建筑自然通风设计在湿热地区的应用

建筑理论的本质及意义

建筑创作中的自然风设计是一个协调众多限制要素的复杂过程。找出这些设计限制要素并提炼出它们的最佳解决办法，本文的目的是要寻出一个既满足功能形式又能显现出设计师设计理念的方案。本文研究的课题为建筑创作中自然风设计，研究重点是建筑设计中的形式、构造、功能受风影响的范畴。我国南方大片地区气候湿热，通风在很大程度上影响建筑设计。本文基于笔者在岭南广州府和鄂西南长阳土家族自治县三口堰村做过的两个生态建筑的课程设计为主，阐述自然通风系统在湿热地区的应对策略。本文就笔者所了解的建筑生态学及其相对应的建筑形态进行剖析，总结出在不同自然风影响下建筑所展现出的不同特征。完成课程论文的同时，鞭策自己及时总结所学的绿色建筑相关知识，希望自己能在未来的建筑设计道路上更多的考虑建筑通风方面的设计，创造出更加适宜生活的绿色生态空间。

1自然通风概述

自然通风，是指室外空气在温差、风压、空气密度差的驱使下，与室内或井巷进行气流转换，也是改善室内环境生态的重要手段。又因为风是可再生资源，所以也能达到环保节能的目的。可以将建筑中的通风方式分为以下4种。

1．1风压通风

当风吹向建筑时，因受到建筑的阻挡，迎风面气压力增强，与背风面产生压差，从而产生由迎风面流向背风面的气流。湿热气候地区恰恰是风压通风最有潜力的地区，也正是我们的研究范围。

1．2热压通风

热压通风是因为室内外温差带来的空气密度差形成的，会产生热气升高冷空气下降的流动趋势。温差越大，热压通风流速越高，在气候温和和干热的地区，干爽的空气也会减弱了通风阻力。实际上，热压与风压通风是同时存在的，建筑进深小的空间更多的形成风压直接通风，进深较大的空间则可以用热压来改善通风效果。

1．3高层建筑垂直通风

在竖向分布的风压有利于增强高层建筑内的风循环效应，但过高的中庭风压会使门窗开启阻力变大，室内空气也会变得紊乱，并且在冬季会带走热量，减弱了保温效果。

1．4机械辅助式通风

在城市中，对于一些商业建筑和大型公建来说，简单的依靠风压、热压通风，无法在复杂的室内空间实现自然通风。这种情况下可以采用机械辅助通风系统，既解决了通风问题，又可以防止污浊的空气和噪声进入到室内。

2自然通风设计策略探究

2．1组团设计策略

2．1．1平面的布局

街道的朝向和布局对建筑群体的采光、降温、采暖、通风有着重要影响。当室外气候潮湿炎热时，首选的策略应当是所有季节的通风，其次是所有季节的遮阳。应当注意以下几点:1)朝向使夏季风向入射角在20°～30°;2)也要考虑第二个主导风向;3)与主要朝向成一定倾角，增加街道的遮阴;4)布置东西街道并尽量延长;5)增加街道宽度以使通风流畅;6)让空气流动最大化，但地面不要硬铺;岭南地区的广府民居梳式布局为典型案例。广府梳式布局的朝向以东向至南向为主，这是为了充分利用东南向为主的夏季季风，为民居群组内部通风带来良好的动力。群组一般还会背靠丘陵或树林而建造，以减少冬季北风带来的影响。

