建筑自然通风设计计算技术导则Guideline for designing natural ventilation
前言
根据贵州省住房和城乡建设厅《关于下达<贵州自然通风建筑导则>编制任务的通知》（黔建科通〔2015〕151号）的要求，编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考国内外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制定本导则。
本导则主要技术内容是：1.范围；2.规范性引用文件；3.术语和定义；4.计算方法；5.自然通风量常用计算方法。
本导则由贵州省住房和城乡建设厅负责管理，由东南大学负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送东南大学（地址：南京市玄武区四牌楼2号东南大学动力楼401，邮政编码：210096）。
本导则主编单位：东南大学
贵州中建建筑科研设计院有限公司
本导则参编单位：贵州省建筑节能工程技术研究中心
本导则主要起草人员：钱华高迎梅郑晓红钟安鑫潘佩瑶李新刚黄巧玲漆贵海
周琦杜松李洋李金桃雷艳赖振彬王翔刘建浩
李元
本导则主要审查人员：向尊太陈京瑞杨立光胡俊辉董云王建国唐飞叶世碧
龙君
1 总则 (1)
2 术语和符号 (2)
2.1术语 (2)
2.2 符号说明 (2)
3 计算方法 (4)
3.1 一般规定 (4)
3.2 自然通风应用潜力 (4)
3.3 自然通风原理 (6)
3.4 自然通风策略 (8)
3.5 自然通风的设计计算步骤 (11)
4 自然通风量常用计算方法 (14)
4.1 理论分析方法 (14)
4.2 多区模型 (14)
4.3 计算流体力学（CFD） (14)
C (16)
附录A：风压系数
p
附录B：有效热量法 (18)
1.0.1为贯彻执行国家有关节约能源、保护环境的政策和法规，改善我省建筑室内环境，提高室内热舒适性，室内空气品质，降低建筑能耗，遵照现行国家有关标准，和自然通风研究现状，根据我省实际情况，制定本导则。
1.0.2本导则规定了用于计算建筑自然通风的术语和定义、编制原则、计算方法。
1.0.3本导则适用于我省建筑自然通风的设计计算方法的制定。
1.0.4下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
《贵州居住建筑节能设计标准》DBJ 52-49-2008
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012
《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003
《建筑通风效果测试与评价标准》JGJ/T 309-2013
《ASHARE Standard 55-2010》
《CIBSE：Natural ventilation in non-domestic in buildings》
1.0.5建筑自然通风设计算，除可参照本导则外，尚应符合国家现行有关标准和规范的规定。
1
2
2 术语和符号
2.1术语
2.1.1 自然通风 Natural ventilation
依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差造成的热压等自然力，促使空气流动，使得建筑室内外空气交换的通风方式。
2.1.2 穿堂风（贯流式通风） Cross ventilation
通常是指建筑物迎风一侧和背风一侧均有开口，且开口之间有顺畅的空气通路，从而使自然风能够直接穿过整个建筑。这是一种主要依靠风压进行的通风。 2.1.3 单面通风 Single-side ventilation
当自然风的入口和出口在建筑物的同一个外表面上，这种通风方式被称为单面通风。这是一种主要依靠热压进行的通风。
2.1.4 风井或者中庭通风 Chimney or atrium ventilation
主要利用热压进行自然通风的一种方法，通过风井或者中庭中热空气上升的烟囱效应作为驱动力，把室内热空气通过风井和中庭顶部的排气口排向室外。 2.1.5 热压 Buoyancy pressure
由建筑开口两端得温度差引起的密度差造成压力差异。 2.1.6 热压通风 Buoyancy-driven ventilation
利用室内外热压引起的压差来进行室内外空气交换。 2.1.7 风压 Wind-driven pressure
由于建筑物的阻挡，使四周空气受阻，动压下降，静压升高，侧面和背面产生局部涡流静压下降和远处受干扰的气流相比，这种静压的升高和降低统称为风压。 2.1.8 风压通风 Wind-driven ventilation
利用室内外风压引起的压差来进行室内外空气交换。 2.1.9 混合式通风 Mixed-mode ventilation
混合式通风系统是指自然通风和机械通风在一天的不同时刻或一年的不同季节里，在满足热舒适和室内空气质量的前提下交替或联合运行的通风系统。
2.1.10 太阳诱导通风 Ventilation induced by solar energy
依靠太阳辐射给建筑结构的一部分加热，从而产生大的温差，与传统的有内外温差引起流动的浮升力驱动策略相比，能获得更大的风量。
2.2 符号说明
A
建筑开口面积，2m
w P
风压，Pa *
A
有效开口面积，*
w A *b A 分别为穿堂风时风压和
热压作用时的开口有效面积,2m
s P 热压，Pa
t b A A
建筑顶部和底部的开口面积，2m w P ?
风压作用下建筑开口两侧压差，Pa c
空气的比热容，
kJ/(kg ?℃）
s P ? 热压作用下建筑开口的两侧压差，Pa p C
风压系数，12p p C C 、为开口1和开口2处的风
压系数 Q
建筑余热（显热）， kJ/h s C
热压系数
0T
室外空气温度，K
d C
开口流量系数，一般小于1
i T
1,2,3i =……区域i 的温度，K
3
g
重力加速度，取9.82m/s
avg T
建筑内部平均温度，K
G
通过建筑开口的空气质量流量,kg/s w T
工作区温度，根据卫生标准规定，K i h
开口i 的高度，m e T
建筑上部开口的排气温度，K h
两开口的中心高度差，m T z （） 温度随高度z 的变化值； H
建筑物（房屋）高度，m T
平均温差，K k
沿高度方向的温度梯度，/m ℃ T ?
开口两侧的温差，K L
通过开口的体积流量，3m /s v
空气流过开口时的流速，m/s P ?
建筑开口两侧压差，Pa
v
自由来流的速度，m/s ()P z ? 高度z 处建筑开口两侧压差，Pa
z
垂直高度，m
希腊字母： θ
烟囱穿过屋顶部分的倾斜角度，° ρ 空气密度，3
kg/m ;
ζ
开口的局部阻力系数
ρ?
穿过开口的空气密度差，3
kg/m i ρ
参考温度i T 下的空气密度，3
kg/m
0ρ
参考温度0T 下的空气密度，3
kg/m
下标： t
顶部开口 b 底部开口
3 计算方法
3.1 一般规定
3.1.1通风时应优先考虑采用自然通风消除建筑物余热、余湿和降低污染物浓度。对于室外空气污染和噪声污染严重的地区，不宜采用自然通风。当自然通风不能满足要求时，应采用机械通风，或自然通风和机械通风结合的混合式通风。
3.1.2 利用自然通风的建筑在设计时应满足：
1 利用穿堂风进行自然通风的建筑，其迎风面与夏季主导风向宜成60°~90°，且不应小于45°，同时应考虑可利用的春秋季风向以充分利用自然通风；
2 建筑群宜采用错列式、斜列式平面布置形式。
3.1.3 自然通风区域与外墙开口或屋顶天窗的距离宜较近。通畅的通风开口面积不应小于房间地板面积的5%，其中：生活、工作的房间的通风开口有效面积应不小于该房间地板面积的5%；厨房的通风开口有效面积应不小于该房间地板面积的10%，并不得小于0.60m2。建筑内区房间若通过邻近房间进行自然通风，其通风开口面积与房间地板面积的比例应在上述基础上有所提高。各地具体情况应按当地相关标准执行。
3.1.4采用自然通风的建筑，应先对建筑进行自然通风潜力分析，并依据气候条件设计自然通风策略。
3.1.5 宜结合建筑设计，合理利用各种被动通风技术强化自然通风，如捕风装置、屋顶无动力风帽装置、太阳能诱导通风等方式。
3.1.6 自然通风的空气从上游流向下游时会导致下游区域的空气质量和舒适性下降。气流组织方向应由干净区域向污浊区域流动。卫生间和厨房的气流应直接排向室外，必要时应使用排风扇或其它机械通风方式。
3.1.7 建筑设计时尽量避免出现空气不流通区域，空气不流通会导致空气质量下降和舒适性变差。
3.1.8 夏季自然通风应采用阻力系数小、易于操作和维修的进、排风口或窗扇。
3.1.9 夏季自然通风用的进风口，其下缘距室内地面的高度应不大于1.2m；冬季自然通风用的进风口，当其下缘距室内地面的高度小于4m时，应采取防止冷风吹向人员活动区的措施。
3.2 自然通风应用潜力
3.2.1 自然通风的热舒适性不同于机械通风。ASHARE Standard 55-2010根据对21000个主要办公大楼测量所得的数据库建立了一个热舒适度适应模型，用来预测自然通风热舒适度，结果如图3.2.1-1所示。该图包含两个温度上限：满足80%可接受需求的上限，如图中实线所示；满足90%可接受需求的上限，如图中虚线所示。当其他要求都未知时，80%可接受上限可作为典型的限度。90%可接受上限适用于需要满足更高要求的情况。对于图3.2.1-1中显示的温度上下限，不能使用外插法对室外温度在限度以外的情况进行求解。
4
图 3.2.1-1 自然通风条件下可接受的操作温度
3.2.2贵州省冬季多偏北或东北风而夏季多偏南或东南风（见表3.2.2-1）。这种具有规律性的季风特点对于建筑中采用自然通风是非常有利的。
表3.2.2-1 设计用室外气象参数
市
海拔高度
（m）
室外平均风速
（m/s）
冬季主导风向夏季主导风向
室外计算干球温度（℃）冬季夏季冬季通风
夏季
通风
威宁2237.5 3.1 2.6 北风转东北风南风转东南风-1.2 20.8
桐梓972.0 1.7 2.1 东风南风转东南风0.8 28.1
毕节1510.6 0.4 1.3 东北风东南风-0.6 25.7
遵义843.9 1.0 1.3 东风南风 1.0 28.9
贵阳1223.8 2.3 2.1 东北风南风0.7 27.0
三穗626.9 1.6 1.5 北风南风转东南风0.2 29
兴义1378.5 1.6 2.3 东北风南风 1.9 25.4
室外气象条件是影响自然通风的主要因素，也是建筑物自然通风潜力评价的必要输入条件，选取由清华大学和中国气象信息中心气象资料室合作开发的逐时气象资料（CSWD），其基础数据来源于全国270个地面气象台站1971-2003年的气象观测数据。根据贵州省各市典型气象年（CSWD）数据计算贵州省各城市的月平均温度如表3.2.2-2所示：
表3.2.2-2 各城市月平均温度（℃）
城市
月份
威宁桐梓毕节遵义贵阳三穗兴义
1 2.97 4.93 2.06 4.33 5.66 4.76 7.11
2 4.95 6.89 3.95 6.15 7.06 6.48 9.58
续表3.2.2-2 各城市月平均温度（℃）
城市
月份
威宁桐梓毕节遵义贵阳三穗兴义
3 8.20 10.57 8.72 10.50 11.37 10.41 13.39
5
4 11.10 16.03 13.76 15.08 16.24 16.33 17.67
5 14.64 18.09 16.62 19.99 19.4
6 19.30 19.76
6 16.24 21.98 19.62 23.03 22.60 22.88 21.03
7 17.41 24.54 21.42 25.21 24.03 25.24 22.31
8 17.49 24.25 21.24 23.70 23.10 24.99 21.84
9 14.79 20.11 18.09 21.05 20.84 21.31 19.96
10 11.67 16.00 14.28 16.56 16.21 15.84 16.19
11 7.25 11.75 10.26 12.32 12.28 10.67 12.70
12 3.29 6.18 4.78 6.54 6.94 6.07 8.13
当室外温度过低时，自然通风很难保证热舒适性。根据实际工程情况，需要加设供暖设备，或自行调节窗户等开口以满足热舒适。本导则设定的自然通风的最低室外温度为12℃。根据上表以及图34.
