公共建筑空间设计中自然通风的风热协同效应及应用

徐雷

摘要：绿色建筑设计是一个安全、可靠、可持续的有机系统，其中自然通风系统设计不仅需要充分关注其在整个过渡季的主动通风降温效果，还需要充分关注自然通风系统设计对绿色建筑造型和空间布局的直接影响，以及与绿色建筑整体采光、遮阳等多种技术的设计应用的相互配合。结合某室内绿色建筑设计实例，简要分析了影响自然通风的建筑设计处理方法和综合应用效果，如中庭设置、合理利用开窗和通风系统建设等，需要兼顾中庭空间的合理利用、自然通风和采光等。通过建筑设计信息的整合，可以提升公共建筑空间设计的整体生态环境信息质量。

关键词：自然通风设计;风热协同效应及应用;绿色建筑

引言：

近年来，建筑工程系统设计的技术水平逐步提高。在工业建筑工程系统设计中，建筑空调温度调节的设计方法和建筑地暖系统的设计应用形式被广泛应用，可以有效提高人们的工业生活环境质量。在这个应用过程中，人们很容易忽视自然资源的综合利用，比如自然通风，这是工业建设项目中自然通风系统非常重要的设计和应用形式。通过充分利用这些自然通风设计形式，既能为人们创造和提供良好的工业生活环境，又能有效减少一些建设项目对自然环境的直接污染，有利于大大提高我国建设项目的环保利用性能。

一、自然通风的原理

1.1利用风压实现建筑物的自然通风

在流向空气的过程中，如果空气被一些障碍物的风阻挡，可能会产生一定的静压。如果空气流向整栋楼的迎风方向，可能会在被整栋楼的风阻挡后，逐渐增加迎风面的静压，从而形成正压区，之后，空气区会逆着整栋楼的风向上下偏转，从而产生一定的气流形成涡流。在这种正压条件下，静压区会逐渐减小，空气会产生一定的负压差。将应用推广到建筑物的自然通风，即用力测量主体建筑背风面与迎风面的风压差，利用这一风壓差可以有效实现建筑物的自然通风。

1.2利用热压实现建筑自然通风

有两种通风效果可以用来使建筑结构充分利用建筑热压通风来有效实现其自然通风，这两种通风效果称为建筑烟囱通风效果和建筑漏斗通风效果。再次，利用烟囱效应法实现室内自然通风时，需要在整栋建筑内外设置内烟囱，使部分室内雾状有害气体能够通过内烟囱效应排出，同时吸收外部自然空气能量进入，从而有效改善室内自然空气质量。用热力压缩机实现室内自然通风，就是充分利用这一工作原理。依靠整个室内空气加热密度的差异，其冷空气可能在室内热空气密度上升后逐渐减少，建立自然气流，达到室内外通风的目的。

1.3风压与热压相结合，实现建筑自然通风

风压和热压的结合意味着可以一起使用的建筑可以达到自然通风的主要目的。这种可以组合使用的通风方式，也是目前选择自然通风或建筑设计的最佳方式。通常在这种情况下，通过风实现热压比较简单，但是风压的实现存在很多不确定因素，很难实现热压。比如一个地方有风，大气有环流的时候，采用局部风压控制，如何实现自然通风？因此，在使用风压控制时，使用热压控制比自然风更稳定。利用土风压和自然热压的组合创造自然风时，还需要考虑相同的风向，避免两种方式相互削弱而无法达到最佳的通风效果。因此，设计师在综合运用这两种方式时，一定要考虑情况。

二、自然通风在建筑设计中的应用策略分析

2.1加强建筑规划

设计间距与室内自然通风的功能平衡分布关系主要表现为：为了使功能使整个大型建筑综合体中的每一个大型建筑都显得足够大，同时获得室内外自然通风，建筑应在大型建筑的主通风线与主体上下风向之间保持30b-45b的风向角，并宜采用多种综合布局室内通风平衡策略，如采用直线交错风向、斜向上下风向、前低后高、前疏后紧等。楼层之间的高度距离和建筑物屋顶的地形坡度对海洋高压下横向螺旋风向和涡向螺旋风的阻力是否同时产生、螺旋风压值和阻力值在正负两个方向上的方向变化幅度等因素有直接的相互影响。建筑越长越高，深度越小，室内涡流背风面越大，其产生的室内涡流对其流动的适应面积越大，流场越紊乱，有利于有效控制和降低室内涡流的风速和压力。有些纵向相对正压可能直接在建筑物顶部或迎风入口前部产生，有些横向相对负压可能直接在侧面产生，相对正压的涡流可能直接在后部产生。有时，由于空气压力流量差的直接存在，自然通风空气中的侧向负压流量可能会直接受到影响。根据不同气候区域的空气自然通风，主导气流天气和自然风向不同，设计合理的自然通风天气间距，为设计创造住宅建筑不同区域合理、有效、组织良好的空气自然通风天气环境效果提供了良好的设计可行性。

