住宅建筑设计中自然通风的考虑及设计

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了住宅建筑设计中自然通风的考虑及设计范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：在住宅建筑设计中，自然通风是一种极其重要的通风方式，其体现的核心价值是人与自然相融、相亲、相近。在本案，笔者首先介绍自然通风的原理，然后再进一步讨论自然通风在住宅建筑设计中的运用。

关键词：住宅建筑；自然通风；设计

1引言

据数据显示，2016年民用建筑能耗约占社会总能耗的30%，其中暖通能耗约占50%，因此降低暖通能耗至关重要。另据专家估算，优化建筑设计可节省2/3-3/4的建筑能耗，则自然通风设计被提升日常，其是通过合理开设烟囱、门窗等来产生空气流动。目前，自然通风在世界范围内的民用建筑中都有所应用，且潜力巨大。据此，本案笔者结合实践经验，浅析自然通风及其在住宅建筑设计中的运用。

2自然通风的原理

在住宅建筑设计中，自然通风的关键是室内、外空气存在压力差，而空气压力差的成因包括热压、风压，

2.1利用风压

风压是与气流方向的平面垂直时产生的静压，即：在建筑物的阻挡下，迎风面气流受阻而引起静压升高，而背风面与侧风面的局部涡流又导致静压下降，如此便会在背风面与迎风面形成压力差。在这一压力差的影响下，室内、外的空气从高压力的一侧流向低压力的一侧。依据伯努利流体原理，随着流动空气速度的加快，其压力逐渐降低，并形成低压区。据此，可在建筑的局部设计横向通风道，风从中吹过时会形成负压区，并带动四周空气流动，同时为了明确通风的风向，通风通道应在不同的方向上封闭和开敞设计。

2.2利用热压

建筑室内空气热压差（或称烟囱效应）是建筑自然通风的另一原理，即：室内、外空气的温差导致空气在密度上产生差异，并形成压力差，从而带动室内、外空气流动。当室内空气温度高时，其比重较小，则会上升并从建筑上风口排出。此时，在密度较低的空气分布区会形成负压区，导致室外温度低且比重大的空气进入建筑底部，并最终带动室内、外空气流动。

3住宅建筑的自然通风设计

建筑自然通风的影响因素包括：建筑的长度、进深、高度、迎风方位；建筑群的迎风方位、排列方式、间距；住宅区的选址及水面、绿地、道路的布局等。下面，笔者主要从建筑朝向、建筑群的间距与布局等角度浅析住宅建筑的自然通风设计。

3.1建筑朝向

针对建筑朝向的问题，需要综合考虑当地日照与风的特点，其中包括夏冬季主导风的速度、风向和温度。鉴于不同地区风的特点不同且建筑迎风面的压力最大值出现在风向的垂直面上，则建筑主立面的朝向尽量选择夏季主导风向，侧立面则选择冬季主导风向。建筑南向的太阳辐射量最多，外加我国绝大多数地区的夏季主导风向在朝南方向或南偏东，则建筑朝向的最佳选择是南方，且这一选择具有下列优势：一是调节室内热环境、改善夏季自然通风条件；二是降低冬季室内采暖空调的负荷；三是避免西、东晒。

3.2建筑群的间距

研究发现，当建筑南北向的日照间距缩小至一定范围后，后排建筑会被前排建筑遮挡，此时的风压小，因此通风效果差；当日照间距增大后，后排建筑具有更强的风压，因此自然通风效果也更好。据此，在设计住宅区时，应增大其中一些建筑的间距，并形成组团绿地，以改善下风侧建筑的自然通风效果及为住户提供环境优越的休闲场所。另外，倘若条件允许，建议增大山墙的间距，究其原因是：在行列布局的建筑群中，室外气流经过时会在山墙间形成空气射流，而在错列布局的建筑群中，利用这一股空气射流可改善下风向建筑的自然通风效果。其中，山墙的间距视建筑间距而定，通常要求在建筑间距较大时，增大山墙间距，以方便空气射流抵达后排建筑处。

