基于自然通風改善的街道立面改善措施

廣東省建筑科學研究院 廣州 510500

摘要：近年來，高強度的城市開發(fā)、高密度建筑布局和人口持續(xù)增加使城市風環(huán)境日趨惡化，為改善新建城區(qū)或舊區(qū)改造的風環(huán)境問題，本文從建筑布局、通風廊道及建筑細節(jié)三個方面提出改善街道風環(huán)境的措施，研究與相關(guān)模擬表明：交錯式布局、逐漸抬升的建筑高度、順應(yīng)主導風向的建筑方位能從根本上提高自然通風環(huán)境；經(jīng)過精心布局與設(shè)計，城市綠地廊道能轉(zhuǎn)變成通風廊道加強自然通風；建筑基底布置、開口布置、立面凹凸等細節(jié)處理能有效改善局部風環(huán)境。

關(guān)鍵詞：自然通風；建筑布局；通風廊道；高樓風；風壓

Abstract：Recently，the high strength development of city、high density layout of the buildings and continued population increase，which lead to the wind environment be becoming worse，in order to improve the wind environment in the new city and the transformation of old urban areas，it put forward the measures to improve the wind environment of street from the three aspects that the layout of the building，ventilation corridor and the construction details，Research and related simulation shows：a staggered layout、building height gradually decreasing and building bearings conform to the dominant wind direction that can improve the natural ventilation environment fundamentally；After a careful layout and design，city Greenbelt corridor can turn into a ventilation channel makes strengthening natural ventilation，the construction base layout，opening position，vertical concave and convex details treatment can effectively improve the local wind environment.

Keywords：natural ventilation；the layout of the building；ventilation corridor；wind of tall building；wind pressure

0引言

隨著城市化發(fā)展速度的猛增，以及城市土地開發(fā)的高強度化，導致溫室效應(yīng)、空氣污染、霧霾頻發(fā)、城市熱島效應(yīng)加劇等氣候問題的曰益凸現(xiàn)，建筑與人口的日漸密集導致環(huán)境污染逐漸嚴峻，城市風環(huán)境亟待改善 [1]。

在全球變暖與快速城市化背景下，城市的快速發(fā)展帶來了一系列環(huán)境問題，如高樓林立產(chǎn)生的高樓風使得行人舉步維艱；擁擠的建筑群產(chǎn)生無風區(qū)無形中堆積垃圾；城市高強度的建設(shè)一方面侵占自然水體、農(nóng)田，另一方面又阻礙了城市空氣的流動，致使城市熱島現(xiàn)象嚴重等，這些熱污染與空氣污染已對城市生態(tài)環(huán)境與居民身心健康構(gòu)成了嚴重的威脅；而建筑自然通風無需任何能量損耗，以風壓和熱壓為動力改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，從而改善城市熱島效應(yīng)，使得居民生活舒適性顯著提高，因此應(yīng)從城市風環(huán)境的改善措施著手改善城市街道居民的生活環(huán)境。

1研究現(xiàn)狀

自然通風以“熱壓”和“風壓”為基本作用形式，且無需設(shè)置任何動力裝置，為經(jīng)濟自然的通風方式，然而自然通風受室外氣象條件影響，通風效果不穩(wěn)定。近年來國內(nèi)外許多地區(qū)和城市已先后開展了相關(guān)研究及建設(shè)，以及利用城市風道促進城市空氣循環(huán)，從而改善城市通風環(huán)境，特別是舒緩夏季的熱島效應(yīng)，減低冬季霧霾發(fā)生頻率，并降低空氣污染。德國學者早期根據(jù)局部環(huán)流運行規(guī)律提出了下墊面氣候功能評價標準，將城市通風系統(tǒng)進行了較細致的劃分[4]，近年來，自然通風應(yīng)用于城市規(guī)劃中，通過控制用地功能、限制建設(shè)開發(fā)強度、確定街道走向及建筑布局，鏈接開敞空間和綠地形成網(wǎng)絡(luò)等措施，改善城市熱、風環(huán)境[1]，這些經(jīng)驗值得正在經(jīng)歷城市化發(fā)展并急需改善風環(huán)境的城市借鑒。本文在總結(jié)相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量的通風模擬數(shù)據(jù)，提出了基于自然通風改善的街道立面方向的幾個主要措施。

