建筑布局對風環(huán)境的影響

李春修　韓力杰

[摘要]研究了行列式、周邊式和自由式三種基本的建筑布局對風環(huán)境的影響，給出了方案設(shè)計中從風環(huán)境角度應(yīng)該考慮的問題，即避免大面積渦流出現(xiàn)，避免建筑群中某個或某些建筑單體的能耗顯著增加，避免建筑群中主要通道風力顯著增大，以提高建筑群整體空間區(qū)域環(huán)境的舒適度。

[關(guān)鍵詞]建筑布局；風環(huán)境；渦流

文章編號：2095-4085（2016）07-0054-02

建筑風環(huán)境是在建筑室內(nèi)與室外的空氣交換中所形成的局部的、有特點的氣流組織，這樣的環(huán)境既受到周圍大氣候的影響，同時也受到建筑整體布局的影響。反之，這樣的環(huán)境也會對建筑本身產(chǎn)生影響。

建筑室內(nèi)外通風由于受到建筑內(nèi)部房間布局的約束，其整體的流速、方向都可以比較有效的把控，但是建筑室外通風，建筑與建筑或建筑群之間的通風由于受到風壓、熱壓的共同作用，比較難以把控。另外，隨著城市的發(fā)展，大規(guī)模的建筑群層出不窮，建筑布局對建筑風環(huán)境的影響愈發(fā)復(fù)雜。

1建筑風環(huán)境起因

建筑風環(huán)境是自然通風作用的結(jié)果，而自然通風是風壓和熱壓作用的結(jié)果。風壓的誘因是大氣環(huán)流，風遇到建筑物會在建筑物的迎風面和背風面形成壓力差，除了與風速有關(guān)以外，還與建筑形式、建筑與風的夾角以及周圍建筑的布局等因素相關(guān)。熱壓的主要誘因是空氣溫度。在建筑室內(nèi)通風中，由于人的因素，造成室內(nèi)、室外的空氣溫度的不同，導(dǎo)致密度差，形成室內(nèi)、外空氣壓力差。在室外，由于不同高度的空氣溫度不同，形成豎直方向的空氣壓力差。綜合來看，建筑室外的風環(huán)境受到壓差的影響，而且這些壓差不是一個方向的。氣流組織也較之建筑室內(nèi)風環(huán)境更加復(fù)雜。

2建筑布局形式

建筑布局一般從二維和三維兩方面進行考慮。二維一般是從平面布局進行考慮，三維一般是從空間布局進行考慮，受到地形、坡度的影響。其建筑布局有行列式、錯列式、周邊式、混合式、自由式等。行列式是指建筑物成排成行地布置，這種布局方式有利于通風，是我國城鄉(xiāng)廣泛采用的一種布局方式。錯列式類似于行列式，其優(yōu)勢是可以避免空氣動力陰。周邊式是指建筑沿著街道周邊布置，其布局方式雖然可以使街道內(nèi)空間集中寬闊，但對自然通風不利。混合式屬于行列式與部分周邊式的組合形式，這種布局方式可以形成氣候防護單元，同時又充分展現(xiàn)出行列式的通風優(yōu)勢。自由式更多的是結(jié)合了平面和空間布局形式。這種布局方式可以根據(jù)地形的復(fù)雜程度自由發(fā)揮，以充分利用地形特點。其布局形式不固定，多半采用多種平面形式和高低層以及長短不同的體形組合，以達到有利于自然通風的效果。也是最常見的一種建筑布局形式。

3風環(huán)境分析

對于不同地區(qū)，由于風向類型不同，建筑布局對風環(huán)境的影響也是不同的。這里只討論季節(jié)變化型，這是我國大部分地區(qū)的風向特點。

3.1行列式布局

這一建筑布局形式多出現(xiàn)在民用住宅建筑中。其形式相對比較固定，變化主要集中在建筑走向上。對于我國絕大部分地區(qū)，建筑為南北向或接近于南北向。在這一基礎(chǔ)上，建筑布局應(yīng)該多考慮建筑單體外表面的能耗、主要通道的渦流區(qū)域大小。對于大部分北方地區(qū)還要考慮冬季積雪對建筑節(jié)能的影響、避免風力過大區(qū)域的出現(xiàn)。因此，應(yīng)該根據(jù)該地區(qū)不同季節(jié)的主導(dǎo)風向、風力確定等具體采用并列式還是錯列式。

3.2周邊式布局

3.2.1北方地區(qū)

首先，我國在冬季最冷的1月主導(dǎo)風向多為西北季風，對于大部分北方地區(qū)建筑布局應(yīng)該注意避開不利風向，所以選擇封閉或半封閉周邊式建筑布局比較合理，提高建筑的節(jié)能效果。其次，對于北方地區(qū)在春季多處于干燥氣候，風沙較大，一些周邊式建筑布局易造成建筑群空間區(qū)域內(nèi)渦流嚴重，導(dǎo)致該空間區(qū)域空氣質(zhì)量惡化，即所謂的空氣動力陰影區(qū)域。第三，大部分北方地區(qū)夏季受東南季風主導(dǎo)，充分利用這一季節(jié)的風向也有利于降低建筑空調(diào)能耗。因此，為了解決上述問題，對于大部分北方地區(qū)在建筑布局上可以考慮西北向封閉、東南向半封閉的周邊式布局形式。

3.2.2南方地區(qū)

首先，我國南方地區(qū)冬季最冷月主導(dǎo)風向雖然也是西北風，但由于風力普遍不大，建筑布局可以不用刻意回避西北向。其次，該地區(qū)冬季的空氣濕度很高，這是導(dǎo)致人體舒適度較低的主要原因。建筑布局上應(yīng)多考慮加強通風，較低濕度。第三，南方地區(qū)春、夏季盛行東南風和西南風，高溫少雨，濕度較大，體感溫度很高，建筑布局上也應(yīng)多加強自然通風。因此，綜合考慮，對于我國大部分南方地區(qū)建筑布局，應(yīng)多考慮西北向和東南向或西南向半封閉的周邊式布局形式。

3.3自由式布局

自由式比較復(fù)雜，其形式不定，變化很大。在建筑布局上應(yīng)遵循以下基本原則：（1）避免建筑群空間區(qū)域風力顯著增大，即所謂的漏斗現(xiàn)象；（2）沿主導(dǎo)風向避免出現(xiàn)一棟建筑遠高于其它建筑，或一棟建筑后面是一片面積較大的空地，從而導(dǎo)致迎風面受到顯著的下沖氣流沖擊；下沖氣流與水平方向的氣流形成高速風或渦流；（3）建筑群避免出現(xiàn)在山腳下，特別是北向山腳下，冬季會形成大面積渦流，出現(xiàn)所謂的霜洞效應(yīng)。

4結(jié)語

基于三種基礎(chǔ)性建筑布局方式風環(huán)境進行分析，針對不同地區(qū)、不同主導(dǎo)風向的風環(huán)境特點的研究，建筑整體布局對風環(huán)境的影響要從方案設(shè)計方面更多體現(xiàn)避免大面積渦流出現(xiàn)，避免建筑群中某個或某些建筑單體的能耗顯著增加，避免建筑群中主要通道風力顯著增大，以提高建筑群整體空間區(qū)域環(huán)境的舒適度。

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