2．1．2通风廊道的利用

将街道或室外空间顺风安排成通风廊道，有利于建筑群降温和空气污染物排走。城市大量人为热和下垫面蓄热是引起城市热岛效应的两大主要原因。由于城市区空气温度较城郊区空气温度高，热空气从城市区上升，冷空气从城郊向城市中心流动。这种流动在夏季无风的夜晚尤为明显。如果城市郊区有带状的植被或河流，与城市街道形成通风廊道，这样就可以起到冷却城市的作用，同时带走城市产生的气体污染物。通风廊道的布置，可以是辐射式，以冷却城市的一个中心或几个中心，也可以顺着夏季主导风方向布置。如果建筑群是在坡地上，还可以在建筑群的上坡向绿化，利用冷空气下沉流动的原理来降温。在我国岭南地区，气候湿热，建筑之间常相互遮阴，这种狭窄街道称为冷巷。高墙冷巷:让大部分场地处于阴影内，较少受到太阳直射，有效减少热辐射量，具有很好的遮阳防晒效果，此时街道内部温度较低，空气密度大，与外界形成对流，产生自然风。

2．2建筑物设计策略

2．2．1风压通风策略

风压通风不仅可以带走室内的热量，还可以增加皮肤的蒸发散热使人感到凉爽。当风向入射角在0°～45°之间时，可得到有效的风压通风。其次要注重建筑平面布置的通透性，减少风在流动过程中所受的阻力。

2．2．2热压通风策略

热压通风与建筑朝向的关系不大。气流流速与进风口与出风口的垂直高差、进出风口的大小以及室外气温与室内平均气温的温差有关。例如傣族竹楼底层架空和开敞山花的通风，底层的完全通透，一层顶棚(也就是二层的楼板)用木板拼贴而成，其间留有缝隙，有利于自然风从楼下顺畅的通过而不受阻隔，同时可以通过木片制成的楼板进入二层楼面，为二楼提供凉爽空气，最后从屋顶开敞的山花部分流出，形成一定的热压通风。

2．2．3捕风器和地冷空调策略

在高密度的城市中，并不是每栋建筑都有良好的通风条件。这种情况可利用捕风器，可以从任何方向将高处冷而干净的空气导入房间内。无论是在夏天还是在冬天，地下的温度总比地表温度适宜。所以地冷空调的原理是通过捕风器将风捕捉，并通入地下进行舒适化的升温或降温，再从另一端排入建筑物，增加室内通风，改善室内温度。

2．2．4风压和热压相结合的通风策略

村民活动中心应该学习当地传统建筑与山水间的关系，在满足功能需求的同时，以一个舒适、低能耗、符合地域建筑特色的姿态呈现在环境中。我们面临的气候是夏季湿热，冬季寒冷，解决问题的关键是通风，同过对当地夏、冬季风向的风频率、平均风温度、平均相对湿度、平均降雨量的分析，确定夏季有利于建筑通风的朝向是:西南;冬季要规避的风向是:东北。夏季主导风和谷风从正面吹过，经过池塘被降温后进入缓冲间。由于烟囱效应被加热后气流上升，在双层屋顶处带走室内气流，从而把建筑后侧树林中的富氧空气吸入室内，形成高品质环境。缓冲间温度虽高，但湿度较小气流速度大，同样可使人体感到舒适。室内温度湿度气体流速均可达到舒适状况。冬季主导风被建筑后侧挡风林阻挡。冬季阳光入射缓冲间，形成太阳房，外加高热容又兼顾保温的夯土墙，将温度向室内扩散。缓冲间温度高，湿度和气体流速均较低，环境舒适。室内温度较高，湿度和气体流速同样可达到舒适状况。

3结语

自然风设计是一种生态设计方式，需要协调好建筑、人、自然三者之间的关系，充分融合环境，让建筑设计意图得到充分的施展。所以我们分析当地的气象条件之后，兼顾小气候，充分利用自然通风，合理搭配组合通风方案，改善室内物理环境，解决功能与能耗污染平衡问题。

参考文献:

［2］王丁丁．建筑设计与自然风［D］．郑州:郑州大学，2007．

［3］伍志强．建筑节能的自然风利用技术及实证研究［J］．安徽建筑，2010，17(2):59-61．

［4］李江．湖南地区公共建筑的边庭空间节能量化设计分析［D］．长沙:湖南大学，2009．

作者:李尔威 单位:华南理工大学建筑学院

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