摘要：在住宅建筑设计中，自然通风是一种极其重要的通风方式，其体现的核心价值是人与自然相融、相亲、相近。在本案，笔者首先介绍自然通风的原理，然后再进一步讨论自然通风在住宅建筑设计中的运用。

　　关键词：住宅建筑；自然通风；设计

　　1引言

　　据数据显示，2016年民用建筑能耗约占社会总能耗的30%，其中暖通能耗约占50%，因此降低暖通能耗至关重要。另据专家估算，优化建筑设计可节省2/3-3/4的建筑能耗，则自然通风设计被提升日常，其是通过合理开设烟囱、门窗等来产生空气流动。目前，自然通风在世界范围内的民用建筑中都有所应用，且潜力巨大。据此，本案笔者结合实践经验，浅析自然通风及其在住宅建筑设计中的运用。

　　2自然通风的原理

　　在住宅建筑设计中，自然通风的关键是室内、外空气存在压力差，而空气压力差的成因包括热压、风压，

　　2.1利用风压

　　风压是与气流方向的平面垂直时产生的静压，即：在建筑物的阻挡下，迎风面气流受阻而引起静压升高，而背风面与侧风面的局部涡流又导致静压下降，如此便会在背风面与迎风面形成压力差。在这一压力差的影响下，室内、外的空气从高压力的一侧流向低压力的一侧。依据伯努利流体原理，随着流动空气速度的加快，其压力逐渐降低，并形成低压区。据此，可在建筑的局部设计横向通风道，风从中吹过时会形成负压区，并带动四周空气流动，同时为了明确通风的风向，通风通道应在不同的方向上封闭和开敞设计。

　　2.2利用热压

　　建筑室内空气热压差（或称烟囱效应）是建筑自然通风的另一原理，即：室内、外空气的温差导致空气在密度上产生差异，并形成压力差，从而带动室内、外空气流动。当室内空气温度高时，其比重较小，则会上升并从建筑上风口排出。此时，在密度较低的空气分布区会形成负压区，导致室外温度低且比重大的空气进入建筑底部，并最终带动室内、外空气流动。

　　3住宅建筑的自然通风设计

　　建筑自然通风的影响因素包括：建筑的长度、进深、高度、迎风方位；建筑群的迎风方位、排列方式、间距；住宅区的选址及水面、绿地、道路的布局等。下面，笔者主要从建筑朝向、建筑群的间距与布局等角度浅析住宅建筑的自然通风设计。

　　3.1建筑朝向

　　针对建筑朝向的问题，需要综合考虑当地日照与风的特点，其中包括夏冬季主导风的速度、风向和温度。鉴于不同地区风的特点不同且建筑迎风面的压力最大值出现在风向的垂直面上，则建筑主立面的朝向尽量选择夏季主导风向，侧立面则选择冬季主导风向。建筑南向的太阳辐射量最多，外加我国绝大多数地区的夏季主导风向在朝南方向或南偏东，则建筑朝向的最佳选择是南方，且这一选择具有下列优势：一是调节室内热环境、改善夏季自然通风条件；二是降低冬季室内采暖空调的负荷；三是避免西、东晒。

　　3.2建筑群的间距

　　研究发现，当建筑南北向的日照间距缩小至一定范围后，后排建筑会被前排建筑遮挡，此时的风压小，因此通风效果差；当日照间距增大后，后排建筑具有更强的风压，因此自然通风效果也更好。据此，在设计住宅区时，应增大其中一些建筑的间距，并形成组团绿地，以改善下风侧建筑的自然通风效果及为住户提供环境优越的休闲场所。另外，倘若条件允许，建议增大山墙的间距，究其原因是：在行列布局的建筑群中，室外气流经过时会在山墙间形成空气射流，而在错列布局的建筑群中，利用这一股空气射流可改善下风向建筑的自然通风效果。其中，山墙的间距视建筑间距而定，通常要求在建筑间距较大时，增大山墙间距，以方便空气射流抵达后排建筑处。

