摘要：自然通風(fēng)是一種具有很大潛力的通風(fēng)方式，是人類歷史上長期賴以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的原始手段。長久以來,自然通風(fēng)作為一項傳統(tǒng)的建筑防熱技術(shù)，在世界各地的傳統(tǒng)民居中，得到了廣泛的應(yīng)用。在如今的低碳時代更應(yīng)該利用好自然風(fēng)。本文主要對低碳時代的建筑設(shè)計中的自然通風(fēng)進行了討論。
　　關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計，自然通風(fēng)，原理，應(yīng)用
　　一、自然通風(fēng)的原理
　　建筑通風(fēng)主要包括排風(fēng)和送風(fēng)。排風(fēng)就是從室內(nèi)排出污濁空氣；送風(fēng)就是向室內(nèi)補充新鮮空氣。這是一種節(jié)能、經(jīng)濟的通風(fēng)方式，不消耗動力。它通過空氣更新和氣流的生理作用對室內(nèi)氣溫、濕度及圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的影響而起到間接的影響作用。建筑內(nèi)部的通風(fēng)條件是決定人們健康、舒暢的重要因素之一。良好的通風(fēng)可以把新鮮空氣帶入室內(nèi)，帶走進入室內(nèi)的熱暈，還可以促進人體的汗液蒸發(fā)降溫，使人感到舒適。為實現(xiàn)排風(fēng)和送風(fēng)所采用的設(shè)備裝置總稱為建筑通風(fēng)系統(tǒng)。有效的通風(fēng)系統(tǒng)可以保證室內(nèi)空氣質(zhì)量符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。按照通風(fēng)系統(tǒng)工作動力的不同，建筑通風(fēng)可分為機械通風(fēng)和自然通風(fēng)。機械通風(fēng)依靠外部機械設(shè)備產(chǎn)生的壓力強制空氣流動實現(xiàn)通風(fēng)換氣；自然通風(fēng)則依靠自然壓力實現(xiàn)空氣流動。自然壓力是自然通風(fēng)的基本動力，是建筑外墻上洞口兩側(cè)存在的壓力差。自然壓力主要指風(fēng)壓和熱壓，相應(yīng)的自然通風(fēng)分為利用風(fēng)壓實現(xiàn)的，利用熱壓實現(xiàn)的和利用二者共同實現(xiàn)的三種類型。
　　
　　（1）風(fēng)壓作用下的自然通風(fēng)
　　風(fēng)的形成是由于大氣中的壓力差，是室外氣流造成室內(nèi)外空氣交換的一種作用壓力。如果風(fēng)在通道上遇到了障礙物，如樹和建筑物，就會產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)換。動壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓力，迎風(fēng)面氣流受阻，動壓降低，靜壓升高，風(fēng)壓為正壓；側(cè)面和背風(fēng)面靜壓降低，風(fēng)壓為負壓。由于經(jīng)過建筑物而出現(xiàn)的壓力差促使空氣從迎風(fēng)面的窗縫和其他空隙流入室內(nèi)，而室內(nèi)空氣則從背風(fēng)面孔口排出，就形成了全面換氣的風(fēng)壓自然通風(fēng)。建筑物四周的風(fēng)壓分布不同，迎風(fēng)面和背風(fēng)面的壓力差也隨之不同，它與建筑物的幾何形狀和建筑與風(fēng)向的夾角等因素有關(guān)。一般來說，迎風(fēng)面幾何中心正壓最大，屋脊與犀角處負壓最大。人們常說的穿堂風(fēng)就是利用風(fēng)壓來實現(xiàn)建筑的通風(fēng)換氣。
　　
　　（2）熱壓作用下的自然通風(fēng)
　　自然通風(fēng)的另一基本動力是建筑物內(nèi)部的熱壓。熱壓是由于室內(nèi)外空氣溫度不同而形成的重力壓差。室內(nèi)空氣溫度高，比重小，便會從建筑物上部的窗戶排出；室外空氣溫度相對低，比重大，便從建筑下部的門窗孔口進入室內(nèi)。從而實現(xiàn)自然通風(fēng)。這個過程又叫“煙囪效應(yīng)”。室內(nèi)外溫差越大，上下進出風(fēng)口之間的高差越大，則產(chǎn)生的熱壓就越大。當(dāng)室內(nèi)外溫度一定時，上下兩窗口間的壓差與其高差成線性比例關(guān)系。對于高溫車間利用熱壓進行通風(fēng)是防暑降溫最有效的措施，它不消耗電能又可獲得巨大的換氣量。在實際中，建筑師們多采用煙囪、通風(fēng)塔、天井中庭等形式，為自然通風(fēng)的利用提供有利的條件，使得建筑物能夠具有良好的通風(fēng)效果。
　　（3）風(fēng)壓和熱壓共同作用下的自然通風(fēng)
　　在實際建筑中的自然通風(fēng)是風(fēng)壓和熱壓共同作用的結(jié)果，只是各自的作用有強有弱。由于風(fēng)壓受到天氣、室外風(fēng)向、建筑物形狀、周圍環(huán)境等因素的影響，風(fēng)壓與熱壓共同作用時并不是簡單的線性疊加。因此建筑師要充分考慮各種因素，使風(fēng)壓和熱壓作用相互補充，密切配合使用，實現(xiàn)建筑物的有效自然通風(fēng)。
　　（4）機械輔助式自然通風(fēng)