2.1-1中自然通风建筑的舒适性标准，在90%满意率的情况下得到各地区不同月份的室内舒适温度范围
如下表所示，在绝大多数时间内，自然通风可以满足热舒适性。
表3.2.2-3 各城市自然通风室内舒适温度范围（℃）
月份
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 地点
下———18.5 19.8 20.1 20.9 21 19.9 18.8 ——威宁
上———23.5 24.8 25.2 25.9 26 24.9 23.9 ——下——18.6 20.1 20.6 22 23 22.9 21.4 20.4 18.9 —桐梓
上——23.2 23.1 25.9 27.1 27.9 27.6 26.5 25.5 23.9 —下———19.4 20.5 21 21.9 21.7 20.7 19.7 18.6 —毕节
上———24.9 25.7 26.4 26.9 26.7 25.8 24.8 23.6 —下——18.5 19.9 21.2 22.2 23.2 22.7 26.9 20.3 19 —遵义
上——23.5 25.1 26.6 27.4 28.2 27.7 21.6 25.5 24 —下——18.8 20.2 21 22.2 22.8 22.2 21.6 20.2 19 —贵阳
上——23.8 25.3 26.3 27.3 27.8 27.4 26.9 25.3 24 —下——18.5 20.2 20.9 21.1 23.2 23 21.7 20 18.6 —三穗
上——23.5 25.3 26.3 26.5 28.2 28 26.7 23 23.2 —下——19.2 20.7 21.1 26.9 22 22.4 21.2 20.2 19.2 —兴义
上24.7 25.7 26.4 21.6 27 27.3 26.6 25.3 24.3 —
3.2.3 建筑周围微环境预测与优化
贵州地区夏季主导风向为偏南或东南风，建筑采用坐北朝南更有利于风压通风。建筑群错列、斜列的平面布局形式相对行列式更有利于自然通风。
建筑周围的树木等植被的布置对气流会产生一定的遮挡、导流与缓和作用；其次，植被本身对空气质量与热舒适性有较强的改善作用。进风口附近的绿化，在夏季有明显的降温效果，水体有降温与加湿作用。
通过实验或者软件模拟建筑周围风环境如压力场、温度场和速度场等，为自然通风的风压和热压具体应用方案提供依据。
3.3 自然通风原理
计算公式为：
3.3.1自然通风量计算：建筑开口的两侧存在的压力差P
6
7
22
v P ρζ
?=
（3.3.1-1）
上式可改为：
22d P P
v C ζρρ
??=
= （3.3.1-2）
开口面积和通过开口的空气体积流量的关系为：
2d P
L C A
ρ
?= （3.3.1-3）
或质量流量：
2d G C A p
ρ=?
（3.3.1-4）
式中1d C ζ=为开口的流量系数，在边缘比较明显的洞口流动中，流量系数的取值是0.61，基本与
雷诺数的取值无关。
3.3.2 风压作用下的自然通风，建筑物周围的风压分布与建筑物的几何形状和室外风向有关。风向一定时，建筑物外围护结构上某一点的风压值为：
2
02
w p
P C v ρ= （ Pa ） （3.3.1-5）
风压系数p C 可通过CFD 或者风洞实验得到，见附录A 。
3.3.3 热压作用下的自然通风，没有风的情况下，由建筑开口两侧的温差引起密度差造成空气流动，如
图3.3.2-1所示，假定室内温度高于室外温度，即10T T >。0z =处，室外压力0P P =，室内压力1P P =，
中和面处室内外压力相等，当上下开口大小相等时，中和面位于两开口的中间位置。 底部开口两侧压差为：
顶部开口两侧压差为：
则热压作用下建筑开口两侧的压差为：
01-s t b P P P gh ρρ?=?+?=（） （3.3.1-8）
上式表面，热压压差与开口两侧空气密度差以及开口间的高度差h 有关。
3.3.4 风压和热压联合通风，当风压和热压同时作用于建筑时，它们将联合起来决定通过建筑物开口
的空气流动。如果两种压力的正负一致，它们将增加空气流量，但是如果正负相反，将减少空气流量，
01b P P P ?=-
（3.3.1-6）
图3.3.2-1 热压作用下自然通风
101100100101)()(-)(-)---t b P P h P h P gh P gh P P gh P gh ρρρρρρ?=-=-=+
=-?+（（）（） （3.3.1-7）
8
并且在一定的条件下，这两种压力会相互抵消，从而使得没有空气流过开口。
3.4 自然通风策略
3.4.1 单侧通风和穿堂风：图3.4.1-1所示，单侧通风通过使用窗户或其他通风装置来使室外空气进入建筑物，同时室内空气从同一开口或从同一面墙上的另一个开口流出。单侧通风主要驱动力是热压，特别是小开口的情况。当有多个开口设置在同一立面的不同高度时，除风压作用外，热压作用也可增加通风量。
1 单侧开口房间热压驱动自然通风
图3.4.4-1（a ）所示，设计计算时，对于需求的通风量q ，以及确定的高差h ，可以计算开口面积A ：
i
d
T q
A C Tgh
=
? （3.4.1-1）
图3.4.1-1（b ）所示，设计计算时，同样利用公式(27),来计算开口面积，但是这里的h 为开口高度的一半。
2 穿堂风
图3.4.1-2所示，设计计算时，对于需求的通风量q ，可以计算开口面积A ：
1
2p d C A q C v -???=??????
（3.4.1-2）
穿堂风是建筑自然通风的一种常见形式，也
是强化通风的最好方式之一。一般来说主要指风压作用下的室外空气从房间的一侧入口进入，另一侧出口流出，且贯穿房间内部空间。房间内部若出现隔断，穿堂风效果就大打折扣，合理的室内布局和隔断可以改善通风状况，使之流动较为均匀，有利于舒适和健康。一般来说，进深较小的房间更容易实现穿堂风，且进出口之间的距离
不应大于房间高度的5倍。对于大体量建筑，穿堂风的利用具有一定难度，不过可以设置大的贯穿腔实现，包括横向和竖向腔体，如天井、中庭、走廊等。由于风压受室外环境的制约较大，穿堂风并不稳定。
（a ）单侧通风，双开口（
max 2.5W H ≤） （b ）单侧通风，单开口（max
2W H ≤）
图3.4.1-1 单侧自然通风
图3.4.1-2 穿堂风示意图
3.4.2强化自然通风的技术手段，可以通过一些技术手段加强建筑的自然通风。
1 中庭拔风
中庭是现代办公建筑中常采用的一种建筑构件，它不仅能将室外光源带入室内，起到采光的作用，而且能实现自然通风。中庭拔风利用建筑内竖直腔体垂直方向上的温度梯度和室内外温差，让上下开口之间产生热压差，驱动自然通风。中庭拔风也称为“烟囱效应”。
根据伯努利方程可得，通风量与开口间的高差成正比，即当温差不变时，通风量随高差的增大而变大。该通风方式还与室内外温差有关，一般来说温差越大，通风量越大。所以可以通过加热上部开口处的空气，使之产生更大的温差，以加强通风。建筑内部有热源，如人体、设备等散热将使室内温度升高，从而加大温差，更有利于自然通风。很多公共建筑利用该策略加强通风，可以通过机械装置吸入室外新鲜空气，穹顶吸收太阳能，利用“烟囱效应”将室内空气从顶部排出。或者利用金属（例如铜质）穹顶吸收太阳能，加大室内外温差，从而驱动自然风从下部开窗进入，建筑顶部排出。常见的中庭拔风形式见图3.4.2-1所示。
图3.4.2-1 中庭拔风示意图
2 风井通风
风井包括气井、烟囱、通风塔等多种建筑形式元素，它以气压差为动力，若辅以必要措施（如设置小型风道和气流控制阀等）就可解决室内自然通风的控制问题。通常利用通风帽来加强自然通风。
风向对建筑自然通风的影响很大，为了解决风向不稳定性使单向排（捕）风的风帽难以满足通风帽是建筑常采用的一类加强自然通风的技术，尤其是大型厂房、地下室等密闭空间。该技术利用风压和热压捕获自然风，而通风帽的热压作用必须与风压作用方向一致才会强化其通风效果，且强化热压作用效果可利用太阳能，现已发展了一种风压与热压耦合的自调节方向的通风帽。该通风帽利用自然风、太阳能集热蓄热材料提供的热压来共同驱动室内的进风和排风，以实现双向通风。
无动力屋顶通风器，无动力式通风器是利用自然界空气对流的原理,将任何平行方向的空气流动,加速并转变为由下而上垂直的空气流动。
3 太阳能诱导通风
太阳能诱导通风依靠太阳辐射给建筑结构的一部分加热，从而产生大的温差，因此与传统的有内外温差引起流动的浮升力驱动策略相比，能获得更大的风量。
太阳能烟囱是一类将热能转换成动能的强化自然通风设备，它将太阳辐射作为动力，利用密度差提供空气流动的浮力。这项技术已被广泛采用，欧美国家及部分亚洲国家将它应用于建筑采暖、通风及太阳房。目前，太阳能烟囱大致分为三类：竖直式太阳能烟囱、倾斜式太阳能烟囱、Trombe墙体式太阳能烟囱如图3.4.2-2～图3.4.2-4。不同形式的太阳能烟囱其强化自然通风性能也存在差异，如表3.4.2-1所示。
9
10
错误！未找到引用源。
（a ）用于冬季加热
（b ）用于夏季通风
图3.4.2-4 Trombe 墙体式太阳能烟囱
1——透明材料 2——空气通道 3——蓄热与绝热材料 4——外部冷空气
太阳能烟囱通过太阳辐射被加热，蓄存在该结构中的热可被用于通风。被加热的烟囱外表面通过将建筑物内部的空气引出，并将其从顶部排走的方式实现自然通风的流动。室外的空气进入建筑物以更换内部热的，滞留的空气。
特隆布墙集热器传统上用于空间加热，采用的方式是空气从房间进入墙低内部，被集热器加热，然后从高处返回房间，图3.4.2-4（a ）的布置方式是用于冬季的，这时特隆布墙被用于加热房间空气。如图3.4.2-4(b)所示，通过在玻璃上设置一个位于高处的外部开口，关闭通向房间顶部开口，则这个装置就可以通过从另一开口将室外空气引入房间，将热空气通过特隆布抽走，从而用于冷却房间。
表3.4.2-1 不同太阳能烟囱形式的自然通风性能比较
太阳能烟囱形式
优点
缺点
竖直式 结构简单，能与建筑较好的匹配，且安装方便。
烟囱内部压力损失比较大，且烟囱的最佳深高比不理想
或不存在。
倾斜式 烟囱内部压力损失小，速度分布均匀，通风量较大。 倾斜角决定烟囱性能，安装较复杂。 Trombe 墙体式
冬天可供暖，存在最佳深高比且容易实现。
存在回流现象，压力损失大。
图3.4.2-2 竖直式太阳能烟囱
1——透明材料 2——空气通道 3——蓄热与绝热材料
图3.4.2-3 倾斜式太阳能烟囱
1——透明材料 2——空气通道 3——蓄热与绝热材料
室外
室内
室内
室外
11
