自然通风在住宅建筑设计中的应用分析

发表时间:2020/12/22   来源:《建筑实践》2020年26期   作者:刘会敏
[导读] 在建筑技术和装修技术不断发展的情况下,大部分建筑物的窗户都处于封闭或难以打开的情况

         刘会敏
         上海徐汇规划建筑设计有限公司江西分公司  江西赣州  341000
         摘要:在建筑技术和装修技术不断发展的情况下,大部分建筑物的窗户都处于封闭或难以打开的情况,室内通风过分依赖空调,导致室内无法换气,对人体健康产生损伤。因此,在住宅的设计建筑过程中,需要加强对自然通风的设计,打造良好的室内环境。
         关键词:自然通风;住宅建筑;设计应用
引言:建筑内自然通风可以提供新鲜的空气,也可以在夏天降低温度。人们在密封的室内会过分依赖空调进行空气的流通与温度的降低,可空调在使用的过程中也会给人们带来不少的负面影响。因此,需要利用自然通风来降低空调所带来的负面影响。
一、自然通风的技术原理
1.1风压作用下的自然风
         建筑物外部的空气在进行流通的过程中被建筑物阻挡后会形成静压。自然风会因为遭受到建筑物的阻挡而提高迎面气流的气压,而背面风与侧面风也会在不同的地方产生负压力,从而减低静压。静压的提高与降低会产生压力差,空气在压力差的作用下由高压去往低压的时候产生了自然通风。
1.2热压作用下的自然风
         住宅建筑实现自然通风的前提是需要室外的空气温度有一定的差异。热力学理论指出,空气密度会因为温度升高而有多降低,温度降低时则会提高。所以,当建筑室外的空气密度产生差异时,就会出现压力差。压力差会促进空气的调节,并在空气调节时出现空气流动的情况,建筑底部会渗透进大密度低温的外部空气,在风压与热压的帮助下,完成室外空气和室内空气的流通,形成自然通风,它们虽然不是时刻存在,但是一旦存在,就会有很好的效果。
         在建筑物里,当空气流动阻力较小时,空气才能更好的流通,因此,在建筑自然通风的设计过程中,需要预留好空气通道和走廊。并且要设计好通风井与空气通道的位置、数量、大小与壁面粗糙程度等细节,除此之外,还需要注意阻尼器与空气调节阀门的设计,如此才能让通风效果更好。
1.3风压和热压同时作用下的自然风
         正常情况下,风压与热压同时作用时,会出现自然通风只是因为作用的不同导致了风的强弱。因为天气、风向、建筑物大小等因素都会影响风压,所以,建筑设计人员需要进行综合因素的考量,充分利用风压与热压的作用,将其紧密联合后进行建筑物的自然通风。
二、自然通风在建筑中的设计
         在建筑理念不断更新的前提下。设计人员已经将自然通风的运用融合到建筑节能设计环节。在降低建筑浪费能源的同时,还能保持室内良好环境,并且达到建筑的节能要求,常用的自然通风设计办法如下:
2.1空间设计
         气流快速的流通效果可以是建筑内部结构中应用应用了竖井空间所带来的,将建筑内部的通风效果提升。现在建筑节能中常用的竖井空间包含了纯开放空间与烟囱空间,其中大量运用建筑中庭中的热压来完成通风效果的是纯开放空间;而利用太阳能加热空气引发烟囱效果的是烟囱空间,在加快空气流通的同时完善调节功能。
2.2建筑朝向
在进行建筑朝向设计时,需要进行当地的风与日照等因素来进行综合考量,尤其是夏冬季的主导风速、风向和温度。风的地点会根据地区的不同而发生变化,而且在风向的垂直面决定了建筑迎面风的压力最大值,因此建筑主立面的朝向也决定了夏季主导的风向。建筑方向朝南会产生较大的太阳辐射量,而且我国大多地方的夏季主导风向都偏南,所以,大多建筑的朝向基本是南方。该朝向可以满足室内环境,在夏天的时候实现良好的通风。
2.3建筑群的间距
         经过研究观察,发现当建筑南北方向的日照间距小于一定程度之后,后排的风压会因为前排的建筑物挡住了后排的建筑物而变小,通风效果变差,后排建筑若想要由良好的风压与通风效果,就需要加大日照间距。所以,在住宅建筑设计时,需要加大建筑区之间的间距,并且在建筑之间设计绿地,提高风测建筑的自然通风效果,还能给住户良好的居住、休闲环境。除此之外,还能在不影响住宅的情况下,增加山墙间距,这样是为了室外空气在行列布局的建筑群与山墙间产生空气射流,在交错复杂的建筑群中,强大的空气射流可以增强风向建筑的通风效果。建筑的间距决定了山墙之间的距离,因此,需要在建筑间距足够的前提下,扩大山墙间距,保证后排建筑也能被空气射流覆盖。