4建筑群的布局

关于建筑群的布局与自然通风的相互关系，可从空间、平面上进行如下思考：

4.1从平面上

(1)建筑布局的含义针对建筑的平面布局，其常见的形式包括散点式、周边式和行列式。行列式布局分为斜列式、错列式和并列式。并列式布局其指的是联排式或条式建筑按一定的朝向、间距布局。在并列式建筑布局中，建筑群的受风面较窄，而与此相比，斜列式与错列式可斜向将风导入建筑群的内部，因此其风场布局更合理及自然通风效果更好。周边式布局指的是沿院落或街坊周边布局建筑，使其形成（半）封闭的内院空间，因其不利于风的导入，则在冬季寒冷地区更为适用。散点式布局分为高层塔式、多层点式及低层独院式住宅布局，其自成组团或以公共绿地、中心建筑或水面为中心自由布局，因此通风效果非常好。(2)路网设计在规划建筑群时，应同步设计路网，借此改善住宅区的自然通风效果，即：1）对于方正的住宅区，采用“以曲代直”的方法规划小区道路，可改进建筑群的布局，并改善其自然环境和自然通风效果；2）将主通风道设在住宅区的主要道路上，可引导风从通风廊道进入住宅组团内，从而带动自然风流动；3）对于行列式布局，调整路网可使建筑原先单一的行列关系形成组团，其中可将绿地设计在稀疏的地方，以使自然风从主干道进入组团内，从而改善小区内的风环境。(3)风向投射角设计建筑群的布局极大地影响着自然风的流向。其中，风向的投射角指的是建筑墙面法线与风向投射线的交角，结合图2，单体建筑的风向投射角越小，则自然通风条件越好。但对于建筑群，则需将前、后排建筑的关系考虑其中。例如，居住区的建筑通常采用并列布局，则在风正吹的情况下，后排建筑较大的风影区会对其自然通风效果产生不利影响。因此，尽量不要让建筑的长轴与夏季主导风向垂直，通常建议将建筑与风向的投射角设计为30°-60°，从而改善建筑的自然通风效果。

5从空间上

针对建筑的空间布局，应保持建筑单体的高低有序状态，以使气流从住宅区流过时不会形成下冲气流、漩涡等高速气流。对于建筑群的组合，倘若某一栋建筑比其他建筑高或突然增大楼间距基本一致的建筑群中某两栋建筑的间距，则过大的下冲气流会形成高速风，并造成大量的热损失，此时住户会感到明显的不适。另外，在建筑空间布局上，建筑间尽量不要出现风的遮挡，即：顺着夏季主导风向进行建筑群布局，其中底层和多层建筑布局在临近主导风向的地方或小区边缘，而（小）高层建筑则布局在远离主导风向的地方，如此既可使自然风流入住宅区中，又能减弱冬季风的作用。

6结束语

综上研究，自然通风是一种极为被动的通风降温方式，其通过合理设计，可改善室内及住宅区内的热环境，从而实现了建筑节能、降耗及改善空气质量等目的。据此，在住宅建筑设计中，自然通风的社会潜力非常大，值得高度重视。

参考文献：

[1]邱莹莹,何小雨.夏热冬冷地区住宅建筑自然通风设计策略研究[J].山西建筑,2016(18):189～191.

[2]姚星迪.在住宅建筑设计中自然通风的应用[J].四川水泥,2015(6):83.

[3]周超斌,王志强,吴尘,姜漪.重庆地区高层住宅双窗设计及自然通风实测分析[J].暖通空调,2014(9):24～29.

[4]张文,高辉,邓石砺.建筑改造项目设计中中庭对自然通风影响分析——以2013年台达杯建筑设计竞赛获奖方案为例[J].建筑节能,2014(2):83～90.

[5]文灵红,王永超.山地城市绿色建筑自然通风设计探讨——基于重庆首批绿色建筑住宅项目重庆万科城自然通风分析[J].重庆建筑,2013(11):16～19.

[6]吴佳南,柴成荣.厦门地区住宅建筑设计中的自然通风优化策略探讨[J].住宅科技,2012(2):8～11.

作者：黄志远 单位：安徽省建筑科学研究设计院