摘要：在建筑設計中通過引入自然風方式加強人與自然的聯(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。
關鍵詞：自然通風；住宅建筑；布局
Abstract:Bytheapplicationofnaturalventilationinresidentialarchitecturedesign,therelationbetweenhumanandnatureisreinforced,thelifequalityofpeopleandtheirlivingenvironmentwillbeimproved,alsotheenergyconsumptionwillbediminished,thereforethehumanbeingwillgetmoreintimateandharmonywithnature.
Keywords:naturalventilation；residentialbuilding；distribution
1引言
風環(huán)境是空氣氣流在建筑內(nèi)外空間的流動狀況及其對建筑使用的影響。風環(huán)境是建筑環(huán)境設計的一項主要內(nèi)容，在以往建筑物理的研究發(fā)展中，風環(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，自然通風與人體舒適度的聯(lián)系、與建筑節(jié)能的關系顯得尤為重要，并且逐步被反映到建筑設計的實踐中來，尤其是在住宅建筑設計中。
從建筑設計的角度考慮，風環(huán)境分為自然通風和機械通風。機械通風是指利用機械通風設備實現(xiàn)室內(nèi)空氣的流通，相對于自然通風來講，機械通風要耗費大量的能源，其應用范圍也僅局限在建筑物內(nèi)部，而且還會產(chǎn)生噪音，在帶來舒適的同時，對自然環(huán)境又造成一定程度的污染。自然通風是指大自然中的空氣通過住宅組群和住宅內(nèi)各個功能空間自由流動。自然通風可以加速空氣的流動，帶來清涼，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)能的角度來講，自然通風具有更積極的意義。
在進行建筑設計規(guī)劃時，不同的建筑形式和組合會產(chǎn)生不同的通風效果，通過科學的建筑群布局，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，從而實現(xiàn)最佳的自然通風效果。
2合理利用風壓和熱壓實現(xiàn)自然通風
建筑物中的自然通風，關鍵在于室內(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；另一個是風壓作用（圖1）。
2.1利用風壓實現(xiàn)自然通風
風壓是指空氣流受到阻擋時產(chǎn)生的靜壓。在具有良好外部風環(huán)境的地區(qū),風壓可作為實現(xiàn)自然通風的主要手段。當風吹過建筑物時，由于建筑物的阻擋，迎風面氣流受阻，靜壓增高；側風面和背風面將產(chǎn)生局部渦流，靜壓降低。這樣便在迎風面與背風面之間形成壓力差，室內(nèi)外的空氣在這個壓力差的作用下由壓力高的一側向壓力低的一側流動。（圖2）
另外，伯努利流體原理顯示，流動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通道，當風從通道吹過時，會在通道中形成負壓區(qū)，從而帶動周圍空氣的流動，這就是管式建筑的通風原理。通風的管式通道要在一定的方向上封閉，而在其他方向開敞，從而形成明確的通風方向。這種通風方式可以在大進深的建筑空間中達到較好的通風效果。
2.2利用熱壓實現(xiàn)自然通風
自然通風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”來實現(xiàn)建筑的自然通風。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，驅使室內(nèi)外的空氣流動。室內(nèi)溫度高的空氣比重小而上升，并從建筑物上部風口排出，這時會在低密度空氣原來的地方形成負壓區(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行流動。
3自然通風在住宅設計中的運用
影響自然通風的因素對于建筑本身而言，有建筑物的高度、進深、長度和迎風方位；對于建筑群體而言，有建筑的間距、排列組合方式和建筑群體的迎風方位；對于住宅區(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，以便達到最佳的通風效果。以下就幾方面加以說明。
3.1建筑物的朝向
