摘要：自然通風作為生態建筑技術中一個非常重要的組成部分，是一種安全有效、經濟實用的通風模式，在改善室內空氣品質、滿足室內舒適要求的同時，實現節能的目的。本文介紹了自然通風的理論機理，分析了傳統的建筑通風設計存在的問題，闡述了通風節能設計的優點，并自然通風設計進行了探討。

　　關鍵詞：建筑節能設計,通風節能,自然通風

　　1 自然通風的機理

　　(1) 利用風壓實現自然通風

　　室外氣流與建筑物相遇時，將發生繞流，經過一段距離后，氣流才恢復平行流動。由于建筑物的阻擋，建筑物四周室外氣流的壓力分布將發生變化，迎風面氣流受阻，動壓降低，靜壓增高，側面和背風面由于產生局部渦流靜壓降低。風壓通風就是利用建筑的迎風面和背風面之間的壓力差實現空氣的流通。壓力差的大小與建筑的形式、建筑與風的夾角以及建筑周圍的環境有關。如果希望利用風壓來實現建筑自然通風，首先，要求建筑有理想的外部風環境(平均風速3 m/s～4 m/s)。其次，建筑應面向夏季主導風向，房間進深要適宜(一般應小于14 m左右)，以便形成穿堂風。利用風壓進行自然通風的典范之作當屬倫佐·皮亞諾設計的Tjibaou文化中心。針對不同風速(從微風到颶風)和風向，通過調節百葉的開合和不同風向百葉的配合來控制室內氣流，從而實現完全被動式的自然通風，達到節約能源、減少污染的目的。

　　(2)利用熱壓實現自然通風

　　圖1為室內熱壓通風分析圖，在建筑設計中根據熱壓原理，有意識的將進、排氣口間落差增大，可有效改善室內通風效果，同時結合建筑剖面設計，組織室內通風。利用建筑內部的熱壓形成的自然通風即通常所說的“煙囪效應”：熱空氣上升，從建筑上部風口排出，室外新鮮的冷空氣從建筑底部被吸入。

 

　　(3)風壓與熱壓共同作用

　　實際建筑環境復雜，因此，建筑中的自然通風往往是風壓與熱壓共同作用的結果。風壓作用受到天氣、環流、建筑形狀、周圍環境等因素的影響，具有不穩定性，所以在與熱壓同時作用時可能還會出現減弱通風效果的情況。

　　(4)機械輔助式自然通風

　　在一些大型建筑中，由于通風路徑較長，流動阻力較大，單純依靠自然風壓與熱壓往往不足以實現自然通風。而對于空氣污染和噪聲污染比較嚴重的城市，直接的自然通風還會將室外污濁的空氣和噪聲帶入室內，不利于人體健康。在這種情況下，常常采用一種機械輔助式的自然通風系統。在諾曼·福斯特設計的柏林國會大廈改建工程中，便采用了機械輔助式自然通風方式。

　　2、傳統的通風設計的缺陷

　　建筑行業在我國的社會發展中已經過了較長的歷程，建筑設計也隨著時間的推移而不斷發生著變化。早期的建筑設計由于缺乏理論、技術的支撐，導致很多先進的設計思想未能得到全面運用。主要存在著以下缺陷：

　　(1)功能減弱。設計人員在制定設計方案前，未能充分收集通風系統方面的資料，造成設計方案與實際的建筑需要差距較大。很多設計人員往往側重于從建筑施工進度考慮，而簡化了室內通風系統，這不僅減弱了建筑室內的排風功能，也影響到通風系統的正常運行。

　　(2)能源耗損。傳統通風系統多數是采用空調系統，這種間接性的室內通風方式的能源消耗較大，且空調設備維護也要投入大量的資金。此外，有些工程由于一些設計上的失誤，導致一套完整的設計方案結束后，設計單位沒有嚴格按照工程標準綜合審核，有時難免造成方案實施后出現返工的情況，導致能源和資源的浪費。

　　(3)空氣污染。建筑環保節能是現代建筑行業發展的新理念，但早期的空調系統在使用過程中會帶來不同程度的污染。在無氟空調使用之前，市場上的空調產品采用“氟利昂”制冷，這種空調系統的運用會造成一定的大氣污染，損害臭氧層。另外，由于空調系統的長期密閉運行環境，以及對空調機組、管道等的清潔、管理方面的疏忽，致使空調系統藏污納垢、滋生細菌等，會給室內空氣造成不同程度的污染。

　　(4)增加成本。從經濟效益的角度看，由于早期設計中的各種缺陷或者設備本身技術因素的影響，造成的直接影響則是工程成本的增大。主要表現為實際應用中設計方案缺乏優化處理而造成系統的返修，從而引起材料的浪費，設計、施工、運營等方面的工作量增大，這些都使得工程項目的成本增加，且通風系統也難以發揮全部功能。

