建筑设计对自然通风的应用
摘要:根据我国当前关于建筑空调技术严重影响环境和能源的情况，指明了自然通风极为重要;分析了自然通风的优势、原理以及应用，希望以此人们能注重自然通风。
关键词:自然通风；风压；热压；自然通风的应用
随着空调的不断研发，室内温度已经能被人们所控制，因此，由人类适应环境变为人类改变环境。家用空调几乎已经进入家家户户，在公共场所中也运用空调系统。但是随着空调的越来越多，加大了能源的消耗，空调用电导致了夏季用电高峰期的出现。于此同时，空调的普遍使用，对人类的身体健康产生了负面影响。减少空调危害的方法之一就是进行自然通风。进行自然通风，是为了给人们提高新鲜的空气。建筑进行自然通风，可以大大降低空调能源的消耗，进而减少因空调而产生的生产CO2;对人类而言，自然通风可降低空调病以及各种疾病的发病率。因此，将现代建筑设计为自然通风格局进行自然通风显得尤为重要［1］。
1自然通风的原理
建筑进行自然通风，可通过两种模式进行一种是完全自然通风，另一种是机械帮助自然通风［2］。一般的自然通风就是，有目的的进行开口，然后使空气产生流动。对于自然通风来说，建筑物内主要有两个因素造成空气流动:风压、建筑物内外空气密度差。它们可以独自作用，也可以联合作用。
1．1风压作用下进行的自然通风
完全自然通风，是根据室外风速给室内外温度造成温差，产生空气流动而形成的。大气的压差是导致风形成的原因。如果风在前进的过程中遇到障碍物，如树或房子，就会发生能量的转变。由于通过阻碍物而产生的压力差，导致空气从室外的窗缝及空隙进入室内，再从将室内的空气从另一面排出，这就形成了完全自然通风。建筑物四周的风压与其几何造型、建筑对于风来的方向、速度和建筑四周的自然地势有关。
1．2热压作用下进行的自然通风
室内外空气产生的温差造成热压。根据热力学原理，室内温度会随着高度的增加而上升的特点。这就是我们所说的的“烟囱效应”，也是导致建筑物上下温差不同的问题主要原因。温差的存在导致建筑物内外密度差的出现，与墙面相垂直的方向产生压力梯度。如果室内比室外温度高，建筑物就会出现上面压力较大，下面压力较小的情况。当这些部位存在通风口时，空气经过较低的孔口进入，从上部排出。如果室内比室外温度低，气流反向流动。而在实际运用中，建筑师们多采取烟囱、天井中庭等方式，为自然通风的进行提供条件，促使建筑物能够更好的进行通风。
1．3热压与风压共同作用下进行的自然通风
在实际的通风过程中，是热压与风压一同作用的结果，只是它们有强、有弱。风压受到室外风向、风速、天气、建筑物的几何形状、四周环境等影响，在和热压一同作用时，并不是单纯的线性叠加。所以，建筑师要对各种存在因素进行充分的分析考虑，使热压与风压作用互充，默契配合，促进建筑物的良好自然通风。
1．4机械辅助进行的自然通风
大型建筑物由于面积较大，所以通风路途较长，流动空气阻力较大，单纯依赖热压和风压，难以实现完全自然通风。对于严重存在空气噪声污染的城市，直接进行自然通风则会将室外被污染的空气以及噪音一起带入室内，威胁人体健康。因此，要采取另外一种自然通风系统－机械辅助式。该通风系统拥有自己的空气循环甬道，并通过一定的机器增加室内通风。虽然机械辅助式通风比完全自然通风要多消耗一些能源，但运用这种装置使气流重组，甚至在可以局部迫使气流改向，促进自然通风取得更加好的效果。
2自然通风存在的优势
自然通风是如今建筑广泛采用的一项改善室内热环境、减少空调消耗的技术，其根本目的就是代替(或部分代替)空调制冷［3］。这一过程有以下两点重要的现实意义:一是有效实行被动式制冷。当室外低于室内温湿度时，自然通风能够不消耗任何能源就将室内温湿度降低，使人体感到舒服。即便室外温湿度较高，也能够使用自然通风运送经过处理的新风，从而减小风机耗能，且无噪音。二是可以给予新鲜、干净的自然空气，有利于人类身心健康发展。室内空气质量的低劣，在极大程度上是因为缺少足够的新风。空调营造的恒温环境，也会导致抵抗力降低，进而引起空调病。但是自然通风能够将室内不干净的空气排出，还能促进人与大自然进行交往。