目前国内外学者对于太阳能烟囱的研究主要通过理论、实验和数值模拟方法，研究发现它的通风性能受到烟囱结构、墙体物性、太阳辐射强度、气象参数等影响。合理的利用并优化太阳能烟囱能更好的为人们创造绿色、节能、舒适的居住环境。 3.4.3 避风天窗，在有天窗的自然通风建筑中，建筑的余热及某些有害气体是依靠天窗排至室外的。这就要求天窗必须具有良好的排风性能，即不管室外风速、风向发生任何变化，都不能使风从天窗倒灌进来。普通的天窗往往在迎风面发生倒灌现象。出现倒灌现象就会使建筑的气流组织受到不同程度的破坏，不能满足室内卫生要求。要排除这种干扰，就得经常随风向改变去调整天窗。因此，为了使天窗不
发生倒灌，排风性能稳定，常在天窗上增设挡
风板，如图3.4.3-1所示。或采取其他结构形式，
使天窗排气口无论风向如何变化，都处于负压区。这种天窗通常称为避风天窗。挡风板与天窗窗扇间距为天窗高度的1.0错误！未指定书签。1.5倍。挡风板下缘与屋顶之间留有50错误！未找到引用源。100mm 的间隙，以便排出雨水。为了防止风沿房屋纵向方向吹来时产生倒灌，挡风板两端应当封闭，每隔一定距离用横隔板隔开。
热压作用下，几种常见的天窗外形如图3.4.3-2所示。
（a ）纵向下沉式天窗 （b ）横向下沉式 （c ）天井式天窗
图3.4.3-2 避风天窗示意图
3.5 自然通风的设计计算步骤
3.5.1 自然通风的计算分为两类，第一类为设计计算；第二类为校核计算。设计计算时根据已确定工艺条件（建筑余热等）和工作区的卫生条件（温度、有害物浓度等）求出必要的通风量，根据通风量，确定进、排风口的位置和所需的开口面积。
3.5.2 校核计算是在工艺条件已知、建筑开口位置、面积已经确定的条件下，计算所能达到的通风换气量。校核其能否满足保持工作区必需的卫生条件。根据前述自然通风量计算公式(3.3-3)或者(3.3-4)即可计算。需要注意的是影响建筑内部气流和温度分布的因素是很复杂的。对于这些因素的详细研究必须针对具体对象进行模拟试验，或者在类似建筑中进行实地观测。一般自然通风计算过程假定：
1 通风过程是温度的，影响自然通风的因素不随时间变化。
2 假定任意一个计算分区内空气温度为avg T 。
3 室内空气流动没有任何阻碍。
4 不考虑局部气流影响。
5 用封闭模型得出的空气动力系数适用于有空气流动的孔口。 3.5.3 自然通风设计计算一般步骤：
图3.4.3-1 带挡风板的矩形避风天窗
12
1 确定通风量及排气温度。
排除余热所需的通风换气量计算公式为：
0()
e Q
G c T T =- （3.5.3-1）
排气温度的确定方法有很多种，通常采用的有两种： 1)温度梯度法：即根据温度梯度确定排气温度。
(2)e w T T k H =+- （3.5.3-2）
k 为沿房间高度方向的温度梯度，可由实际情况确定，也可参考表3.5.3-1，其数值在0.3错误！未找到引用源。1.5℃/m 之间。
表3.5.3-1 建筑的温度梯度k
建筑散热强度(3W/m ) 建筑高度(m)
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 12～43 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.4 0.4 0.3 0.2 24～47 1.0 1.2 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.5 0.5 0.4 0.4 48～70 1.5
1.5
1.2
1.1
0.9
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.5
71错误！未找到引用
源。93 -
1.5
1.5
1.3
1.2
1.2
1.2
1.2
1.1
1.0
0.9
94错误！未找到引用
源。116
-
-
-
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.4
1.3
对于室内热源比较分散的房间，如冷加工车间和一般民用建筑，室内空气温度与高度大致是线性关系，可以采用此方法。
2)有效热量法
对于有强热源的建筑其排风温度计算方法见附录B 。 2 确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量。 3 确定各窗孔内外压差和窗孔面积。 3.5.4 下面以一个有两个开口建筑为例，给出风压驱动自然通风、热压驱动自然通风以及风压联合热压驱动自然通风的一般计算步骤。
1 风压通风
不考虑热压作用，仅风压驱动自然通风。 Step1:计算室内外压差
221211
22
w P P P C v C v ρρ?=-
（3.5.4-1）
Step2：计算有效开口面积，*A
*
2w
d P L C A ρ
?= （3.5.4-2）
*2d w
L
A C P ρ=
?
（3.5.4-3）
d C 取0.61代入得：
* 1.639
p
L
A v C =?
（3.5.4-4）
Step3：计算每个开口的面积
13
1
2
*2
22
2
11()()t b t b t b
A A A A A A A -
??
?
???
?
?=+
=
+
（3.5.4-5）
假定两个开口大小相等，则
*
2t b A A A ==
（3.5.4-6）
2 热压通风
不考虑风压作用，仅仅靠热压驱动自然通风。 Step1：计算室内外压差
0()s i P gh ρρ?=- （3.5.4-7）
Step2：计算有效开口面积，*A
*
*
i 00
22(T T )
s
d d p gh L C A C A T ρ?-== （3.5.4-8）
0*0i 2(T T )
d T L A C gh =
-
（3.5.4-9）
Step3：计算每个开口的面积
12
*2
22
2
1
1()
()t b t b t b
A A A A A A A -
??
?
?????
=+
=
+
（3.5.4-10）
假定两个开口大小相等，则 *
2t b A A A ==
（3.5.4-11）
3 风压和热压联合通风
Step1：计算室内外压差
2201211
()22
s w i P P P P P gh C v C v ρρρρ?=?+?=-+-
（3.5.4-12）
Step2：计算有效开口面积，*
A
*002()2i w d gh T T P L C A T ρ-?=+ （3.5.4-13）
*002()2
i w
d
L
A gh T T P C T ρ
=
-?+
（3.5.4-14）
Step3：计算每个开口的面积
1
2
*2
22
2
11()
()t b t b t b
A A A A A A A -??
?
?????
=+
=
+
（3.5.4-15）
假定两个开口大小相等，则 *2t b A A A ==
（3.5.4-16）
4 自然通风量常用计算方法
自然通风过程的计算模型主要有理论分析、多区模型（multi-zone model）、计算流体力学（CFD）等方法。这些模型都是根据现实的物理现象进行了不同程度的简化，其中多区域模型和CFD模型是最常用的通风模型。一般构造简单的建筑，当只需要计算内部通风量时采用理论分析方法；当需要计算建筑长时间如全年的各时期的通风量时一般采用多区模型方法；当需要计算某一时刻建筑内部详细通风参数时常采用数值模拟的方法。
4.1 理论分析方法
利用前述的理论计算方法计算建筑的自然通风量，一般用于预测房间内部的通风量和预测房间的气流速度情况，不关注流动的细节，但是计算过程简单有效。
4.2 多区模型
多区域模型源自单一区域模型，单一区域模型将整栋建筑假定为单一的控制体（single control volume）。单区域模型中认为建筑内部是单一、充分混合的区域，压力、温度分布是均匀的，即只有一个节点。这个内部压力点与一个外部压力点相连，或与多个压力不同的外部节点相连。与多区域模型相比，单区域模型所要求的条件较少，但无法提供建筑外墙上空气渗透量的分布趋势。
多区模型（multi-zone model）假设每个房间的特征参数分布均匀，则可将建筑的一个房间看作一个节点，通过窗户、门、缝隙等与其他房间连接。其优点是简单，可以预测通过整个建筑的风量，但不能提供房间内具体的温度与气流分布信息。该方法是利用伯努利方程求解开口两侧的压差，根据压差与流量的关系就可求出空气流量。它只适用于预测每个房间参数分布较均匀的多区建筑的通风量，不适合预测建筑内部的气流分布。对于多区计算，可以利用前述理论进行计算，也可利用软件进行计算。常用软件有CONTAMW、SPARK、COMIS、EnergyPlus、DOE-2、MIX、DEST等软件是基于多区模型来预测气流及温度分布。
计算一般步骤：
（1）建模：建筑模型的建立（常用的建模软件有：DesignBuilder、SketchUp，AUTOCAD），建筑模型参数的输入
（2）软件中设置参数进行模拟计算。
（3）输出计算结果。
4.3 计算流体力学（CFD）
4.3.1 计算流体力学(英文全称为Computational Fluid Dynamics，简称为CFD)为数值模拟或数值仿真的一种方法，它是以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题及物理问题进行研究的目的。其基本原理是利用大量的网格将模型空间划分为众多微小的区域，并用数值方法求解控制流体流动的微分方程，得出流动参数在连续区域上的离散分布。由于区域众多且微小，因此可近似模拟出流体的流动情况。CFD方法，能提供空间内流体流动的具体细节，例如速度场、压力场、温度场分布的时变特性，使得传统的建筑热环境研究及设计过程发生了改变。同时，数值模拟方法还可以准确预测研究对象的整体通风性能及环境参数，而且很容易从分析的过程中发现工程设计中的问题。据此提出的改进方案只需重新计算一次就可以判断、评估改进是否有效，并更容易得到某些规律性的认识。这样建筑热环境研究、设计与优化对实验和经验的依赖性大为减少，能够显著缩短实验周期，降低费用。4.3.2常用的CFD软件有Phoenics、Fluent、CFX、Flowvent、CFX、StarCD等等，在通风空调领域应用较多的是Fluent和Phoenics。Phoenics软件在与外界建模软件接口方面有很大的优势，可以借助于3D MAX、CAD的工具建立模拟对象的空间模型，然后通过Phoenics的输入接口导入分析域中。Fluent公司面向工程师、建筑师和设计师开发的专业应用于HV AC领域的软件Airpak,它可以准确地模拟通风系统的
14
空气流动、空气品质、传热、污染和舒适度等问题。它在建立模型、划分计算网格与后期处理方面都作了优化。与Fluent软件相比较，Airpak使用起来更方便，适合对CFD技术与流体力学了解不多的建筑师、工程师使用。由于Airpak依然使用Fluent作为数值求解内核，所以计算结果与使用F1uent软件得到的结果是一样的。