　　在一些大型建筑中，由于通風(fēng)路徑較長，流動阻力較大，單純依靠自然風(fēng)壓與熱壓往往不足以實現(xiàn)自然通風(fēng)。而對于空氣污染和噪聲污染比較嚴(yán)重的城市，直接的自然通風(fēng)還會將室外污濁的空氣和噪聲帶入室內(nèi)，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(fēng)系統(tǒng)，實現(xiàn)自然通風(fēng)效果。
　　二、自然通風(fēng)對建筑設(shè)計的要求
　　建筑設(shè)計應(yīng)該以人為本，其根本目的在于為人們創(chuàng)造一個健康舒適的工作生活環(huán)境。在建筑設(shè)計中，可利用建筑物內(nèi)部貫穿多層的豎向空腔，如樓梯間、中庭、拔風(fēng)井等滿足進排風(fēng)口的高差要求，并在頂部設(shè)置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達到自然通風(fēng)的目的。目前建筑中常用的雙層玻璃幕墻中的通風(fēng)，一般通過自然通風(fēng)，利用風(fēng)壓作用和室外與空氣間層內(nèi)部的溫差、外層表皮上的通風(fēng)口等來形成熱壓作用(煙囪效應(yīng))，實現(xiàn)通風(fēng)。當(dāng)室外與空氣間層內(nèi)部有較大溫差時，新鮮的室外空氣通過外層玻璃下方的進風(fēng)口進入空氣間層。在空氣間層中空氣受陽光影響變熱、上升，通過外層玻璃上方的排氣口排出至室外，或通過內(nèi)層玻璃上的通風(fēng)口進入室內(nèi)。空氣間層內(nèi)外溫差越大，這種系統(tǒng)的通風(fēng)效果越好。因此，利用煙囪效應(yīng)進行自然通風(fēng)的雙層玻璃幕墻不適合用于炎熱氣候中。
　　全球性的能源和環(huán)境危機促使有遠見的建筑師積極行動起來，大力研究自然通風(fēng)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用。從建筑設(shè)計的角度看我們要清醒的認識到當(dāng)前建筑設(shè)計中存在的問題：一味追求大體量、大進深、大密度的建筑，室內(nèi)凈高太低，建筑開窗不夠，甚至做成推拉半開窗或死窗；過度依賴中央空調(diào)和機械設(shè)備，只強調(diào)降溫與采暖，忽略對室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求。因此，建筑設(shè)計應(yīng)該更多關(guān)注建筑的健康功能，拋棄那些虛幻的、概念化的設(shè)計理念，從細都著手，切實處理好建筑中的自然通風(fēng)問題。欲利用自然通風(fēng)，建筑設(shè)計應(yīng)該注意以下幾個方面。
　　
　　（1）建筑應(yīng)選址在有利的外部風(fēng)環(huán)境中，風(fēng)速要大于3m／s，這是前提條件。
　　（2）建筑的主要進風(fēng)面應(yīng)與夏季主導(dǎo)風(fēng)向成600-900角，不宜小于450角。
　　（3）建筑物的正壓區(qū)和負壓區(qū)都會延伸一段距離，其大小和建筑物的高度形狀有
　　關(guān)，在此距離內(nèi)的其它建筑的通風(fēng)要受到影響。因此要合理安排相鄰建筑的距離，以免相互干擾。對于居住區(qū)設(shè)計應(yīng)特別注意此點，務(wù)必使相鄰住宅的距離和住宅高度保持合適的比例關(guān)系。
　　（4）建筑物本身要采取措施來加強自然通風(fēng)，如利用熱壓原理通風(fēng)時，在天窗兩側(cè)加裝擋風(fēng)板，使天窗始終處于負壓區(qū)，只排不進，從而避免了天窗在迎風(fēng)面發(fā)生氣流倒灌現(xiàn)象。又如，在檐口部位合理設(shè)置進氣口。這樣當(dāng)關(guān)閉門窗時，新鮮空氣仍能進入室內(nèi)進行自然通風(fēng)。
　　
　　（5）在住宅設(shè)計時，為了利用自然通風(fēng)，進深不能太大(小于15m)，宜利用風(fēng)壓組織穿堂風(fēng)進行通風(fēng)換氣。對于公建，由于其人流大，宜利用熱壓通風(fēng)。同時其規(guī)模面積也較大，單純依靠自然通風(fēng)難以完全滿足要求，此時可采用機械設(shè)備來輔助自然通風(fēng)。另外，在炎熱地區(qū)，利用自然通風(fēng)是達到人體熱舒適的首選策略；而寒冷地區(qū)，應(yīng)在滿足室內(nèi)空氣質(zhì)量前提下盡量減少通風(fēng)換氣次數(shù)，以減少熱損失。建筑設(shè)計還要善于利用高科技來解決通風(fēng)問題，使自然通風(fēng)和高科技有機結(jié)合以更好地為人們創(chuàng)造健康舒適的工作生活環(huán)境。
　　總之，在當(dāng)前生態(tài)環(huán)保意識日益加強的趨勢下，自然通風(fēng)已經(jīng)成為建筑設(shè)計當(dāng)中一項重要的內(nèi)容，越來越受到人們的重視。自然通風(fēng)在建筑設(shè)計中具有廣闊的應(yīng)用前景和實用價值。自然通風(fēng)是種廉價、環(huán)保、健康的通風(fēng)方式，因此建筑師們應(yīng)該在建筑設(shè)計中盡可能利用自然通風(fēng)，降低能耗，減少污染，走符合可持續(xù)發(fā)展原則的建筑創(chuàng)作之路，不斷為保護好我們的自然環(huán)境做出應(yīng)用的貢獻。