2.改善措施

從建筑物理學的角度來看，建筑環(huán)境主要關(guān)注建筑熱濕環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境和室內(nèi)空氣質(zhì)量。其中，建筑的室外風環(huán)境是影響生活其中人員舒適性的重要內(nèi)容，也是影響室內(nèi)熱、風環(huán)境的基礎(chǔ)條件。合理的建筑布局、體型設(shè)計和室外園林綠化布置往往產(chǎn)生舒適的室外風環(huán)境和理想的室內(nèi)自然通風，也會減少室內(nèi)空調(diào)負荷，體現(xiàn)了節(jié)能、生態(tài)、綠色的建筑理念。

2.1建筑布局是根本

城市建筑在規(guī)劃上的不合理是造成城市通風不良的一大原因。，如布局封閉、外部空間安排不當?shù)龋捎诔鞘薪ㄖ季值姆忾]，阻擋來流風速使得不能深入建筑區(qū)域的內(nèi)部，并且城區(qū)內(nèi)住宅、商業(yè)等公共建筑密集且大量消耗能源，如此，在微風和靜風情況下，城區(qū)將處于窒息狀態(tài)[2]。建筑群體的布局作為影響城市街道自然通風的根本因素，改善街道立面風環(huán)境應(yīng)從建筑布局著手，作為構(gòu)建城市舒適生活環(huán)境的首要條件。建筑布局應(yīng)采用交錯排列或前低后高，或前后逐層加高的布置。

a）為了保證建筑的自然通風效果，建筑的主要進風面一般應(yīng)與建筑所在地的夏季主導風向呈60°至90°角，且不宜低于45°角，同時應(yīng)避免大面積外墻和玻璃受到西曬；

b）建筑物長邊與長年風向平行，城市主要大街、大道應(yīng)與盛行風的方向并行排列或最多成30°角，令盛行風得以順利的進入小區(qū)或建筑群體內(nèi)部，如下圖1中a）所示（紅色箭頭為盛行風向），風速大部分在2.0m/s左右，且建筑物與相鄰建筑之間應(yīng)留有充足的空間使得室外風的暢通，加大間隔避免產(chǎn)生局部峽谷風；而圖b）為建筑大道與盛行風夾角在45°時，風速大部分在1.5m/s左右，較平行風向區(qū)內(nèi)風速明顯降低，且由于建筑間距不足形成了局部峽谷風，如圖中紅圈部分所示。

a）建筑物長邊與常年風向平行時 b）建筑大道與盛行風夾角45°時

圖1 建筑物的布局朝向?qū)ψ匀煌L的影響

c）階梯式高度輪廓可令風轉(zhuǎn)吹向建筑高度較低的區(qū)域，高度輪廓差異可促進空氣流動，如下圖2所示，風速可順著建筑的階梯性依次增加或遞減，降低高速風或避免產(chǎn)生無風狀態(tài)。

圖2 階梯式建筑布局利用自然通風示意圖

2.2通風廊道為輔助

由于城區(qū)與周圍郊區(qū)的連貫性，通常認為，城市內(nèi)部縱橫交錯的各級道路和街道同樣也能作為城市風廊為城市起到空氣流通的作用。但通過對城市風場模擬分析可得：一般的城市道路和街道由于寬度不夠、朝向不合理、下墊面阻礙較多、城市風速偏小以及街道本身的溫度較高，實際上難以達到為城市通風散熱的目的。因而，基于自然要素的城市通風廊道將是促進城市通風、緩解城市熱島的主要載體。

適當?shù)囊?guī)劃城市中表面溫度不同的區(qū)域，如水面、綠地的應(yīng)用、由道路、休憩用地及低矮樓宇連成的通風廊道、利用非建筑用地的配置以辟設(shè)風道、增設(shè)綠化廊道等，即利用兩者與建筑物的表面、鋪裝地面和馬路等溫差平衡的過程來產(chǎn)生氣流。外部空間表面狀態(tài)不同，相互間產(chǎn)生氣流的難易程度亦不同。在城市規(guī)劃中為了改善城市的熱環(huán)境，必須重視水面和綠地的保留和擴建。使得綠地、水面與建筑物布置有機結(jié)合。城市中的建筑物形狀和布局既要從景觀考慮，也要考慮其使用功能，且不能忽視其氣候效應(yīng)（日照、通風、換氣、空氣凈化和溫、濕度）[3]。