建筑设计中自然通风与采光问题分析.pdf

建筑物作为人类生存的重要场所，不仅需要适宜的光照，而且需要一定的通风换气，只有这样，才会营造出符合人类居住需求的环境。为了促进建筑与自然的协调，一些新的建筑理念被提出，转变了人们的生活理念，人们逐渐对住宅建筑提出了更高的要求，其中包括通风采光设计，只有确保住宅符合居住者的要求，才能为人们的生活与工作提供良好服务。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，采取科学、有效的方式进行自然通风、采光设计优化，以构建出更加良好的环境，改善建筑的居住使用条件。2 建筑设计中节能环保的重要性随着我国城市化建设不断推进和经济的迅速发展，建筑工程项目在持续增加。在资源和环境问题日益严峻的情况下，我国逐渐意识到了节能环保的重要性。房屋建筑工程中也开始积极推行节能环保设计，减少了能源的消耗量。节能建筑是我国建筑行业未来的重点发展方向，通过建筑对周围环境的影响分析，以及对周围环境与高层建筑之间物质能量的循环与交换进行分析，采取科学的设计方式以实现可再循环和再使用的建筑氛围。在经济条件不断提升的情况下，人们对衣食住行各方面都提出了更高的要求，对于居住环境人们不仅要求其美观性和舒适性，同时也对节能环保方面提出了要求，因此房屋建筑中的节能环保设计是大势所趋。3 建筑设计原则3.1 坚持以人为本的设计原则以人为本是一切发展策略的基本原则，无论是经济发展规划，还是城市发展规划，都要以满足人的各种需求为前提。以人为本是生态建筑区别于一般建筑的关键所在，也是生态建筑设计的核心思想。在设计过程中，应该充分尊重业主需求，在确保生态建筑基本功能的同时，为使用者创造出一个更加健康、更加舒适的工作和生活空间，这样才能够通过生态建筑设计实现推进建筑业的可持续发展。3.2 采取因地制宜的设计原则随着绿色建筑的广泛推广，被动式设计是绿色设计中后期维护最好，也是长期收益最可观的一种手段，将其应用在绿色住宅中相对门槛较低，对高科技的依赖也更少。在其设计中要具有因地制宜的理念，通过科学方式来提升地上空间利用率，构建大自然与人的和谐发展系统是一个必要途径。对于设计人员而言，在生态建筑设计中应该考虑的问题更多，如对自然采光和自然通风的合理运用，能够降低建筑在采光和通风方面的能耗，将城市地面、地下、地上空间充分的融合为一个整体，实现资源的高效利用。3.3 建筑与自然和谐发展原则注重与自然环境的和谐发展是生态设计原则的一个重要体现，在生态建筑设计中建筑物是人与自然一个重要纽带，因此在其设计中要积极融入自然元素，注重使用者与自然环建筑设计中自然通风与采光问题分析文/朱子夜摘 要：在当前可持续发展理念不断深化的背景下，如何正确处理经济发展与环境保护之间的相互关系，成为一个社会性的问题。随着绿色建筑的广泛推广，被动式设计是实现绿色节能的后期维护最少，也是最长效的一种手段，将其应用在绿色建筑中也是最有长期效益的。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。基于此，本文对建筑自然采光通风设计进行了分析，为住宅建筑更好的建设奠定良好基础。关键词：住宅建筑；采光；通风；节能电子乐园2023.01296综述 Summarize境的结合。在进行生态建筑设计时，应该坚持环保原则，强调建筑与周边环境的和谐统一，尽可能减少和避免建筑施工和使用对于环境的破坏，营造出一个良好的室内室外环境，推动人与自然的和谐共处。通过采取生态设计能够使室内空间室外化。如建筑物内的共享大厅、内庭院等等。4 建筑自然通风与采光影响因素4.1 自然通风的影响因素自然通风作为一项简单技术，其设计随着住宅的发展而发展。当代主流设计中自然通风技术得到大力推崇，因为其无能耗、室内环境改善明显的优点。自然通风为室外自然风压条件下，室内的空气自然流动更新，维持室内的空气清新的方法。由于在更新空气的过程当中具有不耗能，实际应用面广的特点，能够有效改善人民居住的环境。自然通风受到多方面因素的影响，如建筑密度、建筑高度、朝向、内部结构等。建筑的自然通风主要动力源自风压和热压两方面。通风依靠建筑的环境条件，结合建筑的设计格局，充分利用建筑内外压力差，实现自然通风；自然通风以室内外压力差作为通风的动力。