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風之法則

建筑全生命周期伴隨著無休止的碳排放，建設階段、使用階段，甚至是爆破都會不斷消耗能量。而綠色建筑，是在全生命期內，節約資源、保護環境、減少污染、為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑。

當綠色建筑成為硬性指標，不少新項目通過引入新風系統、種植屋面等來達到綠色指標，然而，后期增添的這些技術在實際應用過程中常面臨壽命短、維護成本高等問題，實際使用效果并不盡如人意。

室內環境舒適度中，通風可直接影響熱舒適指標，合適的風環境有助于汗液揮發，拓展較高熱舒適值所對應的溫度范疇。同時，被動式通風技術有助于室內外空氣交換，可在一定程度上提高室內空氣質量，從更多維度上提高室內環境的舒適度。

01 傳統建筑中的自然通風

02 綠色建筑自然通風原理

03 綠色建筑案例分析

01

傳統建筑中的自然通風

▲左圖為伊朗民居，右圖為安徽民居中的“土空調”

1.伊朗風塔

伊朗沙漠地帶民居普遍采用形式。捕風塔通常與地下冰窖配合。伊朗民居一般采用院落式布局，風塔達30m高。地窖中存放來自周邊雪山的冰塊，風塔伸入地窖，氣流通過風塔引入地窖，隨后將地窖中的冷空氣帶入主要房間及院落，實現自然通風與降溫。

2.安徽“土空調”

“土空調”，在房間內布置深入地下的孔洞，孔徑10cm-20cm，上蓋石材井蓋，井蓋留通氣孔。房間內冬暖夏涼。

3.阿以旺——煙囪效應

▲阿以旺民居的平面布局與煙囪效應

阿以旺民居是新疆和田地區一種常見的土木結構住宅，是戶外活動場所與室內活動空間相結合的一種庭院類型的組合形式。

這種建筑形式既滿足了通風采光的需求，又起到防風阻沙的作用。其空間布局為典型的“內向型”布局，建筑室內常以阿以旺廳為中心連接其他功能空間。阿以旺民居中空間結構與層次各不相同，其顯著特點為具有一個空間寬敞的復合式套間結構，其通風透氣的優點突出。

阿以旺中的自然通風效應以熱壓通風為主，風壓通風為輔。

和田地區阿以旺民居建筑墻體厚實，且采用的建筑材料——生土材質的蓄熱與隔熱性能優良，即使在夏季其內部溫度也遠低于室外。

其內部空間較為封閉，室內空氣密度也高于外界，建筑室內外空間的垂直壓力梯度因密度和溫度存在高度差異，建筑中庭“阿以旺廳”的天窗就成為促進室內通風的“煙囪口”。建筑外的空氣從空間下方的門洞進入，再通過氣流從空間頂部天窗排出，以此完成“阿以旺廳”的通風換氣。

此外，阿以旺民居將功能房間進行四周環繞式布置，盡可能減少各部分與外界環境的接觸面積，從而最大限度減少太陽輻射對建筑內部造成的熱輻射和熱交換，以維持室內環境在一個相對恒定的溫度范圍內。

▲傳統合院綠色建筑設計特征

4.傳統合院

以典型北京四合院為例，其綠色設計主要體現在尺度、通風與用材方面。

其中通風部分，四合院的建筑圍合形成缺口，引導自然風進入內院，帶走建筑輻射熱，主要利用風壓的原理。

此外，其適宜的圍合庭院引入自然光種植的同時外圍建筑對內院形成遮陽，改善內院微氣候環境，而隔熱防熱的維護界面由當地材料構成，外圍的厚實墻面屏蔽夏季外部熱輻射且滿足冬季保溫要求，而屋頂——建筑輻射量最大的位置則由坡屋頂來形成一層天然的隔熱層。

02

綠色建筑自然通風原理

1.風壓作用

▲建筑外風壓示意圖

大氣產生壓力差，就會產生風。風在流動過程中碰到障礙物就會產生能量轉換，有效轉變動壓力為靜壓力，進而在迎風面出現正壓。對綠色建筑而言，形成的壓力差會通過迎風面的孔隙進入室內，之后在背風面的孔口中有效排出，形成良好的自然通風效果。建筑的外觀形狀，周圍自然地形，風向風速等多方面因素對建筑周邊的風壓大小具有決定性作用。

2.熱壓作用

建筑室內外空氣存在一定溫度差，進而產生熱壓。若室內溫度高于室外溫度，建筑上下部分別產生高、低壓力，此時建筑物墻面出現孔口，空氣就會在高處孔口流出、低處孔口流入。建筑物墻面兩個孔口的高差、建筑物室內外溫度差對熱壓的實際大小具有決定性影響。

3.風壓與熱壓協同作用

風壓與熱壓對建筑自然通風設計有較大影響，由于其強度有差異，進而對自然通風的作用有所不同。通常建筑外形、周圍環境等呈現一定的不穩定性，進而對風壓作用產生影響的過程中會造成與熱壓協同作用中產生自然通風效果不佳的現象。設計時需基于場地自然條件，優化平面布局，選擇適宜的設計方案措施，從而保證建筑在各個季節自然通風效果良好。

03

綠色建筑案例分析

1.上海博康智能網絡公司總部

典型合院式建筑，兩個“L”相互契合形成合院形體，其內院空間10m*25m見方，中間為水院。基于利于自然通風的合院尺度，將建筑內院高寬比設計為3:2，長寬比為1:3，可達到較好的通風效果。

