摘要：简述了用空调系统来代替自然通风的代价，分析了自然通风的原理和作用，从单侧通风、穿堂风、烟囱效应与反
烟囱效应等方面，研究了自然通风的主要途径和设计方法，以使其成为被动式、低能耗建筑物整体方案中不可或缺的一
部分。
关键词：自然通风，低能耗，建筑设计
中图分类号~TU834．3 文献标识码：A
近年来，全球环境的恶化和工业化革命后新技术的发展，使
人们对人类发展与环境关系的反思，保护生态愈来愈成为时代的
主题之一。就我国目前的国力而言，普遍采用高新技术建造生态
建筑是不现实的，可以从某些基本功能人手，使用适宜技术，在经
济、功能和环境之间找到平衡点，将建筑设计得既符合可持续发
展的要求，又符合我国现阶段的国情国力。现在建筑师和业主都
意识到用空调系统来代替自然通风所付出的巨大代价。
1)昂贵的空调系统安装费用和运行费用；2)由于使用空调而
增加的co2排放量；3)氟利昂(CF℃)排放量的增加。
于是，如何减少空调系统的使用，通过建筑设计优化通风策
略，从而减小能耗，降低污染，成为人们研究的主要课题之一。
1 自然通风的原理和作用
1．1 自然通风的原理
自然通风的动力是风和温度。冷空气比热空气密度大，结果
冷空气较重，向凹地下沉；热空气较轻，向上升腾。另外，气流也
受压差的影响。气流通常从正压区流向负压区，气流在流动途中
如遇到障碍物则会引起气流的聚集，从而在迎风侧形成气流正压
区。同样在背风侧形成负压区，此时气流的速度和方向取决于障
碍物的形状及压差的大小。随着气流截面积的减小，空气速度则
会增大，反之亦然。
作用在建筑上的风压大小取决于风向、风速和建筑物的形
状。室内外的温度不同会引起空气密度的差异，产生压力差。因
此，对于每一个建筑洞I=1来说，风压和热压的作用是不能直接叠
加的，常常被各种不同的气流阻力相平衡。
1．2 自然通风的作用
1)提供新鲜空气。空调造成的“恒温环境”使人体抵抗力下
降，引发各种“空调病”。建筑物中需要新鲜空气来提供充足的氧
气，冲淡气味，尤其是稀释新陈代谢产生的CO ，有利于人的生理
和心理健康。2)生理降温。通过空气的流动，可以提高建筑物中
人体汗液的蒸发速度。在25℃ ～35℃之间，空气的对流降温是
人体调节舒适度的重要途径。3)建筑物的夜间降温。夜晚，用室
外相对温度较低的空气替换室内相对温度较高的空气，使建筑物
降温，以减轻白天的冷负荷。
2 自然通风的主要途径和设计方法
2．1 单侧通风
单侧通风的开I=1在房间的同一侧，另一侧是关闭的门，它是
自然通风中最简单的一种形式，局限于房间的通风。空气的交换
是通过风的湍流、外部的洞口和外部气流的相互作用来完成的。
因此，单侧式局部通风的驱动力甚小，而且变化大。
2．2 穿堂风
3 管网管理工作中宜采取的措施和制度
为了减小由于管材选择不当对管内水质的影响，减轻管道内
壁的腐蚀，应尽量采取一些措施：1)新管线投产和旧管线检修或
换管后的冲洗、消毒制度。2)管内“死水区”和管线终端等部位的
定期放水，冲洗制度。3)管内定期进行清管、刮管、除垢和衬涂的
工作制度。4)管线全面寻查和管道检漏及修理工作。5)对老住
宅的老管还应进行全面检查和规划更新改造工作。更新时应采
用新产品、高质量的管材。6)为确保居住区居民用水水质要求，
如果二次污染细菌等指标问题较严重，小区加压站应采用二次消
毒措施。
参考文献：
[1]龙会平，柯水洲．浅谈城市给水管道常见的事故与预防措施
[J]．山西建筑，2007，33(12)：182—183．
[2]刘 荣．给水系统管材的选用分析[J]、山西建筑，2007，33
(18)：180—181．
Selection of the drainage tube material and its influences on water quality inside the tube
YU W ei-rong
Abstract：This paper introduces the present condition of drainage tube materials，analyzes the influences of tube materials on the water quality
