自然通風(fēng)在住宅建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

1、<p>　　自然通風(fēng)在住宅建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用</p><p>　　摘要：在建筑設(shè)計(jì)中通過(guò)引入自然風(fēng)方式加強(qiáng)人與自然的聯(lián)系，提高人們的生活質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量，降低能源消耗，并使人類與自然相近、相親、相融。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：自然通風(fēng)；住宅建筑；布局 </p><p>　　Abstract:By the application of natural ve

2、ntilation in residential architecture design, the relation between human and nature is reinforced, the life quality of people and their living environment will be improved, also the energy consumption will be diminished,

3、 therefore the human being will get more intimate and harmony with nature. </p><p>　　Key words:natural ventilation；residential building； distribution </p><p><b>　　1引言 </b></p>

4、<p>　　風(fēng)環(huán)境是空氣氣流在建筑內(nèi)外空間的流動(dòng)狀況及其對(duì)建筑使用的影響。風(fēng)環(huán)境是建筑環(huán)境設(shè)計(jì)的一項(xiàng)主要內(nèi)容，在以往建筑物理的研究發(fā)展中，風(fēng)環(huán)境在一定程度上被忽視了，在自然環(huán)境日益受到重視的今天，自然通風(fēng)與人體舒適度的聯(lián)系、與建筑節(jié)能的關(guān)系顯得尤為重要，并且逐步被反映到建筑設(shè)計(jì)的實(shí)踐中來(lái)，尤其是在住宅建筑設(shè)計(jì)中。 </p><p>　　從建筑設(shè)計(jì)的角度考慮，風(fēng)環(huán)境分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。機(jī)械通風(fēng)是指利

5、用機(jī)械通風(fēng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣的流通，相對(duì)于自然通風(fēng)來(lái)講，機(jī)械通風(fēng)要耗費(fèi)大量的能源，其應(yīng)用范圍也僅局限在建筑物內(nèi)部，而且還會(huì)產(chǎn)生噪音，在帶來(lái)舒適的同時(shí)，對(duì)自然環(huán)境又造成一定程度的污染。自然通風(fēng)是指大自然中的空氣通過(guò)住宅組群和住宅內(nèi)各個(gè)功能空間自由流動(dòng)。自然通風(fēng)可以加速空氣的流動(dòng)，帶來(lái)清涼，帶走污染，尤其在炎熱的夏季，能夠改善局部氣候。因此從健康與節(jié)能的角度來(lái)講，自然通風(fēng)具有更積極的意義。 </p><p>　　在進(jìn)行

6、建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)，不同的建筑形式和組合會(huì)產(chǎn)生不同的通風(fēng)效果，通過(guò)科學(xué)的建筑群布局，合理的室內(nèi)功能空間組合，使自然空氣能夠在室內(nèi)外以最暢通的方式流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)最佳的自然通風(fēng)效果。 </p><p>　　2合理利用風(fēng)壓和熱壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng) </p><p>　　建筑物中的自然通風(fēng)，關(guān)鍵在于室內(nèi)、外空氣之間存在著壓力差。形成空氣壓力差的原因有二：一是熱壓作用；另一個(gè)是風(fēng)壓作用（圖1）。 </p

7、><p>　　2.1利用風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng) </p><p>　　風(fēng)壓是指空氣流受到阻擋時(shí)產(chǎn)生的靜壓。在具有良好外部風(fēng)環(huán)境的地區(qū),風(fēng)壓可作為實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的主要手段。當(dāng)風(fēng)吹過(guò)建筑物時(shí)，由于建筑物的阻擋，迎風(fēng)面氣流受阻，靜壓增高；側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面將產(chǎn)生局部渦流，靜壓降低。這樣便在迎風(fēng)面與背風(fēng)面之間形成壓力差，室內(nèi)外的空氣在這個(gè)壓力差的作用下由壓力高的一側(cè)向壓力低的一側(cè)流動(dòng)。（圖2） </p>

