不同朝向建筑物表面微環境測量

【摘要】不同朝向建筑物的微環境不同可能帶來不同的居住環境，本文采用了便攜氣象儀、紅外線點溫槍從不同朝向建筑物對環境微氣候的影響情況，及其測量、評價方法，并對所處環境的微氣候質量做出一定的分析。 認為施有盡量減少北面的窗口大小，避免飄窗的設計以減小表面積，采用熱阻大的墻體材料等。

【關鍵詞】建筑物；微環境；測量

隨著中國經濟的發展、城市化進程的加快和人們環保意識、健康舒適理念的提高，城市居民小區內的大氣環境問題愈來愈受到關注。作為城市大氣環境的子系統，城市居民小區內的大氣環境空間范圍較小，屬于微尺度氣象問題。研究城市居民小區內的微尺度大氣環境問題，對提高小區內的人居環境質量，保證居民的健康和安全有著重要的意義。城市居民小區的微環境包括風環境、污染物環境、熱環境、光環境和聲環境等等。在這一系列微環境中，小區風環境問題是一個很重要的環節，它與小區內建筑物的布局、形體特征、空間關系、維護結構的產生、相關技術的選擇和人居舒適度有密切的關系。比如，當我們研究不同地區建筑輻射與人體的舒適性關系時，在不同的通風條件下，人的舒適度標準對太陽輻射強度的要求是不同的。再如，兩個居民小區處于同一地區，由于風向及規劃布局的不同，形成兩個小區內完全不同的微氣候環境，直接影響建筑的熱工性能和人居舒適度。對于高層建筑及建筑群體，建筑物的布局和建筑物本身的阻擋會造成小區內的局部大氣環流的改變，形成復雜的風環境狀況，相對位置如果設計不合理，在冬季可能使建筑前后壓差過大，增加建筑冷風滲透能耗和“惡性風流”的滋生。在夏季可能使建筑前后壓差過小這樣不利于建筑的風壓自然通風。這些對建筑物安全、載荷、居住環境和人的生活及工作帶來不利的影響。為此，本文采用便攜氣象儀、紅外線點溫槍從不同朝向建筑物對環境微氣候的影響情況，及其測量、評價方法，并對所處環境的微氣候質量做出一定的分析。

本文選取陜西省西安市長安大學渭水校區的某宿舍樓進行測量。該樓四周開闊，前方沒有高大建筑遮擋陽光，四周有一些綠化，部分綠化較高，但離建筑有一定距離。選取宿舍樓，用點溫槍記錄不同朝向壁面（向陽面分為直射區和陰影區）中部區域溫度，并同時記錄該處風速、溫度、濕度，每個測點每3分鐘讀數一次，共計讀數15組。（直射區（南向）→南向→北向→東向→西向）高度為距地面1.8米，據測量壁面0.4米，采用定點移動測量法進行有效測量。對相關數據采用繪制不同朝向風速、溫度、濕度的變化曲線，比較壁面溫度與相應的空氣溫度、風速之間的關系，分析不同朝向建筑節能的設計方法。

由于測量在早上，所以隨著時間的推移氣溫會逐漸上午，從數據中可以看出五個測點隨著空氣溫度均有上升的趨勢。同時壁面溫度均普遍低于同期空氣溫度，與早晨建筑經過一夜的散熱后溫度低于空氣溫度的情況相符。同時隨著空氣溫度的上升，相對濕度慢慢下降也與物理常識相符。故數據的合理性較高。通過測量可以看出建筑五個測點的空氣溫度與壁面溫度從高到底的排序為：直射、南向、東向、西向、北向。

由于建筑的朝向不同，建筑不同朝向的太陽輻射強度成為影響建筑溫度的關鍵因素。南向是太陽輻射強度最大的面，所以溫度最高。而早晨由于太陽剛從東面升起，建筑東面的太陽輻射強度僅次于南面，故溫度次高。北面終日無法得到太陽直射，故溫度最低，而西面介于北面與東面之間，所以溫度次低。

對于西安所位于的寒冷熱工分區來說，規范上的表述為主要考慮冬季防寒，局部地區考慮夏季防熱。故在設計中主要要解決保溫的問題，次要解決防熱的問題。南面由于是最大的得熱面，設計上的主要思路為加強得熱。主要措施有適當擴大南面的窗戶大小，在南面加設陽光間等。同時西安的夏季非常炎熱，南面也應考慮在夏季時的防熱問題。例如加設遮陽板，遮陽板的角度以當地的春秋分日的太陽高度角確定，這樣夏季陽光無法照射室內而冬季太陽可以。由于東面是早上時的次要的熱面，有加快建筑升溫的功效，故以加強得熱的措施為主，如在東面設計時進行退臺的設計以加大得熱面等。由于建筑的西曬對室內舒適度有較大影響故應避免。在西面的設計時可采用加設花格墻面遮陽等措施避免西曬。北面是建筑的最大失熱面，故在節能設計中要減少失熱。措施有盡量減少北面的窗口大小，避免飄窗的設計以減小表面積，采用熱阻大的墻體材料等。

本文所采用的分析手法較為一般，在接下去的工作中，是否可以嘗試引入一

種新的評價方法來評價整個建筑群分布對風環境、污染物環境和熱環境的影響。因為本文只研究了小區太陽輻射和保溫等典型溫度環境，獲得的結論是否具有普適性，是否和風向有關。在接下來的工作中還需要進一步的研究。