4.3.3 CFD模型就是我们常说的计算流体力学在建筑通风上的应用，CFD模型采用数值的方法求解动量、能量和质量的偏微分方程。CFD模型的求解得到的是空间中空气温度、压力、流速、水蒸气分压力、污染物的浓度和室内外的紊流系数。使用CFD模型模拟通风过程对使用者的能力提出了更高的要求，对计算机的性能要求也更高。CFD模型被广泛地应用于研究室内空气品质、热舒适性、防火和空调系统中。
4.3.4相比于其他模型，CFD模型是最常用的分析方法，也存在很多CFD分析风环境的软件。CFD计算一般步骤：
1 了解项目需求，确定模拟目的。
2 确定计算域。
3 建立物理模型。
4 划分网格
5 确定湍流模型。
6 输入合理的边界条件和其他物性参数。如采用非稳态模拟，还应输入合理的初始条件。
7 设定其他必要的计算控制参数。
8 对结果进行展示和分析。
4.3.5 CFD建模模拟注意事项。
1 建模及简化通用原则。
1）物理模型的几何模型尺寸应按照实际建筑尺寸1:1构建，应包含重点组件；
2）物理模型宜按需简化，并以对象物理量不受显著影响为前提；
3）可根据模型和边界条件的对称性设置对称面。
2 计算域的确定：
1）基于CFD软件采用室内外联合模拟的方法时，水平方向的长和宽应大于5倍建筑楼高、垂直方向的计算区域应大于4倍建筑楼高。
2）基于CFD软件采用室外、室内分步模拟法时，室外模拟的设定和流程需依据风环境模拟相关规定。
3 物理模型构建参照如下原则：
1）建筑门窗等其他通风口均应根据常见的开闭情况进行建模。
2）自然通风的开口面积应按照实际的可开启面积进行设置。
3）目标建筑的室内空间的建模范围应构建所有室内隔断，宜包含大型橱柜类家具，可不包含桌、椅等不显著阻隔通风的家具。
4 网格优化：
1）采用室内外联合模拟的方法时宜采用多尺度网格，室内的网格应能反映所有显著阻隔通风的室内设施，网格过渡比不宜大于2。
2）采用室内、室外分步模拟的方法时，室内的网格应能反映所有显著阻隔通风的室内设施，通风口上宜有9个（3x3）以上的网格。
5 湍流模型的选取。根据计算对象的特征和计算目的，选取合适的湍流模型。常用的湍流模型有：标准k-ε模型、RNG k-ε模型、LES模型等
6 室外边界条件：统一设定基础边界条件。温热环境模拟的基础边界条件为室外风速、风向，室外气温。应当根据项目地的实测值以及模拟目的确定基础边界条件。
7 室内边界条件：对于空间高度≤5m或空间体量≤10000m3的空间，自然通风模拟时，可不考虑室内热边界条件；以分析室内热环境作为模拟目标的，或中庭空间大于上述标准时，应合理设定热边界条件。
15
16
附录A ： 风压系数p C
风压系数的计算
200/0.5p C P v P ρ=-（）
（A.1）
建筑物表面的风压分布由建筑物相对于主导风向的位置以及建筑本身的几何形状决定。迎风面的风速受风本身以及在建筑表面风向偏转的影响而具有正的压力系数（高于风的静压值），建筑物的顶部和背风面（风的下游）由于在顶部和迎风墙面相交处产生边界层从建筑表面分离而具有负的压力系数（低于风的静压值）。建筑物侧面的风压系数可正可负，这取决于它们相对主异风向的倾角。图A-1（a ）和（b ）分别展示了在平屋顶和斜屋顶建筑上的压力系数分布情况。
通过开口的空气流动除了受外部压力影响外，还受内部压力的影响，内部压力受风压和热压的共同影响。假定风压是唯一的作用压力，内部没有分隔物的建筑的内压可以利用通过流动开口的质量守恒原理来获得。例如，一个由四面墙构成的建筑物，每个面上有一个等面积的开口，四个开口中有一个进风
主视图 平面图
（a ）
主视图 平面图
（b ）
（a ）平顶建筑（b ）斜顶建筑图
图A-1 建筑风压分布
17
口，三个出风口，假设外部压力系数为错误！未找到引用源。pn C ，其中n=1～4为壁面号，内部压力系数为pi C ，那么进入或离开每个开口的风量n Q l 有如下关系：
()
1/2
n pn pi Q C C ≈-
（A.2）
如果空气通过开口1（正p C ）进入，从其余三个开口（负p C ）离开，那么pi C 可以由如下方程计算得到：
(
)
()
4
1/2
1/2
12
pi
pi pn p n C C C C =-=-∑
(A.3)
举例说明：如果错误！未找到引用源。12
340.8,0.4,0.3p p p p C C C C ===-=-代入以上数值，求解上式
得到：10.24p C =-。
如果存在内部分隔物，而且在建筑物外表面和内部分隔面上都有开口，那么每个内部区域的p C 必须按照上面的方法求出。如果每个开口的面积不相等，则应在下面的流量计算式中包括每个开口的面积，
02/eff Q A P ρ=? （A.4） 式中d eff A A C *=。
()201
2
pn pi v P C C ρ?=
- （A.5） 使用以上几个计算式时需要带入正确的风速值，它一般对应于建筑物高度H 。通常需要考虑建筑物的高度以及该地点附近存在的阻碍空气流动的因素，利用:
r
b v
v cH = （A.6）
来进行修正。
表1 式中的地形因素
地形 c b 开放平原区 0.68 0.17 被分散风分割的地区
0.52 0.20 城市 0.35 0.25 都市
0.21
0.33
（该方法参考Hazim B. Awbi 《Ventilation of Buildings 》 《建筑通风》李先庭 赵彬 译）
建筑自然通风设计计算技术导则Guideline for designing natural ventilation
前言 根据贵州省住房和城乡建设厅《关于下达<贵州自然通风建筑导则>编制任务的通知》（黔建科通〔2015〕151号）的要求，编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考国内外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制定本导则。 本导则主要技术内容是：1.范围；2.规范性引用文件；3.术语和定义；4.计算方法；5.自然通风量常用计算方法。 本导则由贵州省住房和城乡建设厅负责管理，由东南大学负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送东南大学（地址：南京市玄武区四牌楼2号东南大学动力楼401，邮政编码：210096）。 本导则主编单位：东南大学 贵州中建建筑科研设计院有限公司 本导则参编单位：贵州省建筑节能工程技术研究中心 本导则主要起草人员：钱华高迎梅郑晓红钟安鑫潘佩瑶李新刚黄巧玲漆贵海 周琦杜松李洋李金桃雷艳赖振彬王翔刘建浩 李元 本导则主要审查人员：向尊太陈京瑞杨立光胡俊辉董云王建国唐飞叶世碧 龙君
1 总则 (1) 2 术语和符号 (2) 2.1术语 (2) 2.2 符号说明 (2) 3 计算方法 (4) 3.1 一般规定 (4) 3.2 自然通风应用潜力 (4) 3.3 自然通风原理 (6) 3.4 自然通风策略 (8) 3.5 自然通风的设计计算步骤 (11) 4 自然通风量常用计算方法 (14) 4.1 理论分析方法 (14) 4.2 多区模型 (14) 4.3 计算流体力学（CFD） (14) C (16) 附录A：风压系数 p 附录B：有效热量法 (18)
建筑的自然通风设计 摘要：自然通风是建筑节能设计的重要内容，风压和热压是自然通风的基本原理。在建筑设计中，通过地形利用、布局改善，以及天井、开口等形体设计，能够有效组织建筑室内通风。岭南民居中“天井—冷巷—厅堂”体系是自然通风设计的成功经验。 关键词：自然通风；建筑布局；地形；天井；开口设计 正文：自然通风是建筑中常见的降温和防潮措施，我国传统建筑中的底层架空、开阔窗户，深远挑檐以及大坡度屋面设计，能够有效促进室内外空气循环，是建筑与自然相适应的朴素经验。随着现代建筑科技的发展，机械通风逐渐取代自然通风，并增强人类调节建筑室内温湿度的能力。然而，机械通风技术能耗较大，据统计建筑取暖、空调能耗约占建筑总能耗的60%[1]，如何优化建筑布局及平立面设计，运用自然通风技术，低碳经济可持续的改善建筑室内热工环境是一项重要课题。 一.自然通风原理 风是空气在压力作用下的水平运动，建筑室内外形成压力差是自然通风的关键。风压和热压都能形成压力差。 1.风压自然通风 自然界的风作用在建筑物上会产生压力差。当风吹到建筑物上时，在迎风面上，由于空气流通受阻，部分空气的动能转化为静压，使迎风面气压大于大气压，形成正压区。在建筑物背面或两侧，由于气流旋绕，风速加大，气压小于大气压，形成负压区。如果在建筑维护结构上设置窗口，气流就会从正压区流向负压区，形成自然通风。2.热压自然通风 空气受热后温度升高，密度降低；相反，空气遇冷后温度则降低，密度则增加。热空气上浮，冷空气下沉，就会产生空气对流，形成自然通风。当室内温度高于室外温度时，室外空气密度较大而下沉，并通过建筑下部的门、窗口流入室内，同时将较轻的空气从建筑上步的窗口排出。进入室内的空气被室内温度加热后，变轻上升，被新流入的室外空气排出。因此，室内外空气自下而上形成自然通风。 二.建筑布局策略 1.地形利用 地形能够影响局部区域的温度和气流，建筑适应地形布局，能够改善自然通风环境。
论建筑设计中的自然通风 李 涛 韦 佳 (东南大学建筑学院 南京 210096) 摘 要:在能源消耗与日俱增和世界资源日益匮乏的今天,风力资源的利用,越来越得到人们的关注。依据自然通风的原理,通过分析国内外著名生态建筑中所采用的自然通风技术,比较了其各具特色的通风技术,着重论述了建筑物中设置中庭与风塔对于加强通风效果的作用。然后结合国情,提出了一些对于风能利用方面的、具有可操作性的通风处理方法,目的是针对建筑设计实践中的自然通风问题起到实际指导意义。 关键词:自然通风 风压 热压 中庭 风塔 NATURAL VENTI LATION IN ARCHITECTURAL DESIGN Li Tao Wei Jia (Architectural College of S outheast University Nanjing 210096) Abstract:As present energy consumption multiplies daily and world resources are gradually deficient,wind power resources step by step gain public attention1According to natural ventilation principle,analyses the use of technologies is analyzed and their qualities are compared,which are used for outstanding domestic and foreign ecological architectures1It is also discussed the set up of atrium and wind ventilator in buildings with regard to strengthen ventilation effects1Link to domestic conditions,at last some operable ventilation-management methods based on wind energy utility’s aspect are proposed,aiming at giving practical guide to natural ventilation problems in architectural designs1 K eyw ords:natural ventilation wind-induced pressurization thermal pressure 风,是人类古老的朋友。