8、;<p>　　另外，伯努利流體原理顯示，流動(dòng)空氣的壓力隨其速度的增加而減小，從而形成低壓區(qū)。根據(jù)這種原理，可以在建筑中局部留出橫向的通風(fēng)通道，當(dāng)風(fēng)從通道吹過(guò)時(shí)，會(huì)在通道中形成負(fù)壓區(qū)，從而帶動(dòng)周圍空氣的流動(dòng)，這就是管式建筑的通風(fēng)原理。通風(fēng)的管式通道要在一定的方向上封閉，而在其他方向開(kāi)敞，從而形成明確的通風(fēng)方向。這種通風(fēng)方式可以在大進(jìn)深的建筑空間中達(dá)到較好的通風(fēng)效果。 </p><p>　　2.2利用熱

9、壓實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng) </p><p>　　自然通風(fēng)的另一原理是利用建筑內(nèi)部空氣的熱壓差——即通常講的“煙囪效應(yīng)”來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑的自然通風(fēng)。由于建筑物內(nèi)外空氣的溫度差產(chǎn)生了空氣密度的差別，于是形成壓力差，驅(qū)使室內(nèi)外的空氣流動(dòng)。室內(nèi)溫度高的空氣比重小而上升，并從建筑物上部風(fēng)口排出，這時(shí)會(huì)在低密度空氣原來(lái)的地方形成負(fù)壓區(qū)，于是，室外溫度比較低而比重大的新鮮空氣從建筑物的底部被吸入，從而室內(nèi)外的空氣源源不斷地進(jìn)行流動(dòng)。 <

10、/p><p>　　3自然通風(fēng)在住宅設(shè)計(jì)中的運(yùn)用 </p><p>　　影響自然通風(fēng)的因素對(duì)于建筑本身而言，有建筑物的高度、進(jìn)深、長(zhǎng)度和迎風(fēng)方位；對(duì)于建筑群體而言，有建筑的間距、排列組合方式和建筑群體的迎風(fēng)方位；對(duì)于住宅區(qū)規(guī)劃而言，有住宅區(qū)的合理選址以及住宅區(qū)道路、綠地、水面的合理布局等，以便達(dá)到最佳的通風(fēng)效果。以下就幾方面加以說(shuō)明。 </p><p>　　3.1建筑物的

11、朝向 </p><p>　　要確定建筑物的朝向，不但要了解當(dāng)?shù)厝照樟枯^多的方向，還要了解當(dāng)?shù)仫L(fēng)的相關(guān)特性，包括冬季和夏季主導(dǎo)風(fēng)的方向、速度以及風(fēng)的溫度。每一個(gè)地區(qū)有自己風(fēng)的特點(diǎn)，由于建筑物迎風(fēng)面最大的壓力是在與風(fēng)向垂直的面上，因此，在選擇建筑物朝向時(shí)，應(yīng)盡量使建筑主立面朝向夏季主導(dǎo)風(fēng)向，而側(cè)立面對(duì)著冬季主導(dǎo)風(fēng)向；南向是太陽(yáng)輻射量最多的方向，加之我國(guó)大部分地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向都是南或南偏東，故無(wú)論從改善夏季自然通風(fēng)、調(diào)

12、節(jié)房間熱環(huán)境，還是從減少冬季、夏季的房間采暖空調(diào)負(fù)荷的角度來(lái)講，南向都是建筑物朝向最好的選擇。而且選擇南向這樣的朝向也有利于避免東、西曬，兩者都可以兼顧。對(duì)于那些朝向不夠理想的建筑，就應(yīng)采取有效措施妥善解決上述兩方面問(wèn)題。 </p><p>　　3.2建筑物的間距 </p><p>　　建筑物南北向日照間距較小時(shí)，前排建筑遮擋后排建筑，風(fēng)壓小，通風(fēng)效果差；反之，建筑日照間距較大時(shí)，后排建筑