3自然通风在建筑设计中的应用
3．1总平面布局
房间要想获取良好的通风条件，就要组织建立好穿堂风。所以，在建筑设计总平面布局时，首先要考虑建筑物的朝向、之间距理和建筑群布局。总之，建筑应使用错列或斜列的方式进行平面布局，使每幢建筑都能获取良好的自然通风;在设计上，应尽量使房屋的纵轴与夏季主导风向相垂直，主卧应建在夏季风向的迎风面;建筑的宽度对自然通风有直接影响。当建筑宽度在10m以内，可以选用单侧通风;宽度在15m以内，可以选用双侧通风。
3．2通过建筑高度以及门窗部位进行通风
较高的楼层有利于室内热压的形成，增强自然通风，适当增高建筑高度，可加速热空气流动，使新风更多的涌入室内，有效减小室内温湿度。在炎热地区，可以通过安装特殊门窗如木板帘，更有效的进行通风降温。捕风窗是人类的一项伟大发明，它促使风通过风道进入室内，既保障了普通窗户通风又满足了室内空气的流动。
3．3通过建筑平面进行通风
在建筑中引进自然通风的方法，可有效改进内部小气候，创造舒适的房屋环境。在国外，考古发现，很久以前在罗马就有了通过立柱支撑，周围回廊环绕，中间设计接雨水的天井形式。在国内，建筑设计的庭院，则是引进自然通风的主要手段。在现代建筑中，庭院在仍旧被广泛地运用，它不但担负着建筑物采光通风的作用，并且是建筑的主要组成部分。中庭的出现，灵感也是来源于庭院(天井)，后来，罗马人通过对天井进行改进，给天井加上屋顶，就形成了有屋顶的中庭。现如今，中庭今非昔比。阳光、水源、植物等自然要素都被引进中庭，成为人们喜爱的公共活动场所。由于庭院(天井)拥有上下温差导致的“烟囱效应”，所以被人们用来改进室内的通风条件，进行自然通风。它不仅能明显改进通风采光条件，调节室内的小气候，而且还能够减小建筑物的机械耗能，有利于保护环境生态平衡。中庭改善内部小气候更加显著，它不但拥有良好的通风采光条件，还能采暖降温。中庭拥有“烟囱效应”以及“温室效应”两种自然现象，可以有效的降低能源消耗。现代建筑中的中庭大多都是安装的可以调节的顶棚，可依据需求来掌控引进室内的光线和通风换气量。中庭的作用随着地区地势的不同而不同:在比较寒冷的地区，中庭的作用是暖房取暖;在比较炎热的地区，中庭的作用是通风降温;在温暖适宜的地区，中庭的作用二者兼备。
3．4通过建筑剖面进行通风
随着建筑技术的不断发展，建筑设计出现底层架空。诸多建筑出现将底层架空。被架的空部分用来进行绿化，作园林景观，这样不仅使人们拥有了更多的公共活动场所，并且使气流直接从底层流入建筑中部，增强建筑的自然通风。在近年的高层建筑中普遍应用的一种手法就是建造空中花园，工程师在每隔几层就设计一部分对外开放的阳台，并对其进行绿化景观设计，就像空中的花园，将气流利用走廊流进建筑内部，改良室内通风。对顶层来说，因为屋顶多是使用混凝土构造，热惰性极大。混凝土由于白天吸收热量、夜晚散发热量，给房间带来严重的不符热舒适性。所以，建筑师除了使用屋面隔热的建筑手法外，还应该加以屋面架空的手段进行隔热。阳光直射的热量被聚集在空气间层中，被通过屋顶的自然风刮走，有效降低屋顶散热对建筑物内热舒适度的影响。
4结束语
从人类进行建造筑动开始，便有了自然通风技术。在漫长的发展中，各种地区的人们发明了各种不同的适合本地区的通风方法，至今仍旧被广泛应用。现如今我们的社会是环保社会，是可持续发展的社会。有效利用完全自然通风，减小建筑能耗，保护我们生存的环境，是在满足了建筑的使用功能和美感需求之后，应该达到的更高目标。
参考文献
［1］方炳恩．建筑设计中对自然通风的探讨［J］．装饰装修天地，2016(2)．
［2］帕哈尔丁＆#，阿不都热合曼．建筑设计中对自然通风的探讨［J］．建筑工程技术与设计，2016(2)．
［3］郎志万．建筑设计中对自然通风的探讨［J］．引文版:工程技术，2016(3):270．