绿色建筑自然通风的外围护结构设计分析

绿色建筑自然通风的外围护结构设计分析

杨国全

广东信息工程职业学院广东肇庆526238

摘要：在外围护结构与设计中的通风原理主要为风压，即利用建筑通风口的设计掌握建筑内部的系统，自然风的利用在现阶段具有重要意义。基于此，本文提出了使用附加结构措施、将建筑空间与外围相结合、把建筑空间在外围护结构中进行穿插设计、运用双层皮幕墙四种方法，实现绿色建筑自然通风的外围护结构设计，降低建筑能耗。

关键词：绿色建筑；自然通风；外围护结构

引言：绿色建筑是指在建筑的寿命周期内，最大限度的节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、舒适的环境。自然通风作为被动式节能技术的一种，需要与建筑设计相结合，其中建筑的外围护结构，作为建筑室内外的分界点，对建筑室内外通风换气起着重要作用。

一、绿色建筑自然通风的外围护结构设计的重要性

自然通风是一种能够在不消耗不可再生资源的情况下，改善室内热环境的技术。首先，如果设计师设计合理，运用自然通风技术不仅能够节省建筑能耗、缩短设备运行时间，还能降低围护结构蓄热，最终达到减少建筑能耗的问题。其次，自然风作为维持室内舒适度的有效策略，能够在夏天促进空气的流动，降低室内温度；在冬天减少空气流动，保持室内舒适度。最后，自然风能够实现生理控温，为居住者提供降温和供暖的需求，是通过自然通风实现的，具有释放建筑物储存的热量的功能。以体积庞大的建筑物为例，白天因太阳光照储存大量热能，在晚上能够通过自然风释放热能，减少白天的热负荷。

对绿色建筑进行自然通风的外围护设计能够实现与生态环境和谐发展的愿望。第一，传统建筑行业施工中的耗能和污染影响周边环境，导致城市的酸雨、雾霾不断出现，所以建筑企业需要通过绿色建筑，降低能源消耗、保护环境，提高现有资源的利用率。第二，绿色建筑的建造有利于推动城市发展。绿色城市已经成为未来的发展趋势，建筑行业作为其中的支柱产业，已经成为各个阶层的重点关注问题，所以应该针对绿色建筑进行自然通风的外围护结构设计。

二、如何运用绿色建筑自然通风实现外围护结构设计

（一）运用附加构造措施

附加构造措施是优化自然通风最简单的设计方法，主要运用各种构造形式，影响气流运动，从而达到自然通风的目的，一般分为两种类型：第一种为运用建筑外部压力差的附加构造措施。室外风进入室内的主要通道是建筑外围护结构中的各式洞口，在外围护结构设计上，增加适宜的外部构造措施，利用室外风的压力差，从而形成自然风。例如，可调节的百叶窗、横向或竖向的挡风板等都是常见的运用建筑外部压力差的附加构造措施。以位于新加坡邱德拔医院的导风系统为例，其可调节百叶窗顺应外部气流变化而改变角度，从而达到最佳换气效果。第二种为运用风力通风方式的附加构造措施。在外围结构上增加可形成建筑内部温度梯度的辅助结构措施，把空气“吸入”建筑内部，从而达到自然通风的目的。以英国剑桥的爱奥尼克电信总部为例，通过烟囱效应实现自然通风，运用可开式窗户通风，既营造了舒适的室内环境，又实现了节约环保的目的[1]。

（二）建筑空间与外围护结构相融合

建筑空间与外围护结构融合的设计方式有两种，一种是将外护结构直接与室内庭院设计相结合，在建筑物的入口处形成类似温室的结构，一般为玻璃幕墙，能够明确空间的功能，使外围护结构更加整体。因为此种方式较为封闭，起到保温作用，所以一般用于高纬度地区。例如，日本横滨的东京燃气有限公司总部，运用了外围护结构直接与室内庭院相结合的设计，在外层玻璃幕墙下是一个室内庭院，办公室与中庭之间有一个开敞的走廊，利用中庭上升暖空气的族群效应维持室内的通风。另外，在中庭内种植大面积的植物，也能够起到降低建筑室内底部空气温度的作用，玻璃幕墙与中庭的结合，使建筑物具有一半以上室内自然通风率，达到了绿色环保的效果。另一种是将建筑底部进行开放性空间设计，需要针对气候、地域条件进行设计。比如我国的北方气候寒冷，采用建筑底部架空技术，通过增加外墙面积，起到保温节能的作用。

（三）建筑空间在外围护结构中穿插设计

建筑外围护结构与空间穿插的设计是将实体空间与过渡空间相结合的一种设计方式。通过过渡空间使外围护结构的竖直方向形成凹凸变化，一般应用于高层建筑。运用过渡空间插入类似于将建筑立面扩大的阳台，使空间与结构进行整合，过渡空间与建筑紧密结合，从而改善建筑立面迎风时的压力差，使自然风有效的进入建筑中。因为外围护结构的空间插入，提升了建筑体形系数，所以不适用于相对封闭的寒冷地区和干热气候区。以香港理工大学专上学院的红磡湾校区为例，采用了模块式层递串联的立面设计方式，配合螺旋上升的空中庭院，形成了自然通风，庭院中的植物也降低了室内温度，空中庭院的墙面运用不同密度的铝合金百叶，同样起到散热作用。建筑内部的走廊采用可开式窗户，增加自然风量，减少了电力消耗，有利于学生的身心健康[2]。

（四）使用双层皮幕墙

双层皮幕墙主要应用于高层建筑。如果在高层建筑中使用单层玻璃幕墙，直接开窗会形成紊流，并且其隔热性能不如双层幕墙。双层皮幕墙有两种通风模式：第一种为外循环通风，一般采用机械辅助送风与开窗通风相结合的方式，这种方式应用于温和气候区或者夏热冬冷气候区。其构造是外层的幕墙体使用单层玻璃，并且在上下位置设置进出风口。内层幕墙作为室内外环境的分界线，具有在炎热季节隔离外界热量，减少寒冷季节室内热损失的功能。此外，在内外幕墙中间会设置一米左右宽的风道。另一种是内循环通风，通过机械辅助将大部分空气从建筑底部传入室内。因为其具有封闭性的特点，所以通常应用于寒冷地区与夏热冬冷地区。其构造为外层幕墙使用双层保温玻璃，保证室内温度，并且起到隔音的作用，内幕墙使用固定的单层玻璃，和排风系统相连，两层幕墙之间一般只设置0.2米左右的宽度，使内外幕墙之间的空气层更接近室内温度。

结语：综上所述，良好的自然通风是节约能耗、营造舒适室内环境的重要设计策略，设计师需要对建筑外围护结构进行了解与分析，根据气候条件、建筑功能等因素，运用适合的设计方案，提高绿色建筑自然通风的性能。

参考文献：

[1]刘琰.浅谈绿色建筑中的自然通风设计[J].中华民居（下旬刊），2014（05）：65-66.

[2]王华峰.建筑竖直外围护结构功能复合化研究[D].天津大学，2012.