13、的風(fēng)壓較強(qiáng)，自然通風(fēng)效果愈好。所以在住宅組團(tuán)設(shè)計(jì)中，加大部分住宅樓的間距，形成組團(tuán)綠地，對(duì)改善綠地下風(fēng)側(cè)住宅的自然通風(fēng)，有較好的效果，同時(shí)還能為人們提供良好的休息和交流的場(chǎng)所。 </p><p>　　同時(shí)在條件許可的時(shí)候，盡量加大山墻的間距。因?yàn)槭彝鈿饬鞔颠^(guò)呈行列式布局的建筑群時(shí)，在建筑物的山墻之間將形成一條空氣射流。當(dāng)采用錯(cuò)列式布置方式，可以利用住宅山墻間的空氣射流，改善下風(fēng)方向住宅和自然通風(fēng)，效果顯著。山墻間

14、距的大小，取決于住宅間距。住宅間距越大，山墻的間距也應(yīng)越大，以便使足夠的空氣射流能吹到后排住宅上。過(guò)小的住宅樓山墻間距，對(duì)消防、綠化和道路交通有不利的影響。 </p><p>　　3.3建筑群的布局 </p><p>　　建筑群的布置和自然通風(fēng)的關(guān)系，可以從平面和空間兩個(gè)方面來(lái)考慮。 </p><p>　?。ㄒ唬钠矫嬉?guī)劃的角度來(lái)分析，建筑群的布局有行列式、周邊式和

15、散點(diǎn)式。行列式是最基本的建筑群布局，是條式單元住宅或聯(lián)排式住宅按一定朝向和合理間距成排布置的方式，其布局包含并列式，錯(cuò)列式和斜列式；并列式布局發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，從而形成錯(cuò)列式和斜列式以及周邊式的布局（圖3）。 </p><p>　　從圖4可看出并列式的建筑布局雖然由于建筑群內(nèi)部的流場(chǎng)因風(fēng)向投射角不同而有很大變化，但總體說(shuō)來(lái)受風(fēng)面較??；錯(cuò)列和斜列可使風(fēng)從斜向?qū)虢ㄖ簝?nèi)部，下風(fēng)向的建筑受風(fēng)面大一些，風(fēng)場(chǎng)分布較合理,所以通風(fēng)

16、好。 </p><p>　　周邊式住宅建筑沿街坊或院落周邊布置的形式，這種布置形式形成封閉或半封閉的內(nèi)院空間，風(fēng)的投射面非常小，風(fēng)很難導(dǎo)入，這種布置方式只適于冬季寒冷地區(qū)(圖5)；散點(diǎn)式住宅布局包括低層獨(dú)院式住宅，多層點(diǎn)式及高層塔式住宅布局，散點(diǎn)式住宅自成組團(tuán)或圍繞住宅組團(tuán)中心建筑、公共綠地、水面有規(guī)律地或自由布置，通風(fēng)效果好(圖6)。</p><p>　　在進(jìn)行建筑群規(guī)劃的同時(shí)，路網(wǎng)的設(shè)

17、計(jì)也同時(shí)在進(jìn)行，有時(shí)方正的住宅小區(qū)地塊通過(guò)改變小區(qū)道路以往“橫平豎直”的規(guī)劃模式，大膽采用以曲代直的規(guī)劃方法，人為地創(chuàng)造出建筑群的不同布局方式，從而創(chuàng)造出“雖由人做，宛自天開(kāi)”的自然環(huán)境和良好的自然通風(fēng)來(lái)。同時(shí)將居住區(qū)主要道路設(shè)計(jì)主通風(fēng)道，沿通風(fēng)廊道流向各個(gè)住宅組團(tuán)，然后再?gòu)慕M團(tuán)內(nèi)庭院空間分流到住宅，加速自然風(fēng)的流動(dòng)。如下圖（圖7），原先為中規(guī)中矩的建筑群和路網(wǎng)布局方式，小區(qū)規(guī)劃略顯呆板，行列式的建筑群布局使得小區(qū)內(nèi)的自然通風(fēng)分布的不夠