ir商de the tube，points out that one of the main factors causes the change of water quality of tube network is the incrustation inside the tube，
and prop0ses the countermeasures should be adopted in pipe network management，in order tO reduce the influences of tube materials on the
water quality inside the tube and increases water quality of water supply．
Key words：tube ma terial，water quality，influential factor
收稿日期：2007—06—04
作者简介：席晖(1980一)，女，助教，河北工程大学建筑学院，河北邯郸056038
白梅(1969一)，女，副教授，河北工程大学建筑学院，河北邯郸056038
王首-(1980一)，男，助教，河北工程大学建筑学院，河北邯郸056038
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2第 03 03 7卷年第13 21期月 席晖等：低能耗建筑设计中的自然通风 ·199 ·
2．2．1 原理
当空气从房间一侧开口进入，从另一侧开口流出时形成穿堂
风。穿堂风取决于建筑相对面开口是否充分打开。进气窗和出
气窗之间的风压差大，房屋内部空气流动阻力小，才能保证通风
流畅。房屋在通风方向的进深不能太大，一般最大有效进深大约
为层高的5倍。此时驱动力主要是风压，但只要在进风口和出风
口间有明显的高差，热压也有较明显的作用。大进深建筑的通风
效果受内部隔断和障碍物的影响，阻碍气流的运动。
2．2．2 设计方法
1)总体规划中的通风设计。
间距与通风的关系如下：
为使建筑群每一幢房屋都能较好地获得自然通风，建筑物宜
与主导风向呈30。～45。角，并采用前后错列、斜列、前低后高、前
疏后密等布局措施，使整个建筑群都受益。
建筑物的间距、屋顶坡度都对风向和漩涡风的产生及正负风
压值的大小有着直接的影响。建筑物越长、越高，进深越小，其背
风面产生的涡流区越大，流场越紊乱，对减少风速、风压有利。建
筑的迎风面产生正压，侧面产生负压，背面产生涡流，有气压差存
在就会产生空气流动，根据地区的主导风向设计合理的间距，为
建筑组织良好的自然通风提供了可行性。
2)开口的设计。自然通风通过建筑物的开口流入或者流出，
则建筑物开口的优化配置以及开口的尺寸、窗户的形式和开启方
式，窗墙面积比等的合理设计，直接影响着建筑物内部的空气流动
以及通风效果。
a．开口的大小存在一个优化组合的问题。房间开口尺寸的
大小，直接影响着风速和进气量，开口大，则气流场较大。缩小开
口面积，流速虽然相对增加，但气流场缩小。根据测定，当开口宽
度为开间宽度的1／3～2／3，开口面积为地板面积的15％～20％
时，通风效率最佳。b．开口的开启方式应灵活。在气流穿过一个
空间时要提供尽可能多的灵活性，特别要确保热空气在房间顶部
时可以放出去，又能把新鲜空气从底部引进来，这样就会因该空
间内的热量的分层作用给室内空气流动提供动力。气流的方向
可以通过对中悬窗、竖转窗及平开窗窗扇角度的改变来调节。C．
开口的相对位置也会直接影响气流路线。建议将进风口设置于
地面上方1 m～2 m处，可以确保气流经过使用者头部区域。
还可以通过固定在墙体上的构件或窗户上的百叶来控制气
流的强度和流场分布。
2．3 烟囱效应与反烟囱效应
2．3．1 原理
烟囱效应与反烟囱效应的实质是热压产生的通风。烟囱效
应是烟囱内的空气被加热，温度高于外界温度，用室外的冷空气
代替原来的热空气。而反烟囱效应是从室外吸入热空气，与烟囱
内的冷空气交换，通常应用在炎热地区无风的早晨。
烟囱越高，顶部与底部之间的温度、压力差越大，顶部通风口
周围的空气速度就越大，这就增大了烟囱内空气的流动速度。
2．3．2 设计方法