要確定建筑物的朝向，不但要了解當?shù)厝照樟枯^多的方向，還要了解當?shù)仫L的相關特性，包括冬季和夏季主導風的方向、速度以及風的溫度。每一個地區(qū)有自己風的特點，由于建筑物迎風面最大的壓力是在與風向垂直的面上，因此，在選擇建筑物朝向時，應盡量使建筑主立面朝向夏季主導風向，而側立面對著冬季主導風向；南向是太陽輻射量最多的方向，加之我國大部分地區(qū)夏季主導風向都是南或南偏東，故無論從改善夏季自然通風、調(diào)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)負荷的角度來講，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。對于那些朝向不夠理想的建筑，就應采取有效措施妥善解決上述兩方面問題。
3.2建筑物的間距
建筑物南北向日照間距較小時，前排建筑遮擋后排建筑，風壓小，通風效果差；反之，建筑日照間距較大時，后排建筑的風壓較強，自然通風效果愈好。所以在住宅組團設計中，加大部分住宅樓的間距，形成組團綠地，對改善綠地下風側住宅的自然通風，有較好的效果，同時還能為人們提供良好的休息和交流的場所。
同時在條件許可的時候，盡量加大山墻的間距。因為室外氣流吹過呈行列式布局的建筑群時，在建筑物的山墻之間將形成一條空氣射流。當采用錯列式布置方式，可以利用住宅山墻間的空氣射流，改善下風方向住宅和自然通風，效果顯著。山墻間距的大小，取決于住宅間距。住宅間距越大，山墻的間距也應越大，以便使足夠的空氣射流能吹到后排住宅上。過小的住宅樓山墻間距，對消防、綠化和道路交通有不利的影響。
3.3建筑群的布局
建筑群的布置和自然通風的關系，可以從平面和空間兩個方面來考慮。
（一）從平面規(guī)劃的角度來分析，建筑群的布局有行列式、周邊式和散點式。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，錯列式和斜列式；并列式布局發(fā)生錯動，從而形成錯列式和斜列式以及周邊式的布局（圖3）。
從圖4可看出并列式的建筑布局雖然由于建筑群內(nèi)部的流場因風向投射角不同而有很大變化，但總體說來受風面較小；錯列和斜列可使風從斜向導入建筑群內(nèi)部，下風向的建筑受風面大一些，風場分布較合理,所以通風好。
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，風的投射面非常小，風很難導入，這種布置方式只適于冬季寒冷地區(qū)(圖5)；散點式住宅布局包括低層獨院式住宅，多層點式及高層塔式住宅布局，散點式住宅自成組團或圍繞住宅組團中心建筑、公共綠地、水面有規(guī)律地或自由布置，通風效果好(圖6)。在進行建筑群規(guī)劃的同時，路網(wǎng)的設計也同時在進行，有時方正的住宅小區(qū)地塊通過改變小區(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”的自然環(huán)境和良好的自然通風來。同時將居住區(qū)主要道路設計主通風道，沿通風廊道流向各個住宅組團，然后再從組團內(nèi)庭院空間分流到住宅，加速自然風的流動。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)的自然通風分布的不夠均勻，有些樓體的通風較差。通過調(diào)整路網(wǎng)，使得建筑布局之間不再是簡單的行列關系，而是互動起來，形成組團，疏密有致，疏的地方設計成組團之間的綠化。自然風通過主干道流向各組團，又通過組團之間的綠化空間流向個住宅。從而在規(guī)劃設計中，充分地利用自然風，達到節(jié)能和優(yōu)化小區(qū)風環(huán)境的目的。
建筑群的布局對自然風的引入有很大影響，同時風向與建筑的關系也對自然風的引入有很大影響。風向投射角是指風向投射線與房屋墻面法線的交角，（圖8）對單體建筑來講，風向投射角愈小，對房間愈有利。但對建筑組團來講，要考慮前排建筑形成的風影區(qū)對后排建筑的影響。（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，屋后的風影區(qū)較大，從而影響了自然通風效果。因此，應避免住宅長軸垂直于夏季主導風向，從而減少前排房屋對后排房屋通風的不利影響，形成很好的通風對流。一般來說，房屋與風向入射角保持30°、60°通風效果最好。
（二）從立面設計的角度來分析，應使建筑單體間高低有序。要使氣流通過小區(qū)時不形成漩渦、下沖氣流等不良高速氣流。在建筑群體組合時，當一棟建筑遠遠高于其他建筑（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），這時下沖氣流加大，形成高速風，造成熱損失加大和居住者的不舒適。
同樣，在設計時盡量避免建筑之間風的遮擋。建筑群的布局盡可能沿夏季主導風向，臨近主導風向建筑宜為低層和多層，處于小區(qū)邊緣，遠離主導風向的建筑宜采用小高層和高層，這樣一方面可以把自然風引入小區(qū)內(nèi)，一方面又起到阻隔冬季東北風的作用。
4結語
自然通風是一種廉價的生態(tài)節(jié)能技術，建筑設計者應該從建筑物的規(guī)劃、建筑單體設計到構造設計的整個過程中都對自然通風的可應用性和效果仔細考慮，有效地利用自然通風解決住宅中熱舒適性和空氣質(zhì)量問題，在不增加住戶投資的情況下，就能營造一個健康、舒適的居室環(huán)境
參考文獻：
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