18、均勻，有些樓體的通風(fēng)較差。通過(guò)調(diào)整路網(wǎng)，使得建筑布局之間不再是簡(jiǎn)單的行列關(guān)系，而是互動(dòng)起來(lái)，形成組團(tuán)，疏密有致，疏的地方設(shè)計(jì)成組團(tuán)之間的綠化。自然風(fēng)通過(guò)主干道流向各組團(tuán)，又通過(guò)組團(tuán)之間的綠化空間流向個(gè)住宅。從而在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，充分地利用自然風(fēng)，達(dá)到節(jié)能和優(yōu)化小區(qū)風(fēng)環(huán)境的目的。 </p><p>　　建筑群的布局對(duì)自然風(fēng)的引入有很大影響，同時(shí)風(fēng)向與建筑的關(guān)系也對(duì)自然風(fēng)的引入有很大影響。風(fēng)向投射角是指風(fēng)向投射線與房屋墻

19、面法線的交角，（圖8）對(duì)單體建筑來(lái)講，風(fēng)向投射角愈小，對(duì)房間愈有利。但對(duì)建筑組團(tuán)來(lái)講，要考慮前排建筑形成的風(fēng)影區(qū)對(duì)后排建筑的影響。（圖9）比較典型的如居住小區(qū)中的住宅，一般都是平行排列的多排建筑。如果正吹，屋后的風(fēng)影區(qū)較大，從而影響了自然通風(fēng)效果。因此，應(yīng)避免住宅長(zhǎng)軸垂直于夏季主導(dǎo)風(fēng)向，從而減少前排房屋對(duì)后排房屋通風(fēng)的不利影響，形成很好的通風(fēng)對(duì)流。一般來(lái)說(shuō)，房屋與風(fēng)向入射角保持30°、60°通風(fēng)效果最好。 </

20、p><p>　?。ǘ牧⒚嬖O(shè)計(jì)的角度來(lái)分析，應(yīng)使建筑單體間高低有序。要使氣流通過(guò)小區(qū)時(shí)不形成漩渦、下沖氣流等不良高速氣流。在建筑群體組合時(shí)，當(dāng)一棟建筑遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他建筑（圖10）或樓間距相近的建筑群體中有兩棟建筑間距突然加大（圖11），這時(shí)下沖氣流加大，形成高速風(fēng)，造成熱損失加大和居住者的不舒適。 </p><p>　　同樣，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免建筑之間風(fēng)的遮擋。建筑群的布局盡可能沿夏季主導(dǎo)風(fēng)向，

21、臨近主導(dǎo)風(fēng)向建筑宜為低層和多層，處于小區(qū)邊緣，遠(yuǎn)離主導(dǎo)風(fēng)向的建筑宜采用小高層和高層，這樣一方面可以把自然風(fēng)引入小區(qū)內(nèi)，一方面又起到阻隔冬季東北風(fēng)的作用。 </p><p><b>　　4結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　自然通風(fēng)是一種廉價(jià)的生態(tài)節(jié)能技術(shù)，建筑設(shè)計(jì)者應(yīng)該從建筑物的規(guī)劃、建筑單體設(shè)計(jì)到構(gòu)造設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都對(duì)自然通風(fēng)的可應(yīng)用性和效果仔細(xì)考慮，有效地利用自

22、然通風(fēng)解決住宅中熱舒適性和空氣質(zhì)量問(wèn)題，在不增加住戶投資的情況下，就能營(yíng)造一個(gè)健康、舒適的居室環(huán)境 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 柳孝圖.建筑物理.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000. </p><p>　　[2] 鐘軍立，曾藝君.建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)淺析.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2004(2). &l