系统的运用会造成一定的大气污染，损害臭氧层。另外，由于空调系统的长期密闭运行环境，以及对空调机组、管道等的清洁、管理方面的疏忽，致使空调系统藏污纳垢、滋生细菌等，会给室内空气造成不同程度的污染。 

　　1.4 增加成本。从经济效益的角度看，由于早期设计中的各种缺陷或者设备本身技术因素的影响，造成的直接影响则是工程成本的增大。主要表现为实际应用中设计方案缺乏优化处理而造成系统的返修，从而引起材料的浪费，设计、施工、运营等方面的工作量增大，这些都使得工程项目的成本增加，且通风系统也难以发挥全部功能。 

　　2 通风节能设计的优点 

　　随着科学技术的进步，我国的建筑施工技术也实现了发展与变革，新技术的引进促进了建筑项目设计的优化。此外，传统的建筑设计理念也开始朝着“节能、降耗、环保”的方向发展，这些都促进了通风节能设计水平的提升。 

　　通风节能设计理念运用于建筑物可发挥的作用包括以下几个方面： 

　　2.1 增强性能。在室内制冷方面，采用通风节能设计后，可达到被动式制冷效果，若建筑外部环境中的空气湿度低，通风系统可以降低室内温度，将潮湿气体带到室外，从而使室内温度、湿度处于人体最舒适的状态。在无需消耗电能的情况下，运用自然通风输送经过处理的新风。 

　　2.2 改善空气质量。当前，大多数建筑内的空气调节主要依赖于空调设备。空调系统的运用只能调整室内温度的高低，而无法及时更新室内新风，时间一长，室内空气难免变得污浊。从安全和卫生的角度考虑，人长期在这样的空气环境中活动，健康状况会受到很大的影响。利用自然通风能定期排出室内污染空气，改善室内空气的新鲜度。 

　　2.3 保护环境。绿色环保是建筑行业正在积极倡导的一个主题，建筑通风节能设计恰好满足了这一要求。例如自然通风系统的改进，可以防止空调系统造成的空气污染，将室内的含有各种杂质的气体及时排出室外。在保持室内良好的空气环境的同时，也改善了室内居住环境。 

　　2.4 减少能耗。从建筑节能设计的考核数据看，建筑物在使用经过节能优化的空调通风系统后，电能消耗要比传统的设计方案节约30%左右。这就使得工程项目在减少能源消耗的同时，也减少了资金投入，优化了建筑内部的各项系统功能。 

　　随着建筑设计理念的更新，在建筑节能设计阶段对于自然通风技术的运用更为普遍。不仅减少了建筑的能源消耗，也保持了室内良好的居住环境，满足了现代建筑节能设计的各项指标要求。建筑节能常见的自然通风设计方案如下： 

　　3.1 空间设计。在建筑内部结构设计中构建竖井空间，可促进气流的快速流通，以此提高建筑内部的通风效果。目前，建筑节能设计中运用的竖井空间包括：纯开放空间，充分运用建筑中庭内的热压实现通风；烟囱空间，利用太阳能加热空气所产生的烟囱效应，促进建筑内部空气的流动，实现通风调节。 

　　3.2 布局设计。从自然通风的节能效果来看建筑群的布局设计是影响通风效果的重要因素。设计师在确定各个建筑之间的距离时，应结合风向投射角对室内风速影响大小的情况设计，可以通过计算机通风模拟，对设计方案进行优化。在整体设计上，还需把握好建筑物的高度、进深、面宽、外观等方面的因素。 

　　3.3 开口设计。开口设计对建筑物内部的空气流通有很大的影响，建筑节能设计中需将开口配置、开口尺寸、窗户形式、开启方式、窗墙面积比等作为设计的主要内容。从设计经验来看，开口宽度达到开间宽度的1/3时，通风节能效果最好，有助于室内空气的流通。 

　　3.4 屋顶设计。屋顶的节能设计要借助于“隔热屋面”作用的发挥，其常见的形式是架空隔热层，将屋面结构层设计成合适的通风装置，把室内的热量排除后实现降温。此外，还可结合坡屋顶结构设计通风隔热层，以达到良好的通风隔热效果。 

　　3.5 幕墙设计。新型节能幕墙设计通过在两层玻璃幕墙间设置一个空腔，在空腔内设置遮阳设施，空腔的两端设置进风口、出风口，通过热压差或者强制机械通风，实现通风节能，可以有效地避免建筑物内部风压、热压过高等问题，促进围护结构保温隔热性能的改善，创造良好的室内环境。 

　　3.6 室内设计。利用“穿堂风”的形式来提高室内的通风效果，其主要是让自然风由建筑物外部到达室内，经过主要功能空间后由背风面的出风口外流。这种设计实质上是利用进出风口之间的风压差，促进了自然风流通性能的提升，使用户保持良好的通风效果。 

　　4 结束语 

　　建筑通风节能设计具有多方面的优势，既能满足现代建筑施工的需要，也能减少能量消耗，以实现更大的经济效益。随着建筑行业的不断发展，节能降耗得到了各方面的高度关注。为了保证项目施工的有序进行，设计人员必须收集各方面的资料，以指导节能设计工作。在建筑通风节能设计中，首先应分析传统的通风系统存在的不足，了解节能设计的各类优点，然后再根据建筑物的内部结构情况详细设计自然通风系统，以保证最终方案的科学性。 

　　参考文献： 

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　　[2]陈衍庆，王玉容.建筑新技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2007. 

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