建筑节能设计中自然通风与采光问题分析

建筑节能设计中自然通风与采光问题分析

彭毅

南京金宸建筑设计有限公司  江苏 南京 210000

摘要：随着绿色建筑的广泛推广，被动式设计是实现绿色节能的最直接，也是最有效的一种手段，将其应用在绿色住宅中也是最容易实现的。在绿色住宅设计的过程中，自然通风与采光是住宅节能与舒适度提升的关键因素。因此，本文基于绿色住宅自然通风与采光影响因素的理论，对其被动式策略展开探究。

关键词：宅建筑设计；自然通风；采光；节能

前言：

建筑物作为人类生存的重要场所，不仅需要适当的光照，而且还要一定的通风，只有这样，才会建设出符合人类居住需求的环境。基于绿色建筑自然通风与采光影响因素相关理论研究的基础上，对绿色住宅自然通风与采光的被动式策略进行了研究，旨在探索风光互补的被动式设计手法。因而需要采取科学、有效的方式，对地下空间进行自然通风、采光进行设计，以构建出更加良好的地下环境，为地下建筑的使用提供重要条件。

1、建筑节能设计概述

在全球能源危机与环境污染日益严重的今天，建筑如何向绿色方向转变逐渐成为当下关注的热点问题。绿色理念模式兼顾经济性和节约性的特点，符合环保的理念，在这种背景下的建筑设计可充分运用各种资源，打造出与周边环境和谐的建筑物，让人们有更舒适健康的居所。随着我国经济社会的飞速发展的同时国人对于节能环保理念也在逐渐重视起来。生态化模式要求要实现发展与建筑、环境与建筑、人与建筑的和谐。针对当前环境污染的问题，相关人员需要优化城市化发展的模式，坚持多样化的原则，如以人为本的原则、经济性的原则，可持续发展的原则，满足人们的舒适度，提升人们的居住环境，推动建筑行业的发展，让其能获得更多的利益。为了满足人们的生活需求，在设计中要对人们居住环境的舒适性有充分的考虑，能让人感到身心愉快，首先要做好建筑布局工作，能够在设计前多方面收集人们的意见，关注建筑的整体性、舒适性，能根据当地的实际情况设计建筑方案从整体上看，围绕住宅建筑项目所开展的绿色设计主要包括两方面内容：即主动设计和被动设计。设计人员在针对保障性住房进行绿色设计工作时，要遵循“被动设计优先”原则，以被动设计作为基础。

2、建筑自然通风与采光影响因素

2.1自然通风的影响因素

自然通风作为一项原始技术，其设计随着住宅的发展而发展。自然通风这项原始技术，其发展过程主要有三个阶段，即依靠自然作用力的通风阶段、依靠室内空调调节的阶段以及依托低碳理念和技术的通风阶段。所谓的自然通风，指的是在风压差的作用下，逐渐完成气体的交换活动，对自然通风设计时，通常受到多个方面因素的影响，如朝向、内部结构等。在任何环境内，气体均具有一定的静压力，在这一压力的作用下，能够推动气体的流转。风正吹向建筑物时，会对风带来一定阻塞，提升了静压力；而在建筑的另一面，将产生相应的涡流，减弱了静压，由此产生了压差，在该压差的作用下，即达到了自然通风的目的。自然通风在物理气体流动中是相对较为复杂的，因而会受到开窗方式、户型布局、开窗洞口位置以及遮阳构件等诸多因素的影响。其中，住宅户型设计对自然通风有决定性的影响。而立面开窗洞口位置在影响通风走向，进、出风口位置高低等方面，也都会在一定程度上对通风的效果产生影响。

2.2自然采光的影响因素

作为建筑当中的重要组成部分，采光直接关系到整个建筑的使用情况。针对原理的不同，能够将采光划分成两种类型，一个为自然采光，另一个为人工采光。自然采光也会受到诸多因素的影响，如房间进深、窗台高度与面积、遮阳以及玻璃透光比等。自然光作为一种健康的绿色资源，其具有人工照明难以替代的优势。在建筑中，对自然光的的合理运用，其不仅可以起到节能照明的作用，而且可以给人们的心理带来舒适和愉悦感。自然采光会随着房间进深的加大而迅速减小，当进深达到3m以上时，采光系数区域稳定。室内自然采光的主要手段是开窗，然而，窗台高度、窗墙面积也会影响采光。通常情况下，船台高度在0.60m至0.90m之间，自然采光均匀性最佳。而采光系数基本与开窗面积变化的倍数是一致的。对于住宅来说，被动式遮阳方式可分为水平、垂直以及综合式遮阳三种方式。