　　3、通風節能設計的優點

　　隨著科學技術的進步，我國的建筑施工技術也實現了發展與變革，新技術的引進促進了建筑項目設計的優化。此外，傳統的建筑設計理念也開始朝著“節能、降耗、環保”的方向發展，這些都促進了通風節能設計水平的提升。通風節能設計理念運用于建筑物可發揮的作用包括以下幾個方面：

　　(1)增強性能。在室內制冷方面，采用通風節能設計后，可達到被動式制冷效果，若建筑外部環境中的空氣濕度低，通風系統可以降低室內溫度，將潮濕氣體帶到室外，從而使室內溫度、濕度處于人體最舒適的狀態。在無需消耗電能的情況下，運用自然通風輸送經過處理的新風。

　　(2)改善空氣質量。當前，大多數建筑內的空氣調節主要依賴于空調設備。空調系統的運用只能調整室內溫度的高低，而無法及時更新室內新風，時間一長，室內空氣難免變得污濁。從安全和衛生的角度考慮，人長期在這樣的空氣環境中活動，健康狀況會受到很大的影響。利用自然通風能定期排出室內污染空氣，改善室內空氣的新鮮度。

　　(3)保護環境。綠色環保是建筑行業正在積極倡導的一個主題，建筑通風節能設計恰好滿足了這一要求。例如自然通風系統的改進，可以防止空調系統造成的宅氣污染，將室內的含有各種雜質的氣體及時排出室外，在保持室內良好的空氣環境的同時，也改善了室內居住環境：

　　(4)減少能耗，從建筑節能設計的考核數據看，建筑物在使用經過節能優化的空調通風系統后，電能消耗要比傳統的設計方案節約30%左右，這就使得工程項目在減少能源消耗的同時，也減少了資金投入，優化了建筑內部的各項系統功能。

　　4 自然通風設計的內容

　　隨著建筑設計理念的更新，建筑節能設計階段對于自然通風技術的運用更為普遍。小僅減少了建筑的能源消耗，電保持了室內良好的居住環境，滿足了現代建筑節能設計的各項指標要求。

　　建筑節能常見的自然通風設計方案如下：

　　(1)空間設計。在建筑內部結構設計構建豎井空間，可促進氣流的快速流通，以此提高建筑內部的通風效果。目前，建筑節能設計中運用的豎井空間包括：純開放空間，充分運用建筑中庭內的熱壓實現通風;煙囪空間，利用太陽能加熱空氣所產生的煙囪效應，促進建筑內部宅氣的流動，實現通風調節(見圖2)。

 

　　(2)布局設計。從自然通風的節能效果來看，建筑群的布局設計是影響通風效果的重要因素。設計師在確定各個建筑之間的距離時，應結合風向投射角對室內風向影響大小的情況設計，可以通過計算機通風模擬，對設計方案進行優化。在整體設計上，還需把握好建筑物的高度、進深、面寬、外觀等方面的因素。

　　(3)開口殳計。開口設計對建筑物內部的空氣流通有很大的影響，建筑節能設計中需將開口配置、開口尺寸、窗戶形式、開啟方式、窗墻面積比等作為設計的主要內容。從設計經驗來看，開口覺度達到開間寬度的1/3時，通風節能效果最好，有助于室內空氣的流通。住宅室內通風模擬如圖3所示。

 

　　(4)屋頂設計。屋頂的節能設計要借助于“隔熱屋面”作用的發揮，其常見的形勢是架空隔熱層，將屋面結構層設計成合適的通風裝置，把室內的熱量排除后實現降溫。此外，還可結合坡屋頂結構設計通風隔熱層，以達到良好的通風隔熱效果。

　　(5)幕墻設計。新型節能幕墻設計通過在兩層玻璃幕墻間設置一個空腔，在空腔內設置遮陽設施，空腔的兩端設置進風口、出風口，通過熱壓差或者強制機械通風，實現通風節能，可以有效地避免建筑物內部風壓、熱壓過高等問題，促進圍護結構保溫隔熱性能的改善，創造良好的室內環境。圖4為雙層幕墻示意圖。

 

　　(6)室內設計，利用“穿堂風”的形式來提高室內的通風效果，其主要是讓自然風由建筑物外部到達室內，經過主要功能空間后由背風面的出風口外流。這種設計實質是利用進出風口之間的風壓差，促進了自然風流通性能的提升，使用戶保持良好的通風效果。

　　5結束語

　　建筑通風節能設計具有多方面的優勢，既能滿足現代建筑施工的需要，也能減少能量消耗，以實現更大的經濟效益。隨著建筑行業的不斷發展，節能降耗得到了各方面的高度關注。為了保證項目施工的有序進行，設計人員必須收集各方面的資料，以指導節能設計工作。在建筑通風節能設計中，首先應分析傳統的通風系統存在的不足，了解節能設計的各類優點，然后再根據建筑物的內部結構情況詳細設計自然通風系統，以保證最終方案的科學性。