2.4建筑群的布局
         关于自然通风与建筑群布局的关系,可以从平面与空间这两方面进行设计。
         建筑物的平面布局包含了散点式、行列式与周边式。行列式布局又包含了斜列式、并列式与错列式。在联排式或条式建筑进行布局时需要考虑朝向与间距这两方面的是并列式布局。在设计并列式建筑布局时,建筑群的受风面比斜列式与错列式建筑的受风面更窄,通风效果比后两者更差。而沿院落或街坊周边布局建筑一般都属于周边式布局,该布局无法完成风的导入,因此更适合冬季较为寒冷的区域。而高层塔式、多层点式与低层独院式建筑则更适合散点式布局,该布局大多是自由布局,因此会有较好的通风效果。
         在进行建筑群的规划时,需要和设计路网同时进行,以此增强住宅的通风效果。首先,针对方正的住宅区,可以利用“以曲代直”的办法来进行小区路线的规划,在改善建筑群布局的同时,还能提高自然环境与通风效果;然后,可以将主通风道设计在住宅建筑的主干道路内,将风从通风廊道引入住宅群中;其次,在行列式布局中,进行路网的规划,用组团建筑行列关系取代简单的建筑行列关系,再将绿植设计在荒芜稀薄的地方,让自然风可以通过主干道路流入组团中,将建筑群中的自然通风效果提高;最后,建筑群中自然风的流向还取决于设计过程中风向投射角的确定,所以,在设计过程中,需要注意风向角的设计,加强建筑的通风效果。
2.5开口设计
         建筑物内部的空气流通效果与开口设计息息相关。建筑设计时,开口配置、开口大小、窗户形式、开启形式等方面都需要注意。一般情况下,将开间宽度的三分之一大小设计成开口宽度,通风效果会很高,可以加快室内空气流通。
2.6屋顶设计
         屋顶的设计需要利用到隔热屋面才能产生良好的节能效果。而住宅建筑中最常用的是架空隔热层,可以将屋面结构层变成适合的通风装置,室外空气可以进入室内进行空气热量的替换,完成温度的降低,除此之外,还可以将通风隔热层加入屋顶结构中,从而达到室内隔热效果的完善。
2.7双层玻璃幕墙
         两道中间有空挡的玻璃幕墙组成了牢固的双层玻璃幕墙,而中间空挡的两边可以产生进风与出风效果。在夏天的时候,打开进出风效果,若想在空挡中完成自然通风,可以利用烟囱效应来完成;而冬天的时候,可以将进出风口关闭,利用温室效应将围护结构表面的温度提高另外,还能用窗帘、百叶等工具更好的完成遮阳、隔热效果。双层玻璃幕墙不仅样式美观,还可以将高层建筑中因为高风压与高热压带来的高风速问题进行解决,在夜间开窗通风不仅不会出现安全隐患,还会提高围护结构的保温隔热功能,减少室内噪音污染。
2.8通风中庭
         现在大多住宅因为采光问题,会在设计时会使用中庭。而中庭的应用除了可以提高采光效果,还可以产生热压,从而形成自然通风。中庭还有阳光、绿植等元素,深受用户喜爱。
2.9附加通风窗
         通风窗可以解决自然采光与通风之间的矛盾。有些建筑应用的采光窗只能满足采光需求,却无法满足自然通风的需求。因此,可以在住宅建筑设计时,加上部分附加通风窗。附加通风窗的材料不仅不透光,还隔热保温,开关方便,有通风需要的时候打开即可。
         结束语:
         在住宅的建筑过程中,自然通风的应用十分广泛,且十分节能,保持了可持续发展的理念。在新建筑的应用过程中,自然通风不仅促进室内空气流动,还能给住户提供良好的舒适度与清洁度。因此,需要建筑设计时在设计过程中利用现代构造知识与现代技术、材料的融入,进行自然通风的设计。
         参考文献:
         [1]左文廷.基于自然通风在现代住宅建筑设计中的应用探析[J].智能城市,2017,3(09):76.
         [2]古虹.自然通风在住宅建筑设计中的应用分析[J].建筑技术开发,2019,46(10):22-23.
         [3]黄志远.住宅建筑设计中自然通风的考虑及设计分析[J].绿色环保建材,2017 (04):37-39.
        
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