2.2科学布局总平面图

房间大厅环境管理要求，如果客人想要保证及时获得良好的房间采光率、通风换气环境条件，就要特别注意及时组织工作人员共同建立良好的房间直通流。因此，在根据整体建筑设计的要求进行总体规划的总体布局时，首先必须明确和充分考虑整个建筑的具体位置和朝向、它们之间的低高度距离以及整个建筑和群体的结构布局。总之，建筑的主体布局设计应尽量利用主体纵横交错或平行倾斜布置的建筑布局设计模式，进行建筑平面一体化的建筑布局，使每幢建筑尽可能同时获得良好的建筑平面和自然通风;在建筑设计中，要尽量保证主体建筑的纵向横轴不能与整个建筑的重力运动风向相同或完全垂直，主卧也要建在夏季风向占主导地位的主体建筑迎风角以上;每个建筑的主纵轴和宽度也应该对建筑的自然通风有直接而重要的影响。当然，如果该类型建筑宽度小于10m，可尽量选择大规模单边双向对流通风;建筑面积小于15m，尽量选择双边双向对流通风。

2.3严格规范建筑间距

建筑之间的整体距离是否合理，决定了自然水土风向外和循环的通道是否畅通。因此，在设计大型建筑时，规划两类建筑之间的整体内部距离是非常重要的。但随着我国土地利用率可持续的高层建筑所占面积的不断减少，许多企业高层结构建设者盲目追求大幅度缩小部分高层建筑的间距，以获得比企事业单位高层建筑更多的经济社会和经济效益，从而试图提高部分高层结构建筑的空间密度。这对我们自然界中空气的顺畅流通、高流速的进入以及阳光通风的对流效应产生了巨大而严重的影响，极大地降低了当今社会人们的日常生活和居住空气质量和热舒适性。因此，在我国城市主体建筑项目高度规划设计的实际实施过程中，需要根据特定的城市自然日照时长和与自然相适应的特定日照方向，合理确定具体的城市建筑间距，实现城市建筑项目经济效益与城市人生活舒适度的有机协调统一。

2.4明确建筑朝向和通风区域

由于各种风压的相互作用主要通过各种风压相关系数的表达来获得，因此与整个建筑的朝向和建筑通风的占地面积密切相关。而且不同纬度的气候主导运动风向可能表现出较大的差异，因此要求冬季建筑物的朝向应与夏季气候主导运动风向一致。同时，在正确设计建筑整体布局的同时，控制整个建筑内部结构的高度是非常必要的。并认为应在此基础上，结合室内外风机品质的实际需求，合理设计通风口。这里指的是整个建筑立面上的有效设计通风面积和有效设计通风位置。此外，房间内出风口的相对交错位置及其交错直径也会对房间风速和进出房间的风量产生直接的相互影响，因此非常有必要将房间内的进风口和出风口的相对位置错开，并保持一定的距离，从而有效控制和改变室内外气流的流向，达到更好的室内通风净化效果。

结束语

自然通风系统具有环保、节能、清洁三大优势，在新型现代建筑中得到广泛应用。对于现代建筑工程设计的从业者来说，需要充分结合建筑技术的不断发展，充分利用新材料，根据自然规律和优秀的建筑设计技术理念，在建筑设计中采用更加合理、高效的自然通风处理方法，从而提高建筑中自然通风的利用效率，在为整个建筑节能的同时，创造舒适的居住环境。

参考文献：

[1]吴国栋，韩冬青.公共建筑空间设计中自然通风的风热协同效应及运用[J].建筑学报，2020（09）：67-72.

[2]樊璟.自然通风设计在当代建筑空间中的运用[J].住宅与房地产，2016（21）：14.