▲ 項目示意圖及水院實景

在綠色建筑考量上，間距布置的形體和扭轉的角度有利于將風導入內院，改善局部氣候條件。合院的通風要素主要有降溫水院、導風體塊、通風廊道、通風井等。

底層導風體塊引導風的水平路徑，通過導風建筑塊之間形成的導風廊道，將風引入圍合庭院。

庭院邊緣設置豎向導風井，利用煙囪效應，實現庭院及室內空間的拔風效應。結合庭院水池可對進入室內空氣降溫加濕。

在平面上呼應東南面將建筑南北面局部以及內院東面打開，水平面上形成穿堂風及空氣對流，同時內院在處置方向上的拔風作用促進內部風的流動。

剖面上依靠底層架空導風，內庭院及風井促進內院通風。

▲合院自然通風組織原型

▲合院剖面通風原型

夏季時，建筑東南側為主要迎風面，無風壓偏高區域。建筑內院一層東側較大開敞走廊處進風較為明顯，此處出現內院最高風速。由于此處靠近風速較低的北側走廊，兩者風速相差較大，需加一些過渡措施，減緩風速流動突變。

冬季時，建筑西北側為主要迎風面，無風壓偏高區域。風速分布均勻，無峽谷風效應，同時氣流主要從北側通廊進入，東側通廊流出，可有效加速建筑內院污染物的擴散，有益于有提升空氣品質。

▲風環境模擬

2.崇明生態藝術展示館

▲建筑實景

建筑三星級標準的綠色建筑設計，滿足評星要求的各個控制項、一般項及優選項綠色條目要求，如建筑綠色本體體型系數控制、建筑自然通風、雙層墻體隔熱、建筑外遮陽、水系降溫、環境友好型材料、透水地面、光導管采光和熱回收等建筑綠色本體節能和綠色技術應用。

生態藝術展示館需要為已經在住建部立項的科研項目提供實踐載體。涵蓋建筑設計綠色研究、微網綜合管理系統展示、智能住宅展示、建筑光伏一體化、地源熱泵、中水回用、風力發電等綠色節能技術，建筑設計需要為以上試驗功能提供定制式空間和實驗平臺。

為與綠色節能技術有關的藝術活動提供場所，可以是綠色藝術展覽、小型綠色藝術論壇、綠色藝術科普活動等。

▲風環境模擬

建筑的“一”字形態。建筑體塊寬約20m、長約100m、二層外挑3m。生態藝術展示館主體本身東西向采用雙層通風墻體，內層為滿足熱工性能的砌塊墻體，1m寬的通風空腔外為穿孔遮陽鋁板表皮。兩側的斜坡擋墻作為通風導墻將自然風引向室內。

頂部采光天窗作為控制室外空氣流動的放大“風井”，促進室外春秋季空氣流通。建筑頂部設計了縱貫建筑整體的屋頂通風塔，設置開窗口，利用“煙囪效應”促進室內外空氣的流動和排放。

建筑南北向采用可開啟的“呼吸墻”，依據建筑全年的熱工計算，確定開啟的數量和位置，結合崇明地區春秋兩季的氣溫條件及風資源，春秋季可將二層南北外墻（設窗）打開，將自然風引向建筑室內，通風換氣；建筑的東西向采用的雙層墻體設計，中間為1m寬、上下貫通的空氣走廊，同時起到降溫和遮陽的作用。

平面導風系統

▲ 平面導風組件原型及應用

平面導風組件通過建筑設計構建水平和垂直導風墻體系。水平導風墻改變風的水平路徑，使建筑物常年風產生折射，進入弧形的垂直風提升墻。垂直風提升墻可將水平風提升至垂直方向，形成上升氣流來改善建筑內部自然通風效果。

此外，若建筑常年風向對建筑朝向不利，可通過水平導風墻調節風向。

層間垂直通風井系統

▲ 平面導風組件原型及應用

針對大進深的建筑布局，通過層間垂直通風井系統實現層間局部通風微環境的改善。錯位布置通風井可保證空氣流動到層間希望位置。

結語

崔愷院士曾說：“綠色設計如果不從方案構思階段開始就不可能達到真綠，方案性的鋪張浪費用設備和材料是補不回來的。”

綠色建筑之綠色，不在于引進了多么先進的新風系統，不在于種植了多少面積的綠色屋頂，綠色建筑的靈魂在于通過最簡單有效的方式，使建筑在誕生之初就足夠節能低碳。

巧妙的減碳構造，是自古以來民居設計的精華所在。此外，被動式設計策略能否發揮作用，取決于建筑使用者的熱舒適范圍的彈性，還取決于使用者的行為模式。大量的調研工作，定制化的綠色設計，這也是建筑的“精品”所在。

資料引述：

1.《頂部開口作為公共建筑通風設計策略的實證研究》宋曄皓,褚英男,郭晗,等

2.《基于建筑本源的綠色建筑通風形式設計研究與實踐》劉智偉

3.《利用太陽能煙囪強化建筑物自然通風的基礎研究》端木祥玲

4.《被動式太陽能通風系統綜述》劉洋,張曉亮,黃一鳴

5.《中國本土綠色建筑被動式設計策略思考》宋曄皓,王嘉亮,朱寧

6.《白蟻丘中的氣候適應型綠建技術探索與運用》毛浩浩,張俊,葛峰,等

7.《基于建筑空間設計中的“煙囪效應”分析——以新疆阿以旺民居為例》王奕希

8.https://mp.weixin.qq.com/s__biz=MzIxNjQ3Mzk1NA==&mid=2247658884&idx=2&sn=081db4682d65d1995fa37c03c445d6df&chksm=96c8b3633ef6b138e36b7d3fb35c9dbe14ad86fa7447c17ce14dd1619989026f907472dd3f58&scene=27

9. http://www.atd.com.cn/UploadFiles/Soft/2014/7/201407280931436164.pdf

編輯| 王奕惠

責編| 陳 諾

初審 | 袁兆童

終審 | 黃 山

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