不同區域建筑群內風場的分布特點

祖豐　永剛　丹彤

摘 要：城市建筑物整體規劃與布局的合理性，以及與自然環境的協調性直接影響小區內部風場分布。為了具體探求小區風場的分布與影響，文章應用實地測量與數值模擬的方法研究了小區的風場強度分布特點，并對比分析沿海與內陸建筑群內部風場特點。研究結果表明，由于小區風場的存在使得樓與樓之間的狹縫、狹縫的入口、建筑物轉角處行人風場被明顯加強；沿海建筑群周圍的風速較內陸地區大很多，因此為了觀景需要而建造沿海建筑時，設計前必須要實驗確定風環境對行人舒適性的影響。

關鍵詞：建筑群；建筑布局；風場；風環境；數值模擬

引言

小區的整體規劃與布局的合理性，以及它與自然環境的協調性都與建筑節能密切相關。各種建筑物的存在導致下墊面的改變，直接影響城市近地面層風場結構，因而在一定區域內風速分布與總體之間產生差異，這會影響到城市的通風、自凈能力，加劇了在低風速條件下城市的空氣污染和熱島效應；而另一方面在風速較大時，高大建筑周圍會產生局地強風，影響到行人的舒適與安全，引出行人風環境問題。目前，行人風環境問題日益受到各國的重視，一些發達國家立法要求在建筑物的設計階段，給出建筑物建成后風環境的影響評價；

本研究通過現場實測以及數值模擬的方法，研究臨海建筑群與內陸建筑群內部各區域風場分布特點，分析其風場的差異；提出改善小區風環境的方法與措施。

1 研究對象及研究方法

本研究選定了兩個住宅小區，測量地點一為臨海建造的住宅建筑群；測量地點二為坐落在市中心，周圍高樓林立的寫字樓；目前研究行人風場普遍采用的方法是數值模擬和風洞試驗。本文采用了實地測試和模擬的方法，探求風場的分布，評定某小區建筑群風場的舒適性，以及有利于削弱行人風場的方法與措施。

2 測量結果與分析

2.1 數值模擬

根據實測時的天氣情況，在運用CFD數值計算時，其邊界條件按照實際風速與溫度來定義。并做一些理想假設。假設一，假設地面處于水平狀態。假設二，認為氣流各層面之間影響微小。假設三，外界環境與實驗區互相不影響。基于上述假設，可將此模型設計為二維穩態問題近似處理。根據當時實際天氣情況設定邊界條件。經過數值模擬可得出小區的速度場與溫度場（圖1，2所示）。圖1是對測量地點一風場數值模擬的結果，可以看到風場在拐角處及狹縫處發生偏轉顯著且風速明顯增強。

以上述數值模擬成果作為參照，本研究以實地測量為基本原則，研究建筑周圍風場分布特點。

圖1 臨海建筑群風場數值模擬圖

2.2 實驗測試及結果分析

實驗測量所用儀器有熱球風速儀和熱線風速儀。測量地點一為一臨海小區，內部結構緊密，主要由中高層建筑構成。測量當天風力狀況為偏北風5～6級，數據處理時，取地面寬闊處風速為8m/s。由于風速不可能保持穩定不變，本實驗選用一段時間內的平均風速作為該處風速，使誤差降到最低，增強實驗本身的嚴謹性。

在測試地點一四座建筑圍成的一個空間內，筆者選取了29個測點，其中入口拐角附近7處，顯著風口（狹縫）附近5處，其余布置在靠近建筑物表面及前后排樓間的中央過道處。篩選有代表性的測點，如表1及表2所示，分別為拐角處及風口處的風速值。

從結果看出，當天平均風速僅為8m/s，而上述各測點（轉角、狹縫）風速均被顯著增強。增強最顯著處可為平均風速的2倍。該結果與數值模擬所得的結果保持一致。

圖2 測試地點一與測試地點二風速對比圖

本實驗旨在對比分析靠近海邊的建筑群與遠離海邊的建筑群內部風場速度的差異。由于地點不同造成的周圍環境風速不同，引進風速比概念，使兩組數據具有可比性，風速比=實際風速/該地點平均風速。測點二周圍環境風速由于建筑物的阻擋作用明顯小于測點一周圍的環境風速。測點以風口和轉角處密集布置，即風口和轉角處的風速為著重研究對象。圖2為在兩處建筑群分別測量得到的風速直觀對比圖。從圖中可以看到，測試地點一內部各測點風速比值全面高于測試地點二。對比強烈的測點發生在風口處，臨海小區的風口產生強烈的強風效應，而內陸小區風口處風速并沒有顯著增加，可以看出與內地小區相比臨海小區受風場影響較大。

3 結束語

在樓宇密集的建筑群內環境中，行人風場被明顯加強的區域是：樓與樓之間的狹縫、狹縫的入口、建筑物轉角處；建筑群內部行人風場的產生對行人舒適行有很大影響，應盡可能得到改善；在設計建筑群布局時，可以在風場明顯加強的區域，例如風口，轉角處等，建設綠化帶或擺放藝術雕塑，達到四季防風的目的；沿海建筑群周圍的風速較內陸地區大很多，可增加至平均風速的2倍。為了觀景需要而建造沿海建筑時，設計前必須要實驗確定風環境是否對行人和建筑物安全；內陸建筑布局時，應防止不通風的過密布局，造成空氣污染物的堆積。

參考文獻

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