远古时期,先民们就在生活实践中摸索出各种方法来充分利用风能使生活环境变得更为舒适,同时又避免风的不利影响。长久以来,人们积累了丰富的经验,不同地理和气候条件都有自己的一套相应的通风措施,利用风来使室内变得凉爽和舒适。从中国传统勘舆中的“藏风聚气”到古代中东地区招风塔和招风斗,都充分体现了各国人民在利用自然风方面的聪明才智。然而,令人惋惜的是自工业革命后,随着科技的日新月异,这方面的许多传统技术逐渐被人们抛之脑后。直到能源消耗与日俱增、世界资源日益匮乏的今天,生态技术在建筑设计中的应用越来越受到重视,人们才开始重新研究如何利用风来取得降低能耗的效果,同时更大限度地为人们提供健康舒适的室内环境。 1 自然通风 建筑内部的通风条件是决定人们健康、舒畅的重要因素之一。它通过空气更新和气流的生理作用对人体的生物感受起到直接的影响作用,并通过对室内气温、湿度及内表面温度的影响而起到间接的影响作用[1]。通常认为,自然通风的作用具有三种不同的功能[2]:第一,健康通风,即保证室内空气质量IAQ;第二,热舒适通风,即增加体内散热,以及防止由皮肤潮湿引起的不舒适以改善热舒适条件;第三,降温通风,即当室内气温高于室外的气温时,使建筑构件降温。据测定,室内外温差大时,开窗10～15分钟可完全换气一次;温差小时,大约半小时可交换一次。 自然通风最基本的动力为风压和热压。通常的作法为利用建筑物外表面的风压,利用室内的热压,以及风压与热压相结合。 111 利用风压实现自然通风 第一作者:李 涛 女 1979年出生 硕士研究生 收稿日期:2005-11-20 所谓风压,是指空气流受到阻挡时产生的静压。当风吹向建筑物正面时候,受到建筑物表面的阻挡而在迎风面上静压增高,产生正压区,气流再向上偏转,同时绕过建筑物各侧面及背面,在这些面上产生 79 Industrial Construction Vol.36,Supplement,2006 工业建筑 2006年第36卷增刊
自然通风方式的设计要求 1.放散热量的工业建筑，其自然通风量应根据热压作用按《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003）附录F的规定进行计算。 2.利用穿堂风进行自然通风的厂房，其迎风面与夏季最多风向宜成60度~90度角，且不应小于45度角。 3.夏季自然通风应采用阻力系数小、易于操作和维修的进、排风口或窗扇。 4.夏季自然通风用的进风口，其下缘距室内地面的高度不应大于1.2m。冬季自然通风的进风口，当其下缘距室内地面的高度小于4m时，应采取防止冷风吹向工作地点的措施。 5.当热源靠近工业建筑的一侧外墙布置，且外墙与热源之间无工作地点时，该侧外墙上的进风口，宜布置在热源的间断处。 6.利用天窗排风的工业建筑，符合下列情况之一时，应采用避风天窗：（1）夏热冬冷或夏热冬暖地区，室内散热量大于23W/m3时。 （2）其他地区，室内散热量大于35W/m3时。 （3）不允许气流倒灌时。 注：多跨厂房的相邻天窗或天窗两侧与建筑物邻接，且大于负压区时，无挡风板的天窗，可视为避风天窗。 7.利用天窗排风的工业建筑，符合下列情况之一时，可不设避风天窗：（1）利用天窗能稳定排风时。 （2）夏季室外平均风速小于或等于1m/s时。
8.挡风板与天窗之间，以及作为避风天窗的多跨工业建筑相邻天窗之间，其端部均应封闭。当天窗较长时，应设置横向挡板，其间距不应大于挡风板上缘至地坪高度的3倍，且不应大于50m。在挡风板或封闭物上，应设置检查门。挡风板下缘至屋面的距离，宜采用0.1~0.3m。 9.不需调节天窗窗扇开启角度的高温工业建筑，宜采用不带窗扇的避风天窗，但应采取防雨措施。
现代建筑设计中的自然通风 摘要：自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，它具有节能、改善室内热舒适性和提高室内空气品质的优点。文章从建筑师的角度出发，阐述了在现代建筑设计中，如何通过建筑上的措施，来实现良好的自然通风效果，以期能够引起建筑师对自然通风技术的重视。1.现代建筑对自然通风的重新认识 自然通风是指利用空气的密度差引起的热压或风力造成的风压来促使空气流动而进行的通风换气。这是一项传统的建筑防热技术，在世界各地的传统民居中，得到了广泛的应用。在湿热地区，我们看到的传统民居往往有这样的外表：建筑都有开阔的窗户；采用轻便的墙体；深远的挑檐；高高在上的顶棚并且设置有通风口；建筑往往架空，以避开地面的潮气和热气，采集更多的凉风……这样形象的背后，隐藏着劳动人民对利用自然通风技术的朴素观念。自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，是人类历史上长期赖以调节室内环境的原始手段。 空调的产生，使人们可以主动的控制居住环境，而不是象以往一样被动的适应自然；空调的大量的使用，使人们渐渐淡化了对自然通风的应用。而在空调技术得以普及的今天，迫于节约能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下，全球的科学家不得不重新审视自然通风这一传统技术。在这样的背景下，把自然通风这一传统建筑生态技术重新引回现代建筑中，有着比以往更为重要的意义：自然通风不仅能够有效的实现室内环境的降温，还能够节约常规能源、减少环境污染，同时还能够极大的改善室内环境品质。 2.现代建筑设计中实现自然通风的方式与分析 建筑物中的自然通风在实现原理上有由“风压”和“热压”引起的空气流动。在实践中，往往由于条件所限制，单纯利用风压或热压不能满足通风需要，因此又可以有风压和热压结合，甚至采用机械辅助自然通风。 传统的热带民居已经为我们积累了大量自然通风的宝贵经验。现代建筑中对自然通风的利用不局限于传统建筑中的开窗、开门通风，而是需要综合利用室内外条件，在实现上有了更丰富的技术措施和更严格的舒适条件的限制。在建筑设计阶段就开始有意识的根据建筑周围环境、建筑布局、建筑构造、太阳辐射、气候、室内热源等，来组织和诱导自然通风；在建筑构件上，通过门窗、中庭、双层幕墙、风塔、屋顶等构件的优化设计，来实现良好的自然通风效果。下面介绍并浅析适用于现代建筑的一些自然通风方式。
1. 主厂房通风 1.1汽机房通风 本工程汽机房布置2台出力为350MW的汽轮发电机组，除氧器露天布置散热量为：Q=2x2280000 =4560000 W 采用自然进风、屋顶通风器自然排风的通风方式 汽机房自然通风量校核计算详见： 根据工程情况，设屋顶通风器：4.5米喉口， 36mX2台机组=72m
原始设计参数 表1.1-1 夏季大气压P(hPa)972.3夏季室外通风计算温度t w(o C)33 进风温度t j(o C)33对应室外进风计算温度的空气容重Υw(kg/m3) 1.107进排风温差(o C)8 排风温度t p(o C)41对应排风计算温度的空气容重Υp(kg/m3) 1.079作业地带温度t g(o C)35 室内平均温度t n(o C)38对应室内平均计算温度的空气容重Υn(kg/m3) 1.089ρ=ρ0*(T0*P/P0/T)
表1.1-2序号散热量/每台机 合 计 12280000 45600003456000042032000518360006 1883000 式中: G=3.6Q/(1.01*(t p -t j )) 表1.1-3h 流量系数开窗面积(m) μ(m 2)27005251进风体积L j (m 3/h)排风体积L p (m 3/h)名 称L j =G/r j ，L p =G/r p 汽机房通风所需通风量计算 开窗面积及窗扇形式 窗号窗 扇 形 式 主厂房内设备散热量(W)主厂房内散热量总计Q(W)主厂房内自然通风量G(kg/h)1 2.70 固定百叶窗0.525115528.40固定百叶窗0.525194315.30对开窗加中悬窗0.62254 33.20屋顶自然通风器 0.84 324 72 4.5
关于建筑设计中的自然通风分析 发表时间：2018-10-01T17:07:39.867Z 来源：《基层建设》2018年第26期作者：姚建顺 [导读] 摘要：随着人们生活水平的不断提升，对建筑物室内舒适度也提出了更高要求。 杭州余杭建筑设计院有限公司浙江杭州 311100 摘要：随着人们生活水平的不断提升，对建筑物室内舒适度也提出了更高要求。建筑物自然通风是否良好，对人的舒适度有着直接影响，所以在建筑设计中，应充分重视其自然通风。结合实际情况，积极引用更新颖的设计理念与技术手段，有机整合传统风能相关原理、技术与建筑物设计，进而获得最佳化的建筑物自然通风效果。 关键词：建筑设计；自然通风；技术手段 前言：在日常生活中，自然通风非常重要，良好的自然通风，不仅能够使得室内空气质量得到有效改善，也可以给人们营造出更温馨的居住环境，且住宅内若能够实现自然通风，不仅有助于大量能源的节约，也可以在一定程度上给周围环境带来一定的保护作用，因此，为了给人们提供更优质的室内空间，其建筑设计人员应整合现有资源，通过更新颖、适合的通风设计来为人们构建更科学合理的建筑环境，也以此来促进建筑整体设计质量、效果的大幅度提升。 一、自然通风作用与环境条件 （一）自然通风作用 建筑物的通风环境是否良好，对人们日常生活、工作的健康、舒适度有着直接影响，同时，也是影响建筑能耗的一项重要因素。就目前来看，自然通风的作用主要体现在以下几个方面：首先，合理的通风，可以通过对流来讲室内空气中过多的热量带走，进而有效使得室内空气温度得到有效降低；其次，可以有效加速人体表面皮肤汗液的挥发，使得人体舒适感的不断提升，同时，建筑围护结构、外界的热交换速度也会随之不断提升，从而有效降低给室内带来的热辐射；再者，有助于室内原来污浊空气的更新，为室内空气洁净度提供有力保证，真正达到健康卫生的标准；最后，良好的通风环境，可以有效减少外部污染空气给建筑环境带来的不利影响，能够实现对引入新鲜空气的选择，进一步改善室内空气质量。因此，为了将自然通风的优势特点充分发挥出来，在建筑设计中其设计人员应给予足够重视与深入探究。 （二）环境条件 自然通风的形成往往都离不开当地气候条件、地理环境因素的有力支持，。在进行建筑自然通风设计之前，应对当当地的温度情况、风力风场，以及大气稳定度和污染情况等诸多方面做出全面了解。且还要考虑到，自然通风的形成通常都会受到建筑物、风的双重影响，因此，除了风具体状况的全面把握之外，还要系统的考察、总结建筑物所处韩静、地形地势的具体情况。同时，相对来讲，建筑物中的高层建筑一般都拥有更加明显的优势，主要是因为高层建筑的地理位置相对较高，上方拥有着良好的空气质量，以及流畅的通风。且经过相关调查了解到，在同一建筑物内，高层空气一般都要比地层质量好，且清洁度也较高。因此，尤其是对于高层建筑来讲，应充分重视、科学利用自身的高层优势，优化自然通风设计。 二、建筑设计中自然通风的分析 一是，基于风压形成的自然通风。风压主要强调的是，在受到外物阻挡时，空气气流产生的静压。在风面正对着建筑物吹袭时，建筑物表面会给予阻挡，而这股风正处于迎风面上，静压会随之不断增高，产生了相应的正压区，此时，气流再向上偏转时，会形成一定的负压差。风压就是通过合理利用建筑被封面、迎风面产生的压力差，在这种压力差作用下，室内外空气中，压力高的一侧会流向压力低的一侧，且这种压力差与建筑、风的夹角，四周建筑布局，以及建筑形式等因素有着密切联系，在具体设计中，其工作人员应对上述因素、原理等内容作出综合分析与准确把握。 二是，基于热压形成的自然通风。风压与热压是促进自然通风的主要力量，一般情况下，当室内、室外在气压上形成一定差异的时候，气流就会随着这一差异进行流动，进而形成自然通风，促进室内空气的不断流动，让居住者充分感受到室内的通风气爽。与电气通风相比，自然通风不仅更加健康、舒适，也更加经济。通常，通风口的合理设置也能够在一定程度上促进通风，促进自然通风效果的不断增强。就目前来看，可能给热压通风带来影响的因素有很多，如，两窗孔的高差、位置，以及室内空气密度差等，都会带来不同程度的影响。在建筑设计过程中，引用的方法也有很多，比如，在建筑物内部进行多层竖向井洞的贯穿就是一种极为有效的方式，通过合理有效通风方法的引用来获得良好的空气流通。实现建筑隔层空气的流通，向室外排除热空气来获得良好自然通风，有效促进空间交换。热压式自然通风与风压式自然通风相比，对外部环境拥有较高的适应能力。 三是，热压与风压共同作用而形成的自然通风。通过风压、热压产生的共同作用也能够实现良好的自然通风，受到风压、热压的同时作用，建筑物会在相关压力作用下，受到风力的各种作用，进而使得风压通风、热压通风之间相互交织、促进，实现良好通风。通常情况下，建筑物较为隐蔽的地方都需要实现良好通风，而其风向的流向一般也是在风压、热压共同、相互作用下形成的。 四是，机械辅助式自然通风。在建筑事业高速发展，以及现代技术不断更新、广泛应用背景下，现代化建筑楼层也越来越高，面积也随之不断拓展，因此，良好自然通风的实现具有较强的必要性，但同时也需要面对、解决一个难题，就是通风路径越来越长，进而导致空气极易受到建筑物的重重阻碍，所以，不得不面对的一个现实问题，就是单纯的通过自然风压、热风一般是难以获得理想的通风效果。另外，在自然通风方面，还需要考虑的一个问题时，随着社会的高速发展，自然环境的恶化程度也随之不断提升，对于周围环境较为恶劣的地区来讲，良好的自然通风也极易将劣质的空气带到室内，进而造成一定的室内空气污染，给居住者的身体健康带来不利影响，因此，在建筑设计中，应重视腐竹自然通风的恰当引用，为室内空气净化带来积极促进作用，这样不仅能够获得理想的室内通风效果，也不会给居住人员的身体健康带来不利影响。 三、自然通风设计应考虑的几点注意事项 基于建筑物用途不同，自然通风设计也存在一定差异。例如，商场大厦这类公共建筑物，每天会拥有巨大的人流量，热压通风一般都是其最适合的通风方式，但同时，其又需要对面积大的情况作出充分考虑，因此，在热压通风无法有力支撑整个建筑物时，就需要考虑通过机械设备的恰当引用来实现辅助通风。不同地区的建筑物，采用的自然通风设计也存在一定差异。例如，热带地区，在自然通风设计上，建筑通风策略是其要首先考虑的。在寒带、温度相对较低的地区，一般都需要较高的热能，因此，室内通风设计中，只要确保室内空气质量即可，避免过多热能量产生而导致浪费。对于建筑物来讲，除了对自然通风设计的不断优化，还应与时俱进，重视一系列高科技与
建筑设计中对自然通风的探讨 王 玲1 王丽洁2 马士宾 1 (11河北工业大学土木工程学院,天津 300401;21河北工业大学建设与艺术设计学院,天津 300401) 摘 要:通过建筑设计实现的自然通风,不但能使建筑获得良好的室内环境条件,而且具有节约能源、造价低廉的特点。介绍在建筑设计中实现自然通风的几种技术;探讨建筑布局、建筑平面、建筑剖面与建筑构件在实现建筑自然通风中的作用与方法。 关键词:建筑设计;自然通风;技术 DISCUSSION ON NATURA L VENTI LATION IN A BUI LDING DESIGN Wang Ling 1 Wang Lijie 2 Ma Shibin 1 (11School of Civil Engineering ,Hebei P olytechnic University ,T ianjin 300401,China ;21School of Architecture and Arts Design ,Hebei P olytechnic University ,T ianjin 300401,China ) Abstract :I t aims to realize a natural ventilation by building design ,which not only im proves a g ood indoor environment condition ,but als o saves the energy s ource and reduces the cost.I t is described several technologies realizing a natural ventilation in building design ,and researched the method and function of the building outline ,building plan ,building section and building com ponent in realizing the building ’s natural ventilation.K eyw ords :building design ;natural ventilation ;technology 第一作者:王玲,女,1976年8月出生,讲师,博士研究生。 E -mail :wlark @https://www.doczj.com/doc/0011178735.html, 收稿日期:2009-04-10 自然通风是指利用建筑内外风力或热压造成的 风来促使空气流动而进行的通风换气。自然通风的作用体现在两方面:第一,实现有效的被动式制冷。这意味着在不消耗不可再生能源的情况下,降低室内气温,带走潮湿空气,并以气流降低皮肤温度,达到人体热舒适。第二,提供新鲜、清洁的自然空气,以维持室内空气的卫生,有利于人的生理和心理健康。建筑通风的设计方法,是以建筑设计配合室外通风条件,提高室内有效风速,从而达到通风换气的目的。如今,空调的使用,人们可以主动地控制居住环境,而不是被动地适应自然;也使人们渐渐淡化了对自然通风的重视。在全球能源与资源短缺、环境严重破坏时,建筑师将不得不重新审视自然通风这一传统技术。 通过建筑设计等传统的建筑通风技术,不但能使建筑获得良好的自然通风,而且具有节约能源、造价低廉的特点。长久以来,人们积累了丰富的经验,不同地理位置和气候条件都有相应的通风措施,利用风来使室内变得凉爽和舒适。从中国传统勘舆中的“藏风聚气”到古代中东地区招风塔和招风斗,都充分体现了各国人民在利用自然风方面的聪明才智。这些传统的技术较好地适应了当地的自然环境与气候条件。这些技术至今仍然值得借鉴,一些建 筑师在现代建筑中也发展了传统的自然通风技术。1 建筑布局与自然通风 建筑布局是建筑设计的前期工作,对自然通风的效果影响很大。建筑群的布局方式一般有以下5种:并列式、错列式、斜列式(统称为行列式)、周边式和自由式。各种布局对建筑自然通风的效果不同,在设计中应予以注意。高低建筑、长短建筑相结合的不同布局、建筑布局不同的疏密关系以及建筑院落开口的方向等等也都会对建筑的自然通风带来一 定的影响[1] (图1)。2 建筑平面与自然通风211 设置天井进行自然通风 我国地域辽阔,南北的气候条件及地理环境差异极大,却在居住形态上都脱离不了“院”的干系,基本上都可以概括为“合院式”民居。“院”是中国传统建筑的灵魂,建筑平面中的“院”创造了良好的建筑通风。如广东的“竹筒屋”中天井的设置,增强了自 5 5Industrial C onstruction V ol 139,N o 19,2009 工业建筑 2009年第39卷第9期
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0011178735.html, 建筑自然通风设计及屋顶的应用 作者：孙彩凤;魏久明 来源：《价值工程》2010年第04期 摘要:结合自然通风的基本原理和一些实践经验,分析了现代建筑自然通风系统设计的若干限制条件。 Abstract:Based on the basic principles and the practical experiences of the natural ventilation, the thesis analyzes the design and restrictions of the construction of natural ventilation. 關键词:现代建筑;自然通风;原理;条件;因素 Key words:modern construction;natural ventilation;principles;condition;factors 中图分类号:TU22 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0192-01 1 自然通风的原理与模式 建筑的自然通风从动力来源上可分为完全自然通风和机械辅助自然通风两种模式。完全自然通风是由来自室外风速形成的“压差”和建筑表面的洞口间位置及温度造成的“温差”形成的室内外空气流动。按照热力学原理,建筑室内温度有沿高度逐渐向上递增的特点。该特点是建筑 随层高增加而使上下之间温差加剧的主要原因,设计师也经常利用这一点,挖掘建筑自然通风的潜力。机械辅助自然通风是利用温差造成的热压和机械动力相结合而形成的室内外空气对流。与完全自然通风相比,虽然建筑内局部作为辅助动力的机械装置要消耗一定的能源,但通过这种装置重新组织气流,甚至在局部“强迫”气流改向,可以使自然通风达到更好的效果。在这两种通风模式中,屋顶都是形成温差,组织气流的重要环节,在整个自然通风系统中起着重要作用 2 自然通风系统设计中的限制性条件 2.1 室内得热量的限制。应用自然通风的前提是室外空气温度比室内低,通过室内空气的通风换气,将室外风引入室内,降低室内空气的温度。很显然,室内、外空气温差越大,通风降温的效果越好。对于一般的依靠空调系统降温的建筑而言,应用自然通风系统可以在适当时间降低空 调运行负荷,典型的如空调系统在过渡季节的全新风运行。对于完全依靠自然通风系统进行降 温的建筑,其使用效果则取决于很多因素,建筑的得热量是其中的一个重要因素,得热量越大,通过降温达到室内舒适要求的可能性越小。现在的研究结果表明,完全依靠自然通风降温的建筑,其室内的得热量最好不要超过40W/m2。
