自然通风技术在绿色建筑中的应用

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摘要：本文首先介绍了绿色建筑中自然通风技术的作用原理，指出了自然通风的经济效益和环境效益，从自然通风的实现方法着手，结合具体实例，分析其原理，并对绿色建筑中的自然通风问题进行了初步的分析。自然通风已经以其独特的优势成为绿色建筑节能中普遍采用的一项重要手段。

关键词：自然通风；绿色建筑；节能

自然通风做为一项传统的建筑防热技术，在世界各地的传统民居建筑中，得到了广泛的应用。自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，是人类历史上长期赖以调节室内环境的原始手段。在空调技术得以普及的今天，迫于节约能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下，全球的科学家不得不重新审视自然通风这一传统技术。在这样的背景下，把自然通风这种传统建筑生态技术重新引回现代绿色建筑中，有着比以往更为重要的意义。

1、自然通风的实现方法

建筑中常用的自然通风实现方式主要有以下几种：

1.1 利用风压实现自然通风

自然通风最基本的动力是风压和热压。在具有良好的外部风环境的地区，风压可作为实现自然通风的主要手段。在我国大量的非空调建筑中，利用风压促进建筑的室内空气流通，改善室内的空气环境质量，是一种常用的建筑处理手段。风洞试验表明：当风吹向建筑时，因受到建筑的阻挡，会在建筑的迎风面产生正压力。同时，气流绕过建筑的各个侧面及背面，会在相应位置产生负压力。风压通风就是利用建筑的迎风面和背风面之间的压力差实现空气的流通。

1.2 利用热压实现自然通风

自然通风的另一原理是利用建筑内部空气的热压差――即通常讲的“烟囱效应”――来实现建筑的自然通风。利用热空气上升的原理，在建筑上部设排风口可将污浊的热空气从室内排出，而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸人。热压作用与进、出风口的高差和室内外的温差有关，室内外温差和进、出风口的高差越大，则热压作用越明显。

1.3 风压与热压相结合实现自然通风

在建筑的自然通风设计中，风压通风与热压通风往往是互为补充、密不可分的。一般来说，在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。

2.采用自然通风的的经济效益和环境效益

自然通风是当今建筑普遍采取的一项改革建筑热环境、节约空调能耗的技术，采用自然通风方式的根本目的就是取代（或部分取代）空调制冷系统。而这一取代过程有两点至关重要的意义：一是实现有效被动式制冷，当室外空气温湿度较低时自然通风可以在不消耗不可再生能源的情况下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适，即使室外空气温湿度超过舒适区，需要消耗能源进行降温降湿处理，也可以利用自然通风输送处理后的新风，而省去风机能耗，且无噪声。这有利于减少能耗、降低污染，符合可持续发展的思想。二是可以提供新鲜、清洁的自然空气（新风），有利于人的生理和心理健康。室内空气品质的低劣在很大程度上是由于缺少充足的新风。空调所造成的恒温环境也使得人体抵抗力下降，引发各种“空调病”。而自然通风可以排除室内污浊的空气，同时还有利于满足人和大自然交往的心理需求。

3.绿色建筑设计中自然通风的实现

传统建筑对自然通风有很多值得借鉴的方法，而在我们现代的绿色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。

3.1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漩涡区，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型，包括高度、进深、面宽乃至形状等实行一定的控制。

3.2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。

3.3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人室内，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。

3.4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。

（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。

3.5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。

3.6双层玻璃幕墙维护结构

双层幕墙是当今绿色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的被排走，达到降温的目的。

3.7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：屋面太阳能烟囱和太阳能空气集热器。以上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。

4.结语

自然通风是建筑的最基本功能之一，是一个古老而常新的话题。降低建筑能耗，使建筑的人工环境与自然环境达到动态的平衡，将是建筑在满足了基本的使用功能和美学要求后应追求的更高目标。随着可持续发展的设计理念的不断发展，为了满足绿色建筑的节能要求，自然通风技术来必将受到越来越多的关注。

参考文献：

[1] GB/T 50378-2006绿色建筑评价标准[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2] 孙一坚. 工业通风[M].北京：中国建筑工业出版社，1985.

[3] 钟军立，曾艺君.建筑的自然通风设计浅析.重庆建筑大学学报，2004（2）.

[4] 西安建筑科技大学绿色建筑研究中心？绿色建筑？北京：中国计划出版社，1999：177.