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。风吹向建筑表面时，建筑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。自然通风其是一个复杂的物理气体流动过程，会受到诸多因素的影响，主要包括城市不同季节的风环境条件、建筑规划位置、建筑密度、建筑高度、户型平面布局、立面开窗洞口位置、开窗面积大小、开窗方式以及建筑外部构件对通风的削减等。在建筑设计过程中，住宅户型设计对自然通风有决定性的影响。在外部风压和户型平面固定的情况下，开窗的大小和室内自然通风换气次数成现行正相关。4.2 自然采光的影响因素作为建筑环境的重要组成部分，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。自然采光受到诸多因素的影响，如城市的光气候分区，规划建筑密度和建筑高度、房间进深、窗台高度与面积、遮阳以及玻璃透光比等。通常情况下，窗台高度在 0.60m 至 0.90m 之间，桌面高度的自然采光均匀性最佳。而采光系数基本与开窗面积变化呈线性正相关。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，在平面布局是适当设置采光井、下沉庭院等空间；对于非居室类的次要空间，设计时可利用主要房间的间接采光，在门上设置亮子，并在布局时适当错缝，给次要空间流出一点采光的空间，并在吊顶下方有日照的位置上，安装采光板，通过建筑顶的漫反射，延伸采光区域，将自然光导入。5 建筑自然通风与采光设计策略5.1 建筑区域选址在建筑区域选址的过程中，可通过区域小气候评价的方法对场地气候展开评价，并综合多种气候影响因素，合理选址，并依据不同季节的气候因素选择不同的被动式应对策略。首先考虑建筑的当地气候，收集、分析当地气象参数后，制定最佳方案，做好建筑朝向、间距、通风 通道、户型设计。不同的气候条件，其会在不同的程度上影响住宅的舒适度。在选址时，气候也是应注重考虑的因素。在冬季，接受阳光的重要性大于阻挡来风的重要性。其中，风场环境可通过其他被动式策略获得改善，但阳光受到遮挡则难以弥补。同时，现代住宅建设时，为了减少用地，扩大建筑面积，经常会减少两栋建筑间的距离。但两栋建筑距离较小，会干扰建筑的采光，使后侧的建筑无法获得充足的光照。若距离过小，后侧建筑位于前方建筑下风口的风阴影区（风经过建筑，会在建筑背风面形成一片低风速区），还会降低后侧建筑的通风压力条件。一般情况下，各城市出台的规划设计导则类文件中均对多层和高层的建筑间距给出了规范约束值，设计时应按照标准，确保建筑的间距充足，保证光照充足的同时，也能确保住宅有基本的通风性能设计条件。具体设计时，需要避免间距太大浪费土地，也要避免间距太小影响采光通风条件。采光条件和现有国标的日照时间要求有高度的技术重叠；按 GBJ50180 要求进行日照设计，保障充足的日照时间即可满足大多数住宅的采光要求；一线城市例外，这些城市对日照时间要求大多为大寒日 1 小时，仅满足日照时间还不足以改善首层的采光条件，需要结合光环境模拟进行建筑间距的控制来改善采光条件；通风方面，可以采用 CFD 模拟方法，保证下风口的建筑都避开前方建筑的风阴影区，即可保证大部分建筑的自然通风条件。5.2 建筑朝向选择建筑设计人员要根据建筑物的朝向确定当地夏季和冬季的日照时长，这样才能选择合适的投射角度，保证建筑室内的通风效果。场地规划时日照条件是国标强制要求，在满足日照条件后，还需要根据当地的主导风向进行优化，这样才能保证良好的通风效果。在选择建筑朝向的过程中，还需考虑太阳辐射的影响，该指标同时影响到建筑的空调能耗、太阳能利用和热压通风。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2023.01电子乐园297Summarize 综述与风向相同，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，结合地理位置，通过一定的计算，确定出最佳的建筑朝向。