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[摘要]
本文首先介紹了建築中自然通風技術的作用原理，指出了自然通風的經濟效益和環境效益，進而論證了在建築設計中如何實現自然通風，提出自然通風這項傳統的技術要與建築所處地域的自然地理氣候特徵相適應，並輔以例項分析了自然通風與地域氣候的完美結合。旨在引起在地域建築設計中對自然通風傳統適宜技術的重視。
[關鍵詞]
自然通風；原理；優勢；地域建築；設計
隨著空調技術的不斷髮展，人們越來越能主動的控制室內環境，創造前所未有的室內舒適氣候要求，從而使人們逐漸淡化對自然通風這種氣候適宜性技術的應用。然而，在今天全球能源緊張、節能壓力增大、空氣品質（IAO）惡化以及建築綜合徵（SBS）等發生的情況下，人們不得不從新審視自然通風這一傳統的氣候適宜性技術，自然通風這種古老而有效的技術在今天得到了前所未有的重視。空調的產生，使人們可以主動地控制居住環境，而不是象以往一樣被動地適應自然；空調的大量使用，使人們漸漸淡化了對自然通風的應用。而在空調技術得以普及的今天，迫於節約能源、保持良好的室內空氣品質的雙重壓力下，全球的科學家不得不重新審視自然通風這一傳統技術。在這樣的背景下，把自然通風這種傳統建築生態技術重新引回現代建築中，有著比以往更為重要的意義。
一、自然通風技術的原理
通常意義上的自然通風指的是通過有目的的開口，產生空氣流動。這種流動直接受建築外表面的壓力分佈和不同開口特點的影響。壓力分佈是動力，而各開口的特點則決定了流動阻力。就自然通風而言，建築物內空氣運動主要有兩個原因：風壓以及室內外空氣密度差。這兩種因素可以單獨起作用，也可以共同起作用。
1、風壓作用下的自然通風
風的形成是由於大氣中的壓力差。如果風在通道上遇到了障礙物，如樹和建築物，就會產生能量的轉換。動壓力轉變為靜壓力，於是迎風面上產生正壓（約為風速動壓力的0.5—0.8倍），而背風面上產生負壓（約為風速動壓力的0.3—0.4倍）。由於經過建築物而出現的壓力差促使空氣從迎風面的窗縫和其他空隙流入室內，而室內空氣則從背風面孔口排出，就形成了全面換氣的風壓自然通風。某一建築物周圍風壓與該建築的幾何形狀、建築相對於風向的方位、風速和建築周圍的自然地形有關。
2、熱壓作用下的自然通風
熱壓是室內外空氣的溫度差引起的，這就是所謂的“煙囪效應”。由於溫度差的存在，室內外密度差產生，沿著建築物牆面的垂直方向出現壓力梯度。如果室內溫度高於室外，建築物的上部將會有較高的壓力，而下部存在較低的壓力。當這些位置存在孔口時，空氣通過較低的開口進入，從上部流出。如果，室內溫度低於室外溫度，氣流方向相反。熱壓的大小取決於兩個開口處的高度差和室內外的空氣密度差。而在實際中，建築師們多采用煙囪、通風塔、天井中庭等形式，為自然通風的利用提供有利的條件，使得建築物能夠具有良好的通風效果。
3、風壓和熱壓共同作用下的.自然通風
在實際建築中的自然通風是風壓和熱壓共同作用的結果，只是各自的作用有強有弱。由於風壓受到天氣、室外風向、建築物形狀、周圍環境等因素的影響，風壓與熱壓共同作用時並不是簡單的線性疊加。因此建築師要充分考慮各種因素，使風壓和熱壓作用相互補充，密切配合使用，實現建築物的有效自然通風。
4、機械輔助式自然通風
在一些大型建築中，由於通風路徑較長，流動阻力較大，，單純依靠自然風壓與熱壓往往不足以實現自然通風。而對於空氣汙染和噪聲汙染比較嚴重的城市，直接的自然通風還會將室外汙濁的空氣和噪聲帶入室內，不利於人體健康。在這種情況下，常常採用一種機械輔助式的自然通風系統。該系統有一套完整的空氣迴圈通道，輔以符合生態思想的空氣處理手段（如土壤預冷、預熱、深井水換熱等），並藉助一定的機械方式加速室內通風。
二、自然通風技術的優勢
自然通風是當今建築普遍採取的一項改革建築熱環境、節約空調能耗的技術，採用自然通風方式的根本目的就是取代（或部分取代）空調製冷系統。而這一取代過程有兩點至關重要的意義：一是實現有效被動式製冷，當室外空氣溫溼度較低時自然通風可以在不消耗不可再生能源的情況下降低室內溫度，帶走潮溼氣體，達到人體熱舒適，即使室外空氣溫溼度超過舒適區，需要消耗能源進行降溫降溼處理，也可以利用自然通風輸送處理後的新風，而省去風機能耗，且無噪聲。這有利於減少能耗、降低汙染，符合可持續發展的思想。二是可以提供新鮮、清潔的自然空氣（新風），有利於人的生理和心理健康。室內空氣品質的低劣在很大程度上是由於缺少充足的新風。空調所造成的恆溫環境也使得人體抵抗力下降，引發各種“空調病”。而自然通風可以排除室內汙濁的空氣，同時還有利於滿足人和大自然交往的心理需求。