3、建筑节能中自然通风与采光设计策略

3.1建筑区域选址

建筑设计不仅要针对于某个建筑物进行单独性的设计，同时要充分考虑场地设计。鉴于，风、阳光以及建筑物周边环境等因素会在全年时间段交叉变换，进而影响自然通风与自然采光，因而在数值分级的过程中，可利用数值等级法对单一影响因素进行分析，然后运用数值叠加方式将多种影响因素进行综合分析，最后按照数值大小判定区域内的小气候综合环境，并以此作为依据合理进行建筑选址。不同的气候条件，其会在不同的程度上影响住宅的舒适度。同时，现代住宅建设时，不可为了减少用地，扩大建筑面积，减少两栋建筑间的距离。这是因为若两栋建筑距离较小，会干扰建筑的采光，使后侧的建筑无法获得充足的光照，导致室内空间当中，无法形成合理的热舒环境。若距离过小，还会对自然通风造成一定干扰，降低通风的便捷性。因此，一般情况下，应严格按照标准，设计出建筑的距离，保证光照充足的同时，提升住宅的通风性能。具体设计时，间距不能过大，防止土地资源的浪费，影像涡流的形成，而且还不能过小，干扰通风效果。

3.2建筑朝向选择

在选择建筑朝向的过程中，其也会受到区域气候的影响，尤其是太阳辐射。住宅建设时，通常会以区域地形条件为基础，结合夏季天气状况，确定出具体的朝向，其朝向与风向相同，建筑的高度、长度、深度与形状都会对后侧旋涡区的范围带来一定影响，风流淌时，由建筑正面通过，会出现最高的风影，建筑建设时，防止挡风问题的出现，应针对具体情况，设计出最大的间距。在实际设计时，应采取适当的方式，调整风的射入角，确保其摄入到风影区间外，应针对区域气候特点，结合说地理位置，通过一定的计算，确定出最佳的建筑朝向。对于季节性风向、区域风环境气候较为明显的区域，可将建筑朝向选择作为注重考虑的因素。以某地区为例，在进行建筑布置时，朝向可设置为175°的太阳辐射。夏季，主导风为正南风，会垂直于建筑朝向。在这一设计下，绿色住宅不仅可以获得最多的太阳辐射，而且可以实现自然通风最优。在冬季，主导风为北风，可通过门窗气密性等方式进行保温。也就是说，大连地区绿色住宅的朝向以南偏东为最佳。

3.3平面户型分析

平面户型布局设计会对绿色住宅的舒适度产生极大的影响，是关键性的因素。住宅户型平面布局对自然通风与采光的影响是作为显著的。针对平面情况，结合诸多空间因素，加强对整个建筑群的分析，把握其与自然通风间的关联性。现代建筑领域，存在多种类型的建筑布局，如行列式、自由式等，每种布局具有不同的特点，所具备的通风效果也存在一定差异，其中，对于行列式来说，通过改变建筑朝向，使气流从斜上方，逐渐引入到室内空间当中，一方面降低阻力，另一方面提升通风效果。设计过程中，应针对具体情况，计算出最佳的进深，并缩短建筑的长度。最为常见的框架结构包括大柱网和剪力墙大开间，之后通过对轻质非承重墙的灵活调整，以及设备系统的有效布置，实现住宅内部空间的有效利用。在优化住宅户型时，可对不同区域不同住宅户型的自然通风与采光效果展开综合性的评定，并总结其特点，然后进行优化。对于80-90m2的房间来说，卧室要完整、独立，能满足家具的布置，增强灵活性、舒适度，增加居室的可变性。例如，能将房间中的双人床、单人床变成书房；可在靠墙或转角位置设计成餐厅，这能扩大空间，用户使用起来也会感到便捷。对于70-80m2的房间来说，卧室可朝南，这样的设计通风性更强，用户的舒适程度也更强。对于50-60m2的房间来说，卧室的设计要自由、灵活，要配以观景阳台，满足用户眺望的需求。对于40-50m2的房间来说，起居室可变性要强，能够让住户根据自身的设计情况灵活布置。为了保证建筑正常采光，同时减少成本的投入，需要利用建筑自身特点，结合相应的技术手段，设计出自然采光，在墙与梁的连接处，通过错位的方式，构建出一定的采光空间，比如采光井、下沉庭院等，并在相应位置上，安装采光板，通过建筑内部结构，予以其不断延伸，进而利用光学原理，将自然光导入。

4、结语

在城市化进程日益加剧的今天，未来住宅设计中，其舒适度必然成为住宅设计者关注的重点。因此，从影响自然通风与采光的因素出发，对绿色住宅被动式策略进行分析，重视生态化的融入，从而避免资源的浪费以及对环境的破坏，强调以人为本，健康环保，从而推荐建筑可持续发展。

参考文献：

[1]李瑜,杨丽,李媛.绿色住宅小区夏季自然通风模拟对比研究[J].建筑节能,2019(8):82-86

[2]孙波，季翔，顾贤光.室内自然通风模拟在住宅空间布局中的应用[J].华中建筑，2018(05)：39-43