建筑设计中自然通风的实现及实例分析
1.5 建筑设计中自然通风的实现及实例分析
传统建筑对自然通风有很多值得借鉴的方法，而在我们 现代的建筑设计中积极地考虑自然通风，并注意与地域建筑的有效结合，对于自然通风的合理利用、节约能源具有现实意义。
1.5.1 建筑体型与建筑群的布局的设计
建筑群的布局对自然通风的影响效果很大。考虑单体建筑得热与防止太阳过度辐射的同时，应该尽量使建筑的法线与夏季主导风向一致；然而对于建筑群体，若风沿着法线吹向建筑，会在背风面形成很大的旋涡区，对后排建筑的通风不利。在建筑设计中要综合考虑这两方面的利弊，根据风向投射角（风向与房屋外墙面法线的夹角）对室内风速的影响来决定合理的 建筑间距，同时也可以结合建筑群体布局的改变以达到缩小间距的目的。由于前幢建筑对后幢建筑通风的影响，因此在单体设计中还应该结合总体的情况对建筑的体形，包括高度、 进深、面宽乃至形状等实行一定的控制。
1.5.2 维护结构开口的设计
建筑物开口的 优化配置以及开口的尺寸、窗户的型式和开启方式，窗墙面积比等的合理设计，直接影响着建筑物内部的空气流动以及通风效果。根据测定，当开口宽度为开间宽度的1/3～2/3时，开口大小为地板总面积的15%～25%时，通风效果最佳。开口的相对位置对气流 路线起着决定作用。进风口与出风口宜相对错开布置，这样可以使气流在室内改变方向，使室内气流更均匀，通风效果更好。
1.5.3 注重“穿堂风”的组织
“穿堂风”是自然通风中效果最好的方式。所谓“穿堂风”是指风从建筑迎风面的进风口吹入室内，穿过房间，从背风面的出风口流出。显然进风口和出风口之间的风压差越大，房屋内部空气流动阻力越小，通风越流畅。此时房屋在通风方向的进深不能太大，否则就会通风不畅。
1.5.4 在建筑设计中形成竖井空间，来加速气流流动，实现自然通风。在建筑设计中竖井空间主要形式有：
（1）纯开放空间——目前，大量的建筑中设计有中庭，主要是平面过大的建筑出于采光的考虑。从另外一个方面考虑，我们可利用建筑中庭内的热压形成自然通风。由福斯特主持设计的 法兰克福 商业银行就是一个利用中庭进行自然通风的成功案例。在这一案例中，设计者利用计算机模拟和风洞试验，对60层高的中庭空间的通风进行分析研究。为了避免中庭内部过大的紊流，每12层作为一个 独立的 单元，各自利用热压实现自然通风，取得良好的效果。
（2）“烟囱”空间，又叫风塔——由垂直竖井和几个风口组成，在房间的排风口末端安装太阳能空气加热器以对从风塔顶部进入的空气产生抽吸作用。该系统类似于风管供风系统。风塔由垂直竖井和风斗组成。在通风不畅的地区，可以利用高出屋面的风斗，把上部的气流引入建筑内部，来加速建筑内部的空气流通。风斗的开口应该朝向主导风向。在主导风向不固定的地区，则可以设计多个朝向的风斗，或者设计成可以随风向转动。例如在英国贝丁顿零能耗发展项目中，设计了可以随风向转动的风斗，配合其他措施，利用自然风压实现了建筑内部的通风。
1.5.5 屋顶的自然通风
通风隔热屋面通常有以下两种方式：①在结构层上部设置架空隔热层。这种做法把通风层设置在屋面结构层上，利用中间的空气间层带走热量，达到屋面降温的目的，另外架空板还保护了屋面 防水层。②利用坡屋顶自身结构，在结构层中间设置通风隔热层，也可得到较好的隔热效果。
在移民搬迁规划设计实施工程中，多数是从冬季较寒冷的山区迁移到夏季较炎热的 丘陵坝子中。原住居民的住屋形式是在寒冷地区发展与延续下来的，其夏季的通风问题不是主要的空间约束。而新迁地夏季较炎热，室外亦有较大的区域风，但是室内风速则相对较小。因后墙及山墙均无窗户，所以室内通风不是很好。新搬来的住户对室内的热环境都表现出很大的不满。因此，改进建筑的通风效果是克服民居缺陷的主要途径。在新农居的设计中，二层楼的前部采用窗加百页的构造，后部加设可开启的窗户，以保证二层堆放农作物的自然晾干功能。针对夏季的炎热气候，加大了挑檐设计，精心做了堂屋、卧室与阁楼的通风设计，通过简单的构造措施，对民居的热环境做了积极的改进与引导。在该工程中，有效地将传统的自然通风这一绿色适宜技术用于对传统民居的更新，既满足了 经济的要求，又符合了生态的效益。
图3－7 自然通风原理示意
1.5.6 双层玻璃幕墙维护结构
双层（或三层）幕墙是当今生态建筑中所普遍采用的一项先进技术，被誉为“会呼吸的皮肤”，它由内外两道幕墙组成。其通风原理是在两层玻璃幕墙之间留一个空腔，空腔的两端有可以控制的进风口和出风口。在冬季，关闭进出风口，双层玻璃之间形成一个“阳光温室”，提高 围护结构表面的温度；夏季，打开进出风口，利用“烟囱效应”在空腔内部实现自然通风，使玻璃之间的热空气不断地被排走，达到降温的目的。为了更好地实现隔热，通道内一般设置有可调节的深色百页。双层玻璃幕墙在保持外形轻盈的同时，能够很好地解决高层建筑中过高的风压和热压带来的风速过大造成的紊流不易控制的问题，能解决夜间开窗通风而无需担心安全问题，可加强围护结构的保温隔热性能，并能降低室内的噪音。在节能上，双层通风幕墙由于换气层的作用，比单层幕墙在采暖时节约能源42%～52%，在制冷时节约能源38%～60%，是解决建筑节能的一个新的方向。
1.5.7 太阳能强化自然通风
太阳能强化自然通风，充分利用了太阳能这一可持续能源转化为动力进行通风。太阳能强化自然通风的建筑结构主要有：屋面太阳能烟囱、Trombe墙和太阳能空气集热器。以上三种结构可以单独设置来强化通风，但是，为了在夏季达到更好的冷却效果，通常将这些做法与其他建筑结构组合成一个有组织的自然通风系统。
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