　　4建筑群的布局

　　关于建筑群的布局与自然通风的相互关系，可从空间、平面上进行如下思考：

　　4.1从平面上

　　(1)建筑布局的含义针对建筑的平面布局，其常见的形式包括散点式、周边式和行列式。行列式布局分为斜列式、错列式和并列式。并列式布局其指的是联排式或条式建筑按一定的朝向、间距布局。在并列式建筑布局中，建筑群的受风面较窄，而与此相比，斜列式与错列式可斜向将风导入建筑群的内部，因此其风场布局更合理及自然通风效果更好。周边式布局指的是沿院落或街坊周边布局建筑，使其形成（半）封闭的内院空间，因其不利于风的导入，则在冬季寒冷地区更为适用。散点式布局分为高层塔式、多层点式及低层独院式住宅布局，其自成组团或以公共绿地、中心建筑或水面为中心自由布局，因此通风效果非常好。(2)路网设计在规划建筑群时，应同步设计路网，借此改善住宅区的自然通风效果，即：1）对于方正的住宅区，采用“以曲代直”的方法规划小区道路，可改进建筑群的布局，并改善其自然环境和自然通风效果；2）将主通风道设在住宅区的主要道路上，可引导风从通风廊道进入住宅组团内，从而带动自然风流动；3）对于行列式布局，调整路网可使建筑原先单一的行列关系形成组团，其中可将绿地设计在稀疏的地方，以使自然风从主干道进入组团内，从而改善小区内的风环境。(3)风向投射角设计建筑群的布局极大地影响着自然风的流向。其中，风向的投射角指的是建筑墙面法线与风向投射线的交角，结合图2，单体建筑的风向投射角越小，则自然通风条件越好。但对于建筑群，则需将前、后排建筑的关系考虑其中。例如，居住区的建筑通常采用并列布局，则在风正吹的情况下，后排建筑较大的风影区会对其自然通风效果产生不利影响。因此，尽量不要让建筑的长轴与夏季主导风向垂直，通常建议将建筑与风向的投射角设计为30°-60°，从而改善建筑的自然通风效果。

　　5从空间上

　　针对建筑的空间布局，应保持建筑单体的高低有序状态，以使气流从住宅区流过时不会形成下冲气流、漩涡等高速气流。对于建筑群的组合，倘若某一栋建筑比其他建筑高或突然增大楼间距基本一致的建筑群中某两栋建筑的间距，则过大的下冲气流会形成高速风，并造成大量的热损失，此时住户会感到明显的不适。另外，在建筑空间布局上，建筑间尽量不要出现风的遮挡，即：顺着夏季主导风向进行建筑群布局，其中底层和多层建筑布局在临近主导风向的地方或小区边缘，而（小）高层建筑则布局在远离主导风向的地方，如此既可使自然风流入住宅区中，又能减弱冬季风的作用。

　　6结束语

　　综上研究，自然通风是一种极为被动的通风降温方式，其通过合理设计，可改善室内及住宅区内的热环境，从而实现了建筑节能、降耗及改善空气质量等目的。据此，在住宅建筑设计中，自然通风的社会潜力非常大，值得高度重视。

　　参考文献：

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　　[5]文灵红,王永超.山地城市绿色建筑自然通风设计探讨——基于重庆首批绿色建筑住宅项目重庆万科城自然通风分析[J].重庆建筑,2013(11):16～19.

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　　1.优化住宅区建筑节能设计

　　1.1优化建筑屋面设计

　　屋顶是建筑物外围护结构中发挥室内外温差传热的重要部分。只有提高屋面的保温隔热性能，才能提高抵抗夏季室外的外热作用的能力。建筑节能屋面主要包括:倒置式屋面、屋面绿化、蓄水屋面和色坡屋面。其中，倒置式屋面是将传统屋面构造中的保温层和防水层颠倒，保温层放在隔水层的上面。屋面绿化可以大幅度地降低建筑物的能量消耗，减少温室气体的排放，增加城市的绿地面积，改善城市的“热岛效应”。蓄水层面的主要功能是利用水蒸发吸热的特点，消耗水层中的热量，从而降低屋面的传热量和屋面温度。色坡屋面是目前最常用的一种屋面。因为现在大多数的建筑物都采用平屋顶，在太阳辐射最强的正午，太阳光线对于坡面是斜射的，但是在平屋顶上是直射的，采用非金属淡色坡面反射太阳光达到了65%，这样可以节约25%的能源消耗。