建筑设计中的自然通风分析 发表时间：2018-12-13T12:10:49.290Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第23期作者：苏振 [导读] 在人们的发展过程中，能源是我们必不可少的产品，随着人们利用能源的手段逐渐增多 苏振 石河子建筑规划设计研究院（有限公司）新疆石河子 832000 摘要：在人们的发展过程中，能源是我们必不可少的产品，随着人们利用能源的手段逐渐增多，能源为人类做出的贡献也越来越大，但是能源并不是无限的，特别是对于当前的不可再生资源的使用，只能越用越少，因此需要提高建筑的节能效果，达到减少能源消耗和环境保护的目的。本文对自然通风在住宅建筑设计中的应用进行了详细分析，指出了建筑中自然通风的技术原理，并就自然通风如何在建筑设计中的应用进行了详细分析。 关键词：建筑设计；自然通风；原理；应用分析 引言 随着空调的越来越多，加大了能源的消耗，空调用电导致了夏季用电高峰期的出现。于此同时，空调的普遍使用，对人类的身体健康产生了负面影响。减少空调危害的方法之一就是进行自然通风。进行自然通风，是为了给人们提高新鲜的空气。建筑进行自然通风，可以大大降低空调能源的消耗，进而减少因空调而产生的生产CO2;对人类而言，自然通风可降低空调病以及各种疾病的发病率。因此，将现代建筑设计为自然通风格局进行自然通风显得尤为重要。 1自然通风的概念及功能 自然通风是指利用空气之间的密度差引起的热压或者风力形成的风压来引发空气的流动，从而实现室内的通风换气。作为一种传统的降热技术，自然通风现已被广泛应用于各类建筑设计中。相较于空调等制冷设备，自然通风能够通过更新空气和气流的方式调节室内温度，以此来影响人体的官能感受。此外，自然通风还具有多样化的功能；（1）可以改善室内的空气质量，提升人民的生活品质；（2）自然通风利用得天独厚的自然条件，能够保障人们的舒适通风，使得人们在通风的过程中，既散去了体内的热量，又能防止人体由于空气潮湿而产生一些不舒适症状，保障人们的生理和心理的健康；（3）自然通风可以对建筑构件进行降温，在室外气温低于室内气温时，开窗15min左右就可以换气1次，从而实现建筑构件的降温通风。 2建筑自然通风原理分析 2.1利用风压 所谓风压，是指在空气流动时，垂直作用在平面上的静止压力，在建设设计中体现为，由于建筑物的阻挡作用，使迎风面的气流堆积，从而增大表面静压，而背风面和侧风面则由于空气涡流作用，使得表面静压降低，进而形成建筑不同位置处的压力差，通过此压力差，便可以实现空气的自然流通。因此在建筑设计之中，可以设置局部横向通风道，并基于所要涉及的空气流动方向，进行通风道的敞开与关闭设计，实现建筑的自然通风。 2.2利用热压 在建筑设计之中，热力学也有充分的体现，当建筑物的室内和室外存在温度上的差异时，便会导致空气密度的变化和差异，从而导致空气产生压力差，进而实现空气的自然流通，这种现象被称为“烟囱效应”，也是建筑自然通风中常用的一种手段。具体来说，当建筑内部的温度上升，将会使其密度降低，从而产生向上运动的趋势，此时通过预先设置的排风口，将可以实现空气的流动，再利用室外密度较大的空气流入室内，便可以实现空气的循环流动。 2.3风压与热压相结合 利用风压和热压进行自然通风是建筑设计中常用的手段，如果将二者结合起来，将会更好地实现建筑自然通风的功能。利用风压和热压相结合的通风设计，可以将二者的效果叠加，从而更好地提升建筑通风效果。对于特定的建筑物，若要进行风压与热压相结合的通风设计，需要建筑设计师对建筑进行科学合理设计，从而实现高效的自然通风，改善空气品质。 2.4机械辅助进行的自然通风 当风压和热压不能完全满足建筑通风的要求时，例如对于大型建筑物，由于体型大，通风道长，难以实现空气的对流，因此需要借助机械辅助进行通风。体现为自然通风为主，机械通风为辅的通风模式。利用循环甬道，可以实现大面积的室内通风效果。这种方式虽然需要消耗一定能源，但仍以自然通风为主，并且其带来的通风效果更加良好。 3自然通风在建筑设计中的应用要点分析 3.1合理设计建筑的布局和形状 从生态方面来说，阳光与风向是影响建筑布局的2个重要因素，而建筑布局又对建筑的自然通风影响较大，因此，设计人员应根据建筑当地的阳光与风向条件，合理控制建筑的布局和形状。建筑设计师在设计建筑的自然通风条件时，不光要考虑太阳能对单体建筑的辐射问题，还应该尽量使建筑的法线与夏季风的主导风向保持一致。如果是建筑群的话，布局中的建筑法线则要与风向保持一定的角度，以便减小建筑背后的漩涡区，更好地实现后排建筑的通风。在建筑群中，前排的建筑对后排建筑的通风效果影响很大，因此，在群体建筑的整体布局中，还要根据当地的实际情况对整体建筑的形体、高度、宽度等进行一定的控制，不要让前排的建筑物妨碍后排建筑物的通风效果。 3.2利用树木合理加强自然通风 合理布置建筑风口处的树木也是加强建筑自然通风的一个好办法。如果建筑通风口处的前排树木比较高，后排树木比较矮，那么空气就会受到高树木的阻挡，气压就会从建筑的上方穿过，自然通风的效果不佳；如果将矮的树木放在前排，高的放在后面，那么空气气流穿过较矮的树木时由于受到较高树木的阻挡，从而形成一定的气压差，促进空气的自然流通。 3.3建筑围护结构的开口设计 房间的开口大小以及开口位置会对风速以及进风量产生直接的影响。房间的进风口越大，则室内外空气的流通区域就越大，进风量也就随之变大；当进风口小时，空气的流速就会增加，流通场地就会变小，所以并不是进风口越大越好，进风口的大小要根据建筑的比例进
关于建筑设计中对自然通风的研究 人们生活水平的不断提高，致使人们对建筑物室内的舒适度的要求也越来越严格。建筑物的自然通风效果的好坏会直接影响到人的舒适度。因此，对建筑物自然通风的设计尤为重要。本文对建筑设计中的自然通风进行研究，剖析建筑物自然通风的机理，使传统风能相关原理及技术与建筑物的设计相结合，达到建筑物自然通风的最佳化。 标签：建筑设计；自然通风；机理；应用 1、自然通风的功能 建筑内部的通风条件是决定人们健康、舒畅的重要因素之一。它通过空气更新和气流的生理作用对人体的生物感受起到直接的影响作用，并通过对室内气温、湿度及内表面温度的影响而起到间接的影响作用。通常认为，自然通风的作用具有三种不同的功能：第一，健康通风，即保证室内空气质量IAG；第二，熱舒适通风，即增加体内散热，以及防止由皮肤潮湿引起的不舒适以改善热舒适条件；第三，降温通风，即当室内气温高于室外的气温时，使建筑构件降温。据测定，室内外温差大时，开窗10～15分钟可完全换气一次；温差小时，大约半小时可交换一次。 2、自然通风的机理 2.1通过风压来实现自然通风 完全自然通风，是根据室外风速给室内外温度造成温差，产生空气流动而形成的。大气的压差是导致风形成的原因。如果风在前进的过程中遇到障碍物，如树或房子，就会发生能量的转变。由于通过阻碍物而产生的压力差，导致空气从室外的窗缝及空隙进入室内，再从将室内的空气从另一面排出，这就形成了完全自然通风。建筑物四周的风压与其几何造型、建筑对于风来的方向、速度和建筑四周的自然地势有关。 2.2通过热压来实现自然通风 风压和热压是促进自然通风的力量，通常而言，当室内与室外的气压形成差异的时候，气流就会随着这种差异进行流动，从而实现自然通风，促进室内空气的流通，使居住者感到居住适宜，通风气爽。自然通风五一是相对于电器的通风更加健康、更加经济、更加舒适的通风方式。有时候通风口的设置对于促进通风也具有重要的作用，有助于加强自然通风的实施效果。影响热压通风的因素有很多种：窗孔位置、两窗孔的高差和室内空气密度差都是重要的因素。在建筑设计实施的过程中，使用的方法有很多，例如建筑物内部贯穿多层的竖向井洞也是一种重要的方法，通过合理有效的通风方法实现空气的流通。
居住建筑自然通风设计参考方法 D.1 小区自然通风设计 D.1.1 应采取定性设计、软件模拟和布局调整的方式进行小区自然通风设计，使小区自然通风利用效果达到本规范第4.0.2条的要求。 1 自然通风定性设计是指依据项目所在位置通风时段的主导风速和风向，考虑建筑物对气流的阻挡与引导作用，以有利于小区气流流动顺畅为原则，定性地布置建筑物。 2 自然通风软件模拟设计是指应用计算流体力学（CFD）软件，对小区自然通风进行定量的模拟设计。 3 布局调整设计是指根据自然通风软件模拟结果调整小区内的建筑布局和建筑形态，使小区整体有利于自然通风。进行布局调整后，应通过自然通风软件模拟确认布局调整后的自然通风利用效果。 D.1.2 采用自然通风软件模拟设计时，应以项目所在地点10米高度处通风时段的主导风速和风向为气象边界条件，按式D.1.2的规定采用梯度风设置来流风速。 V＝V0（H/10）α （D.1.2） 式中：V——项目所在地点任一高度的平均风速，m/s； V0——项目所在地点10米高度处通风时段主导风
向的风速，m/s； α——地面粗糙系数，可按表B.1.2选取。 表D.1.2 我国地面粗糙度类别和对应的地面粗糙系数α值 D.2 建筑单体自然通风设计 D.2.1 应在小区自然通风设计完成的基础上，进行建筑单体自然通风设计。建筑单体自然通风设计应对各套型分别进行，设计内容包括套型平面布置、开窗位置、开窗方式、外窗可开启面积等内容。 1 明确项目的套型类别； 2 根据小区自然通风模拟结果，确定建筑单体各个立面的风压分布； 3 根据建筑单位各个立面的风压分布，以有效利用风压通风为原则，合理设置合理布置套型的开窗位置和开窗大
