自然通风原理在学校建筑设计中的应用与实现

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1、自然通风原理在学校建筑设计中的应用与实现　　摘要：本文主要介绍建筑中自然通风的原理，以及自然通风在学校建筑设计中的实现。　　关键词：自然通风；学校建筑设计　　　　长久以来，自然通风作为一项传统的建筑防热技术，具有节能、改善室内热舒适性和提高室内空气品质的优点，是人类历史上长期赖以改善室内环境的原始手段。过去，在湿热地带，人们就开始懂得利用了自然通风，如其建筑都有开阔的窗户、轻便的墙体、深远的挑檐、高高在上的顶棚并设置有通风口、架空的建筑等，这在一定程度上表明，人类早就开始利用自然通风来调节室内环境。　　如今，虽说空

2、调已经广泛使用，但在学校建筑大量引入空调装置并不是好事；且由于当今社会高度提倡节约能源，为了保持空气良好品质，有效控制病毒传播，在这样的背景下，把自然通风这种传统建筑生态技术应用在学校建筑设计中，有着重要的意义。　　　　1　自然通风的原理　　　　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。而完全自然通风的有两个主要的原因是风压以及室内外空气密度差。自然通风的原理有以下几点：7　　　　1．1　风压作用下的自然通风　　风的形成是由于大气中的压力差，而风压作用下则是指利用自然界风的力量使室内进

3、行通风换气。如果风在通道上遇到了障碍物，如树和建筑物，就会产生能量的转换。动压力转变为静压力，于是迎风面上产生正压(约为风速动压力的0．5～0．8倍)，而背风面上产生负压(约为风速动压力的0．3～0．4倍)。如建筑物上有门窗，风可以从迎风面的门窗吹进来，室内空气则从背风面孔口排出，就形成了全面换气的风压自然通风。但需注意的是，某一建筑物周围风压与该建筑的几何形状、建筑相对于风向的方位、风速和建筑周围的自然地形有关。　　　　1．2　热压作用下的自然通风7　　热压是室内外空气的温度差引起的，就是利用热空气上升的原理，在

4、建筑物上部设排风口，排出室内被污染的空气，吸入室外新鲜的空气。由于温度差的存在，室内外密度差产生，沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度，如果室内温度高于室外，建筑物的上部将会有较高的压力，而下部存在较低的压力。当这些位置存在孔口时，空气通过较低的开口进入，从上部流出；如果室内温度低于室外温度，气流方向相反。热压的大小取决于两个开口处的高度差和室内外的空气密度差。在设计中，可利用建筑物内部贯穿多层的竖向空腔，如楼梯间、中庭等，满足进、排风口的高度差，将建筑各层的热空气排出，使得建筑物能够具有良好的通风效果。　　　　1

5、．3　风压、热压共同作用下的自然通风　　在实际建筑中的自然通风是风压和热压共同作用的结果。只是各自的作用有强有弱。由于风压受到天气、室外风向、建筑物形状、周围环境等因素的影响，风压与热压共同作用时并不是简单的线性叠加。如同一建筑物，迎风面下部热压，风压作用的方向一致，进风量要比热压单独作用时大，如果迎风面上部的风压大于热压，就不能从上部开口排气，相反将变为进气，进成倒灌。但由于室外风速、方向甚至在一天内也变化不定，为了保证自然通风的效果，风压在计算中一般均不予考虑；不过由于风压是客观存在的，故定性地考虑风压在自然通

6、风中的影响，使风压和热压作用相互补充，密切配合使用，仍是必要的。　　　　1．4　机械辅助式自然通风　　在学校建筑设计中，由于人口密度大，流动阻力较大，单纯依靠自然风压与热压往往不足以实现自然通风；且对于空气污染和噪声污染比较严重的城市，直接的自然通风还会将室外污浊的空气和噪声带入室内，不利于学生的身体健康。在这种情况下，可借助一种机械辅助方式加速室内通风。　　　　2　自然通风在学校建筑设计中的实现7　　　　影响自然通风的因素，对于学校建筑规范而言，有建筑物的朝向、空间布局、建筑群布局、门窗设计等，只有合理设计，方能

7、达到自然通风和节约能源的目的。　　　　2．1　建筑物的朝向和平面形状　　要确定建筑物的朝向，不但要了解当地日照量较多的方向，还要了解当地风的相关特性，包括冬季和夏季主导风的方向、速度以及风的温度。经测试表明：东西向比南北向的冷负荷约增加70％。因此，无论从改善夏季自然通风、调节房间热环境，还是从减少冬季、夏季的房间采暖空调负荷的角度来讲，建筑物应尽量采用南北向，学校类建筑更应该如此。本身，在教室集中的教学楼等区域，安装空调机的需求较少，对会议室、教师办公室、休息室等个别需要布置空调的房间，应尽量避免将空调布置在东西

8、朝向的房间，东西墙上有窗户的房间以及平屋顶的顶层房间。对实验室等有特殊温度需要，或集中的办公、休息区这样空调使用频率较高的建筑空间，应在房屋体积确定的前提下，尽可能的减少外围护结构的表面积，这直接减少该建筑的冷负荷，最终减少能耗。　　2．2　建筑物的空间布局7　　教学楼通常多数是依靠自然通风降温的建筑，空间布局上力求开敞，一般都以较大面积的窗口自然通风并实现