　　1.2优化护围结构墙体设计

　　高层建筑的外围护墙体耗能量较大，占整个建筑物的25%，建筑物的体型变化和耗能成正比，体型越大，耗能越多。因此在国外，一般圆塔形的建筑物比较多，比如美国洛杉矶的好运饭店，法国戴高乐机场的候机楼。因为在面积同样的情况下，圆的周长最短，这样就减少了建筑物外露的面积。因此，高层建筑物的体型变化应该简单。首先，外墙是高层建筑的围护结构中最重要的部分，围护结构采用的是填充材料。其次，为了减轻建筑物的压力，提高保温效能和隔热效果，采用轻质高效的保温材料。最后，围护结构的材料分别放在内侧和外侧，因此在气温比较低的地区，应该把保温层设置在外侧，可以减少墙体内产生的冷凝水。

　　1.3优化门窗节能设计

　　外门窗是住宅区散热性能最差的部位，其耗能占到总耗能的70%，在其中传热损失为30%，冷风渗透为30%。所以在保证室内通风，温暖和美观的前提下，应该减少住宅区的外门窗洞口的面积，保证外门窗的封闭性，有效防止冷风的渗透，只有这样，才能提高外门窗的保温效果。应该从以下几个方面减少外门窗的传热量:(1)把住宅的窗墙比例控制在一个合理的范围内。住宅的窗墙比是窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑层高与开间定位线围成的面积)之比。(2)保证住宅区外窗的封闭性，减少冷空气的渗透。可以使用泡沫塑料密封条进行密封，也可以采用质量较好、密封性能很好的门窗材料。在门框和墙体之间的缝隙间，采用弹性的松软型材料、弹性密封的材料，比如密封膏。在门框和窗扇之间的密封，可以采用橡胶和泡沫密封条，回风槽等。采用各种弹性的压条完成扇和玻璃之间的密封。

　　(3)提高住宅区门窗的保温性能。在户门和阳台门的设计上，应该考虑到防火和防盗的要求，在门里填充填充聚苯乙烯板或岩棉板等绝热性能比较好的材料，最好选用钢塑复合窗和塑料窗，这样可以避免金属窗产生的冷桥，也可以采用双玻璃和三玻璃。中空玻璃、镀膜玻璃、低辐射的玻璃都可以有效提高门窗的封闭性。

　　1.4优化太阳能与建筑物一体化

　　随着城市经济建设的加快和人们生活水平的提高，城市花园住宅成了居民共同的追求，为了应对严重的能源危机和环境污染，需要大力开发和利用清洁能源，而太阳能就是最好的清洁能源，促进太阳能产品在城市花园住宅区的应用不仅可以实现住宅建筑节能设计的目标，也可以促进未来住宅全部太阳能化。随着太阳能在现代建筑中应用越来越广泛，消费者不仅要求太阳能的节能性，还要求建筑物的美观。太阳能与建筑一体化就是将太阳能设施和建筑物结合起来，利用太阳能集热器，突破传统的屋顶覆盖层的屋顶保温层，不仅可以达到屋顶建筑的简单美观，还可以减低建筑施工的成本。

　　2.结束语

　　综上所述，随着我国政府对住宅建筑节能的进一步重视，我国住宅建筑节能技术得到很大提升，有效地缓解了我国的能源危机。但是，在我国现代化的建筑节能中还存在一些问题:建筑节能的设计手段落后单一，很多情况下，对于住宅区建筑节能设计只涉及到对房屋外围护机构进行保温设计。对于住宅房屋的热工参数，单独依靠供货产家提供的说明，缺乏可靠性。因此，需要优化建筑屋面设计，优化太阳能与建筑物一体化，优化护围结构墙体设计，优化门窗节能设计。