1)拔风烟囱。主要功能是为了通风，尺寸大小仅为了迎合压
降的需要。烟囱可以作为采光井、太阳吸收器等。烟囱可以是一
个单独的烟囱，也可以是围绕建筑的几个小烟囱。如果建筑朝向
繁华的街道，则可以把入风口放置在远离噪声和污染源的地方，
而把烟囱放置在靠近街道侧。太阳烟囱是吸收太阳的热来增强
热压。通常使太阳烟囱外表面(结合玻璃成分)位于建筑向阳面，
这样易于得到太阳辐射产生自然对流，使空气从建筑内流人烟囱
底部，而由烟囱顶部排出，外界空气进入建筑中替换滞留的空气。
为了用风压来加强烟囱效应，烟囱的出口应位于负压区，这样可
以避免产生倒灌气流。
2)双层围护结构。对于高层建筑，直接开窗通风容易造成紊
流，不易控制，可以利用两层玻璃作为围护结构，玻璃之间留有一
定宽度的通风道并配有可调节的百叶。冬季，双层玻璃之间形成
阳光温室，增加了建筑内表面的温度，有利于节约采暖。夏季，中
午利用烟囱效应对通风道进行通风，使玻璃之间的热空气不断被
排走，达到降温的目的；早晨利用反烟囱效应，使室内获得舒适的
空气流动。
2．4 其他设计方法 ，
2．4．1 太阳能的应用
被动式太阳能技术与建筑通风是密不可分的，它的原理类似
于机械辅助式自然通风。冬季利用机械装置将位于屋顶太阳能
集热器中的热空气引至地板处，并通过气孔进入室内，利用热压
原理在房间内的循环，实现利用太阳能采暖的目的。夏季夜晚利
用天空辐射使太阳能集热器迅速冷却，并将集热气中的冷空气吸
入室内，达到夜间通风降温的目的。
2．4．2 地冷的应用
从地表每下降1 m，土壤的温度就会下降1℃左右。因此，如
果不能在建筑物中修建深的地下室，还可以使空气在穿过地下的
粘土管中得到降温。直径为300 mm-600 mm，埋深为3 m～10 m
的粘土管形成一个环路吸取来自外部或内部花园的空气使它穿
过深埋的水井，或者只是穿过地表，则来自环路的空气至少比周
围的空气低5℃。
3 结语
与其他相对复杂、昂贵的技术相比，自然通风是当今生态建
筑所普遍采取的比较容易接受而且廉价的技术措施，它具有节
能、清洁的优点，体现了可持续发展的理念。但是自然通风的实
现受到多种因素的影响，而且自然通风系统只是建筑设计中的一
部分，单靠它很难达到舒适的目的，它只是营造被动式、低能耗建
筑整体方案中的一部分，加上良好的保温隔热、采光、遮阳等才能
达到减少能耗的目的。
参考文献：
[1]刘念雄，秦佑国．建筑热环境IN]．北京：清华大学出版社，2005．
[2][关]阿尔温德·克里尚．建筑节能设计手册—— 气候与建筑
[M]．刘加平，译．北京：中国建筑工业出版社，2005．
[3]王鹏，谭刚．生态建筑中的自然通风[J]．世界建筑，2000
(4)：66—67．
Natural ventilation in low energy architecture design
XIHui BAIMei WANG Shou-yi
Abstract：The cost of the replacement of natural ventilation by air conditioning system is briefly discussed
． The actions as well aS principleS 0f
natural ventilation are analyzed ．From one-sided ventilation，cross ventilation，chimneys domino effect and other aspects major measuI、es and
design methods of natural ventilation are studied ，in order to make natural ventilation design become one sin qua non part of pasive low energy
architecture．
Key words：natural ventilation，low energy，architecture design
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