建材与装饰２００８年１月下旬刊 对建筑物自然通风设计的探讨 杨玲 （江门市建筑设计院） １自然通风 建筑内部的通风条件是决定人们健康、舒畅的重要因素之一。它通过空气更新和气流的生理作用对人体的生物感受起到直接的影响作用，并通过对室内气温、 湿度及内表面温度的影响而起到间接的影响作用［１］。通常认为，自然通风的作用具有三种不同的功能［２］：第一，健康通风，即保证室内空气质量ＩＡＱ；第二，热舒适通风，即增加体内散热，以及防止由皮肤潮湿引起的不舒适以改善热舒适条件；第三，降温通风，即当室内气温高于室外的气温时，使建筑构件降温。据测定，室内外温差大时，开窗１０～１５ｍｉｎ可完全换气一次； 温差小时，大约０．５ｈ可交换一次。自然通风最基本的动力为风压和热压。通常的作法为利用建筑物外表面的风压，利用室内的热压，以及风压与热压相结合。 １．１利用风压实现自然通风 所谓风压，是指空气流受到阻挡时产生的静压。当风吹向建筑物正面时候，受到建筑物表面的阻挡而在迎风面上静压增高，产生正压区，气流再向上偏转，同时绕过建筑物各侧面及背面，在这些面上产生局部涡流，静压降低，形成负压差，风压就是利用建筑迎风面和背风面的压力差，室内外空气在这个压力差的作用下由压力高的一侧向压力低的一侧流动。而这个压力差与建筑形式、建筑与风的夹角以及周围建筑布局等因素相关。当风垂直吹向建筑正面时，迎风面中心处正压最大，在屋角及屋脊处负压最大。在迎风面上的风压为自由风速动压力的０．５～０．８倍，而在背风面上，负压为自由风速动压力的０．３～０．４倍［６］。 风对建筑物产生的作用力可以分解成一个水平的阻力和一个垂直的升力，对风压的利用往往是利用水平方向阻力来设计和组织通风的。垂直方向的力会产生伯努力效应（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ－Ｅｆｆｅｃｔ）。 例如进风面的斜屋顶，会形成巨大的抽吸力，这种形式的屋顶起到兜风的作用。如位于巴基斯坦的传统建筑屋顶的招风斗（见图１、图２），设置的越高，风速越大，建筑物的影响就越小，兜风效果越显著，同时形成了典型的民族地方特色［４］。 风压引起的另一个效应就是文丘里效应（Ｖｅｎ－ｔｕｒｉＥｆｆｅｃｔ）。气流流动时，会因为空间的收缩而引起加速，于是收缩段形成负压区。德国著名建筑师托马斯?赫尔佐格ＴｈｏｍａｓＨｅｒｚｏｇ设计的汉诺威２０００年世博会２６号馆是充分运用文丘里效应创造自然通风的典范之作。通过建筑师和工程师的密切合作，对热气流自然运动的仔细研究，以取得最大限度的自然通风，使得如此巨大的室内空间中机械通风被减到最小。其夏季降温措施为：①立面上的开口引入自然风；②距离地板４ｍ的玻璃通风管道将冷空气散发到展厅中；③空气吸收室内人群和机械设备等的热量后变热上升；④热空气从锯齿形屋顶的开口自然排出，空气的回流被可调节的翼片所阻挡，翼片安装在屋脊上，可根据外界风的方向调整；⑤其冬季供暖措施为事先加热后的空气直接通过管道送入室内；⑥热空气上升排出。波形屋顶的尖峰具有很强的造型感，其原型是传统工业建筑中常用的北向天窗（见图３）。在应用生态策略以节约能源、提供舒适性的同时还创造了极富表现力的建筑形象［５］。 １．２利用热压实现自然通风 烟囱使室内的烟不用机械方式而有组织的排出室外，大大改善了室内空气质量，这就是常说的“烟囱效应”（ＣｈｉｍｎｅｙＥｆｆｅｃｔ）。所谓热压通风，就是利用该原理，根据建筑内部由于空气密度不同，热空气趋向于上升，而冷空气则趋向于下降的特点，促进自然通风。热压作用于进风和出风的风口高度差，以及室内外空气温度差存在着密切的关系：高度差愈大，温度差愈大，则热压通风效果愈明显。应用烟囱效应拔风的优秀范例有很多，传统的如蒙古包的“天窗”拔风。应用烟囱效应的现代建筑包括德国ＲＷＥ大厦、英国新国会大厦、英国Ｄｅｍｏｎｔｆｏｒｔ大学的Ｑｕｅｅｎ＇ｓＢｕｉｌｄｉｎｇ等。 同时，热压通风还存在一种“漏斗效应”。根据热力学第二定律，热量由高温传向低温一侧，那么在漏斗空间中的热量传导也符合从下部传向上部的规律，即漏斗作用将会对热空气的上升起到推波助澜的效果，有效的加剧热量的上升扩散［５］。尼肯?塞克（ＮｉｋｋｅｎＳｅｋｋｅｉ）设计的日本Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ电子公司的信息传播中心大厦中，建筑沿南北方向进深层层退台，内部配置了一个梯形状倾斜的中庭（见图４）。新鲜空气通过中庭下部的窗户进入过滤器后，再散发到室内。从窗户下吸入的冷空气可以冷却整个结构体系，以减少整个建筑空调系统的负荷。办公空间可以向中庭完全开放，在需要的时候亦可以通过卷帘部分或全部围合起来。就算 摘 要：随着科技的日新月异，对风能利用的许多传统技术逐渐被人们抛之脑后。 直到能源消耗与日俱增、世界资源日益匮乏的今天，人们才开始重新研究如何利用风来取得降低能耗的效果。本文通过对国内外著名生态建筑中所采用的自然通风技术例子，提出了一些对 于风能利用方面的处理方法，供同行参考。 关键词：建筑设计； 自然通风设计图１巴基斯坦传统民居外观 ［４］图２巴基斯坦传统屋顶通风原理 ［４］ 图３托马斯?赫尔佐格设计的汉诺威２０００ 年世博会２６号馆剖面通风示意［５］ 建筑与规划设计 ?２６?
关于建筑设计与自然风的研究 发表时间：2016-12-26T14:15:37.337Z 来源：《基层建设》2016年29期作者：谢建美 [导读] 摘要：“绿色生态，节能环保”作为21世纪全球发展的主题之一，作为当代社会发展的重要理念，随着其向各行业的不断渗透，越来越多的行业开始践行绿色发展理念，开始积极探索各种绿色生态元素。 广东中山建筑设计院股份有限公司广东省中山市 528400 摘要：“绿色生态，节能环保”作为21世纪全球发展的主题之一，作为当代社会发展的重要理念，随着其向各行业的不断渗透，越来越多的行业开始践行绿色发展理念，开始积极探索各种绿色生态元素。本文围绕建筑设计，对自然风的设计内涵及其在建筑设计中的作用和利用技术进行分析，并结合工程实际探讨其设计效果，以期推动绿色建筑、生态建筑更快发展。 关键词：建筑设计；自然风；生态特性；利用技术 前言：建筑行业是能耗大户。据有关数据统计显示，2015年建筑行业所产生的消耗约占全国总能耗的45.3%，2016年上半年建筑能耗约占全国的44.7%，主要得益于国家政策的实施和绿色建筑理念的宣传推广，但还远远不够。在全球能源供应紧张，环境污染日益严重的严峻形势下，为了减少建筑行业能源消耗，自然风在建筑设计中的生态特性与优势得以显现。 1.自然风在建筑设计中的内涵与作用 1.1自然风的设计内涵 对于今天而言，人们对建筑设计不仅注重建筑的实用性功能，而且开始注重建筑的外观审美特性，注重建筑的精神文化内涵，建筑已成为一种文化载体和文化现象。基于自然风的建筑设计，属于生态建筑、绿色建筑范畴，因而对于其内涵的理解应侧重于文化和环境，侧重于使用者对建筑的需求。从使用者角度考虑，其对建筑的一个最基本要求就是能够自然通风换气、散热，因为保持室内空气的清新良好，对人体健康非常有益，可以提高居住舒适度[1]。由此，人们产生了对建筑的自然通风换气需求，为自然风在建筑设计的应用提供了条件。从建筑层面考虑，自然风作为一种自然元素，与建筑有着紧密的相关性，当地的风速、风向、风力等都是建筑设计中需要予以充分考虑的内容，会关系到建筑室内的环境条件与通风散热能力。从能源层面考虑，自然风属于一种清洁能源，其在建筑设计中的运用符合生态建筑、绿色建筑理念与要求，有利于降低环境污染，减少能源消耗。 1.2自然风在建筑设计中的作用 事物均具有两面性，自然风也不例外。自然风在建筑设计中的运用既有积极作用也有负面效应，这里我们只研究自然风的正向效应。自然风的积极作用主要体现在三方面，即为建筑室内提供新鲜空气；降低建筑结构储存热量，生理降温；作为风能为建筑提供清洁能源。任何用途的建筑均需要有新鲜的空气，自然风可以保证氧气量的充足，冲淡清除室内异味，降低CO2浓度[2]。结构降温利用自然风将建筑白天储存的热量在夜间释放出去，以增加夜间室内的热舒适感。生理降温通过自然风在室内的流通和形成对流，从而加快人体皮肤热量的散失，在炎热的夏季带给人一丝清凉。当前，一些风能发电项目已建成并投入运行，实现了为建筑内部供电。 2.自然风在建筑设计中的应用技术和实践应用 2.1自然风在建筑设计中的应用技术 自然风在建筑设计中的作用具体可以分为两方面，即自然通风散热和风能利用，因而建筑设计中对于自然风的利用技术主要包括自然通风系统的建设技术和风能利用技术。自然通风系统的建造技术不依靠设备或不以设备为主，仅在必要的时候辅助使用些设备，而是绝大部分均采用自然的手段来完成，以尽可能的向自然风靠近，顺应自然风的流动，实现对建筑室内空气的调节与流动换新。就当代绿色建筑、生态建筑而言，自然通风技术属于一种节能环保技术，其目前的通风方式主要有热压通风，风压通风，风压与热压相混合，机械辅助式自然通风等[3]。其中，风压通风是较常采用的一种自然通风方式，它的原理是当风吹向建筑时，建筑的迎风面和背风面会产生正、负风压，而风压压差的形成会引导自然风流通，从而实现对建筑内部的通风换气。这种通风方式不适用于高层建筑，对建筑的布局与造型也有一定的要求。风能利用技术通过借助相关机械设备，依据能量守恒原理，对风能进行收集，然后通过相应处理将其转化为机械能，最终转变为人们可以直接使用的电能。 2.2基于自然风的建筑设计实例 天津市解放南路文体中心，地上6层，地下1层，占地约13675m2，总建筑面积12439m2，建筑总高度18.6m。为践行绿色建筑、生态建筑理念，本工程项目决定优先就地取材，以减少对能源的消耗，减少运输成本，并采用自然风利用技术，以减少物化能量释放，降低对环境的破坏和污染。在建筑的整个设计过程中，设计者以低碳低能耗和提高室内环境舒适度为目标，设计的每一步骤、每一环节都渗透可持续发展理念与生态环保理念，最终确定采用近似钻石型倾斜屋顶的、双中庭式自然风设计手法[4]。即建筑正门坐北朝南，依据太阳行走路线，对南立面设计成高效节能的玻璃组织自然通风采光面，对北立面设计成双层玻璃幕墙保温系统，对西南西北设计成多智能户外遮阳系统。 首先，充分考虑当地气候特征。该市位于欧亚大陆东岸，季风盛行，属于大陆性气候，冬季绵长风大，多为西北风，夏季风小，多为东南风，年平均风速2到4m/s，适合自然通风的春秋季节短暂。为了克服自然通风时间短难题，降低冬季采暖和夏季制冷能耗，需要采取先进技术来延长自然通风的时间范围。春季应充分利用自然风风压对室内空气进行调节，若风沙较大，则需要安装空气过滤装置；夏季可以辅助使用空调、风扇等设备来加快自然风向室内的流通。秋季考虑风速较小的特点，需要结合室内布局与空间大小来借助热压组织进行自然通风。冬季应做好防风、挡风措施，因而建筑北面窗户宜少设。 其次，对建筑外观造型、表皮、立面开口、中庭等内外部空间进行设计。根据当地四季风向特点，为了满足建筑采光需求，利于稳定风压形成，对于建筑造型的设计适宜增大在南、西南和东南三个方向的立面面积[5]。同时为了实现对太阳能光伏电板的有效利用，建筑屋顶应设计成北高南低倾斜式形状。建筑表皮设计，对于西立面采用遮阳幕墙，对于北立面采用双层玻璃幕墙，屋顶面采用太阳能光伏电板形成双表皮结构形式，实现对太阳能、风能的合理高效利用。内部中庭设计大小、宽窄不同的两个，位于建筑核心位置的大中庭进深为17.6m，太阳辐射面广，升温快；贯穿建筑南部的小中庭进深为5.8m，太阳辐射面小，升温较慢，双中庭通风热量流动如图1所示。