三、自然通風系統設計中的限制性條件
自然通風技術作為一種免費的技術，它的應用必然受到環境的限制。對於室外環境溫、溼度比較溫和的地區（如英國），該技術的應用非常成熟，下面基於他們的應用經驗，介紹有關自然通風技術應用的限制性條件。
（一）室內得熱量的限制
應用自然通風的前提是室外空氣溫度比室內低，通過室內空氣的通風換氣，將室外風引入室內，降低室內空氣的溫度。很顯然，室內、外空氣溫差越大，通風降溫的效果越好。對於一般的依靠空調系統降溫的建築而言，應用自然通風系統可以在適當時間降低空調執行負荷，典型的如空調系統在過渡季節的全新風執行。對於完全依靠自然通風系統進行降溫的建築，其使用效果則取決於很多因素，建築的得熱量是其中的一個重要因素，得熱量越大，通過降溫達到室內舒適要求的可能性越小。現在的研究結果表明，完全依靠自然通風降溫的建築，其室內的得熱量最好不要超過40W/m2。
（二）建築環境的要求
應用自然通風降溫措施後，建築室內環境在很大程度上依靠室外環境進行調節，除了空氣的溫、溼度引數外，室內的空氣品質和噪音控制也將被室外環境所破壞。根據目前的一些標準要求，採用自然通風的建築，其建築外的噪音不應該超過70dB；尤其在窗戶開啟的時候，應該保證室內周邊地帶的噪音不超過55dB。同時，自然通風進風口的室外空氣質量應該滿足有關衛生要求。
（三）建築條件的限制
應用自然通風的建築，在建築設計上應該參考以上兩點要求，充分發揮自然通風的優勢。
1、建築位置
周圍是否有交通幹道、鐵路等一般認為，建築的立面應該離開交通幹道20米，以避免進風空氣的汙染或噪音干擾；或者，在設計通風系統時，將靠近交通幹道的地方作為通風的排風側。地區的主導風向與風速根據當地的主導風向與風速確定自然通風系統的設計，特別注意建築是否處於周圍汙染空氣的下游。周圍環境由於城市環境與鄉村環境不同，對建築通風系統的影響也不同，特別是建築周圍的其它建築或障礙物將影響建築周圍的風向和風速、採光和噪音等。
2、建築形狀
形狀建築的寬度直接影響自然通風的形式和效果。建築寬度不超過10米的建築可以使用單側通風方法；寬度不超過15米的建築可以使用雙側通風方法；否則，將需要其它輔助措施，例如煙囪結構或機械通風與自然通風的混合模式等。建築朝向為了充分利用風壓作用，系統的進風口應該面對建築周圍的主導風向。同時建築的朝向還涉及減少得熱措施的選擇。開窗面積系統進風側外牆的窗牆比應該兼顧自然採光和日射得熱的控制，一般為30%—50%。建築結構形式建築結構可以是輕型、中型或重型結構。對於中型或重型結構，由於其熱惰性比較大，可以結合晚間通風等技術措施改善自然通風系統的執行效果。
3、建築內部設計
層高比較大的層高有助於利用室內熱負荷形成的熱壓，加強自然通風。室內分隔的形式直接影響通風氣流的組織和通風量。建築內豎直通道或風管可以利用豎直通道產生的煙囪效應有效組織自然通風
4、室內人員
室內人員密度和裝置、照明得熱的影響對於建築得熱超過40W/m2的建築，可以根據建築內熱源的種類和分佈情況，在適當的區域分別設定自然通風系統和機械製冷系統。工作時間工作時間將影響其它輔助技術的選擇（如晚間通風系統）。
（四）室外空氣溼度的影響
應用自然通風對降低室內空氣溫度效果明顯，但對調節或控制室內空氣的溼度，效果甚微。因此，自然通風措施一般不能在非常潮溼的地區使用。
四、建築中的自然通風考慮因素
自然通風技術在運用的過程中，要充分結合當地氣候、環境條件，採取相適應的技術措施，才能保證自然通風達到良好的生態效能。自然通風在考慮普通的諸如氣候、建築朝向、室外綠化、通風構造細部等要素的影響外，越來越多的考慮以下兩點要素：
①太陽能強化自然通風。太陽能強化自然通風的建築構件主要有屋面太陽能煙囪、Trombe牆以及與建築一體化安裝的太陽能空氣集熱器。為了在夏季達到更好的冷卻效果，通常將這些作法與其他建築構件複合成一個有組織的自然通風系統；
②計算機模擬自然通風。計算機模擬技術，特別是計算立體力學（CFD）對自通通風設計有著非常重要的作用，它利用連續性方程、動量方程、能量方程等控制方程對空氣動力進行分析，然後利用計算機軟體進行計算機模擬，得出視覺化的直觀效果，對建築師設計出合理的建築風環境提供了重要的參考。因此，隨著計算機模擬技術的不斷髮展，計算機模擬對自然通風的設計無疑會產生巨大的推動作用。
總之，自然通風技術作為一種與氣候相適宜的生態技術，在實際運用的過程中，應該結合太陽能、建築材料、自然採光、地下蓄冷蓄熱、自動控制等技術，並運用計算機模擬技術，對實際的案例進行分析，定量的對其進行深入的研究。相信隨著生態、可持續發展理念的不斷髮展，自然通風這種廉價、健康的通風方式將會越來越多地被利用。