当常年风向和住宅的朝向呈现夹角的时候，自然风是斜吹向下的，如果增大投射角，那么可以缩短建筑之间的距离，不管是经济方面还是资源的利用方面都比较合适。5.3 注重门窗环保设计门窗环保设计也是房屋建筑节能环保设计中的一个重要环节。建筑设计人员在选择门和窗时要参考建筑住宅的相关管理条例，针对不同房间的大小要选择不同的窗户大小。设计时影响采光的指标有窗地比（透明玻璃面积和地板面积的比值），可参考 GB50033-2013 对不同类型建筑的窗地比进行设计；影响通风的指标位开地比（开启面积和地板面积的比值），参考 GB 50352 和 GB50378 对房间的开洞面积进行优化。在开窗位置选择方面，当开窗面积相同时，墙体中间开窗的采光要好，尤其是横向采光均匀性好。建筑设计人员结合造型对室内门和窗的位置进行合理优化，才能促进室内空气流动组织合理。进风口的位置决定了空气的流动方向，出风口会和进风口之间形成穿堂风，满足用户对于自然通风的需求。结合常年风向，进风口一般在建筑的上风口方向布置。在开窗位置选择方面，当开窗面积相同时，墙体中间开窗的采光要好，尤其是横向采光均匀性好。当窗户靠近墙体边缘时，当有直射太阳日照时，利用墙面漫反射的影响，则纵向采光均匀性较好。5.4 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。在优化建筑户型时，可对不同区域不同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。然而，设计时以及建设方为追求利益，通常追求土地资源开发和利用的最大化，可能对室内舒适度产生不利影响。其中，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。设计时尽量保障所有南向居室都有满足日照的外窗；对于无日照条件的北向外窗，也需要尽量保证不要被建筑户型产生太多自遮挡以避免产生不利的影响，设计时以外窗中点为起点，在建筑平面图上画外窗能看到天空的扇形面，扇形面的角度在 60以上时，可认为具有良好的采光条件。室内住宅平面设计合理的户型有利于自然通风，单朝向的住宅要采取有效的措施才能保证自然通风，住宅内可以通过窗户、门来调节室内空气流通。为了增加现代住宅建 筑的通风效果，建筑设计人员要对建筑内的空间进行合理布局，提前留出出风口和进风口，对于门窗的选择要能够促进室内的空气流动。针对比较固定的建筑户型，可以增加门和窗的数量和开启扇面积来改善通风的效果，可以适当增加窗户或门的高度，通过气体流动的高度差形成热压通风，加快空气流动。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。通常情况下，采光性能好的户型，其通风也普遍较好。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。6 结语综上所述，在城市化进程日益加剧的今天，未来绿色住宅设计中，其舒适度必然成为住宅设计者关注的重点。而室内自然通风与采光则是舒适度提升的关键。这就要求建筑设计人员要针对建筑的布局、建筑户型设 计和把控室内外的通风构造进行合理研究，这样才能充分发挥出自然 通风的优势，为现代住宅的居民带来更多幸福感。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，根据建筑自身特点，结合环境具体情况，针对采光通风的需求，设计出科学、合理的自然采光通风方案。参考文献：1 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):39-43.2 陈可珍.校园建筑设计中自然通风原理的应用及实现J.建材与装饰,2018(49):96-97.3 杨辉.现代住宅建筑设计中自然通风的应用分析 J.城市地 理.2018(4).194.4 程建.关于房屋建筑设计中节能环保问题的思考J.江西建材,2022(03):207-208+213.5 王齐申.房屋建筑设计中的节能环保设计策略剖析J.科技创新与应用,2022(07):69-71.6 胡平.高层建筑设计中生态建筑学的运用探究J.房地产世界,2021(14):52-54.作者单位：深圳市建筑设计研究总院有限公司合肥分院