自  然  通  风

 

自然通风是一种最古老、最节能的通风方法。它是改善室内空气品质的最基本方法，也是增强室内热舒适的方法之一，更是减低建筑空调负荷的免费措施之一。

一、自然通风的原理

自然通风是在压差推动下的空气流动。根据压差形成的机理，自然通风可以分为风压作用下的通风和热压作用下的自然通风。

图2-10表示了风压作用下的自然通风的形成过程。当有风从左边吹向建筑时，建筑的迎风面将受到空气的推动作用形成正压区，推动空气从该侧进入建筑；而建筑的背风面，由于受到空气绕流影响形成负压区，吸引建筑内空气从该侧的出口流出，这样就形成了持续不断的空气流，成为风压作用下的自然通风。

　

　

　

　

　

 


　

　

图2-10 风压作用下的自然通风

图2-11表示了热压作用下的自然通风的形成。当室内存在热源时，室内空气将被加热，密度降低，并且向上浮动，造成建筑内上部空气压力比建筑外大，导致室内空气向外流动，同时在建筑下部，不断有空气流入，以填补上部流出的空气所让出的空间，这样形成的持续不断的空气流就是热压作用下的自然通风。

　

　

 

   
 

   


图2-11 热压作用下的自然通风

具体应用的过程中，往往很难区分究竟是热压形成的自然通风，还是风压形成的自然通风。总的应用原则就是强化热压或（和）风压，提高自然通风的冷却效果。

 

二、自然通风的形式

根据进出口位置，自然通风可以分为单侧的自然通风和双侧的自然通风。图2-10就是双侧自然通风系统示意图，而图2-11表示的是单侧的自然通风形式。

三、自然通风的使用条件

（一）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高，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。

（二）建筑环境的要求

应用自然通风降温措施后，建筑室内环境在很大程度上依靠室外环境进行调节，除了空气的温、湿度参数外，室内的噪音控制也将被室外环境所破坏。根据目前的一些标准要求，采用自然通风的建筑，其建筑外的噪音不应该超过70dB；尤其在窗户开启的时候，应该保证室内周边地带的噪音不超过55 dB。同时，自然通风进风口的室外空气质量应该满足有关卫生要求。

（三）建筑条件的限制

应用自然通风的建筑，在建筑设计上应该参考以上两点要求，充分发挥自然通风的优势。具体的建议见下表2-2。

 

表2-2 使用自然通风时的建筑条件

建筑位置

周围是否有交通干道、铁路等

一般认为，建筑的立面应该离开交通干道20米，以避免进风空气的污染或噪音干扰；或者，在设计通风系统时，将靠近交通干道的地方作为通风的排风侧。

地区的主导风向与风速

根据当地的主导风向与风速确定自然通风系统的设计，特别注意建筑是否处于周围污染空气的下游。

周围环境

由于城市环境与乡村环境不同，对建筑通风系统的影响也不同，特别是建筑周围的其它建筑或障碍物将影响建筑周围的风向和风速、采光和噪音等。

建筑形状

形状

建筑的宽度直接影响自然通风的形式和效果。建筑宽度不超过10米的建筑可以使用单侧通风方法；宽度不超过15米的建筑可以使用双侧通风方法；否则，将需要其它辅助措施，例如烟囱结构或机械通风与自然通风的混合模式等。

建筑朝向

为了充分利用风压作用，系统的进风口应该针对建筑周围的主导风向。同时建筑的朝向还涉及减少得热措施的选择。

开窗面积

系统进风侧外墙的窗墙比应该兼顾自然采光和日射得热的控制，一般为30%-50%。

建筑结构形式

建筑结构可以是轻型、中型或重型结构。对于中型或重型结构，由于其热惰性比较大，可以结合晚间通风等技术措施改善自然通风系统的运行效果。

建筑内部设计

层高

比较大的层高有助于利用室内热负荷形成的热压，加强自然通风

室内分隔

室内分隔的形式直接影响通风气流的组织和通风量

建筑内竖直通道或风管

可以利用竖直通道产生的烟囱效应有效组织自然通风

室内人员

室内人员密度和设备、照明得热的影响

对于建筑得热超过40W/m2的建筑，可以根据建筑内热源的种类和分布情况，在适当的区域分别设置自然通风系统和机械制冷系统。

工作时间

工作时间将影响其它辅助技术的选择（如晚间通风系统）。

（四）室外空气湿度的影响

应用自然通风可以对室内空气进行降温，却不能调节或控制室内空气的湿度，因此，自然通风一般不能在非常潮湿的地区使用

 

四、晚间通风的应用

晚间通风系统是一个特殊的通风系统，它可以采用自然通风的形式，也可以采用机械通风。它与一般通风系统的区别在于通风时间在晚上或夜间。晚间通风的应用一般必须与蓄冷结构结合，特别希望建筑的围护结构具有比较大的蓄冷能力。

晚间通风的基本原理是在夜间组织大量通风换气，利用温度比较低的室外空气充分冷却室内空气以及相应的围护结构等蓄冷结构，并将冷量蓄存于该结构中；到了白天，室外空气温度比室内高的时候，关闭通风系统，尽量减少建筑通过围护结构的得热，依靠晚上蓄存的冷量抵消建筑白天的空调负荷。

晚间通风的使用条件除了要服从自然通风的使用条件外，还必须注意当地室外空气的日较差条件。日较差越大的地方，晚间通风的使用效果越好。研究结果表明，对于日较差小于7℃的地方，晚间通风降温的效果就不再明显。

 

（研究室李峥嵘教授编写）