四川眉山某體育文化中心室內外風環境營造方案研究

氣候溫和地區具有溫暖宜人的氣候特點，可以將自然通風等被動式設計應用于營造良好的室內外環境[1]，因此建筑設計中的通風設計就顯得格外重要。體育文化場館建筑具有人流量大、人員密度大等特點，加強自然通風就格外有必要。體育文化建筑的布局應充分考慮所在地區的年主導風向及項目所在場地的地形條件，自然生成建筑布局、建筑體形和建筑構件，為建筑室外及室內通風創造條件[2]。當人行區域距地 1.5 m 高度，風速大于 1 m/s 并小于 5 m/s 時，人體感受比較舒適[3]。優化的建筑布局有利于形成良好的室內外通風環境，對于有室內自然通風需求的建筑單體，有利于在建筑迎風面和背風面之間形成超過 1.5 Pa 的風壓差，為自然通風提供基礎條件。

本文以位于氣候溫和地區的四川省眉山市某體育文化場館投標方案設計為例，研究了氣候溫和地區體育文化場館室內外風環境營造方法，為氣候溫和地區建筑群的布局設計提供參考。

1 氣候與場地分析

眉山市全年月平均相對濕度在 60%～80% 之間，相對濕度較大。最熱月為 7、8 月份，平均氣溫 25.4～26.3℃；最冷月為 1 月，平均氣溫 6.2～6.8 ℃。從城市氣候學角度來看屬于典型的氣候溫和地區，冬季僅在 12 月及 1 月需要供熱，夏季僅在 7～8 月部分時間需要供冷。眉山市太陽輻射季節性變化明顯，夏季太陽輻射量大，春秋季其次，冬季最小；年日照時數 1 060～1 202 h，屬全國低日照區域之一。眉山市冬季主導風向(NNE)，平均風速 1.0 m/s；夏季主導風向(NNW)，平均風速 1.4 m/s。以冬季最大化利用太陽能與夏季最小化太陽輻射為原則，建筑的最佳朝向為南偏東 45°～ 南偏西 15°。

項目場地位于坡地上，從北向南高程逐漸降低，整個高差超過 20 m，坡度約為 4.2°。項目場地基本情況見圖1。

圖1 項目場地基本情況

結合眉山地區全年主導風向，應將通風需求更強、通風可實施性更強的體育建筑布局在地塊的北側，將通風需求相對較小的文化展館布置在地塊的南側。

2 基于可持續設計的室內外風環境營造

綜合場地與氣候條件，建筑初步布局為：體育場館布置在場地北側，文化場館布置在場地南側， 同時在體育館之間留出通道，讓作為主導的北向風進入場地的通風廊道。初始方案設計詳見圖2 。

圖2 初始設計方案示意

但模擬結果顯示，場地內整體風場不均勻，體育場對風場的連續性形成了一定的阻隔，文化展館周邊室外風速偏低。因此優化了體育場的設計，優化后的方案見圖3。

圖3 優化后的設計方案示意

通過體育場立面的鏤空設計形成了連續的通風路徑，如圖4 所示。

圖4 體育場建筑立面鏤空設計方案

文化展館的調整實現了室外風場的優化，陽光谷局部放大后的效果如圖5 所示。

圖5 陽光谷局部放大圖

這些優化設計改善了建筑首層的自然通風，方案優化前后的風場對比見圖6。

圖6 方案優化前后風場對比

3 方案優化后的全年風場分析

過渡季、冬季、夏季場地整體、文化展館室外、體育場內風環境舒適，場地內無渦流，區域內空氣流通好，為文體活動參觀者、體育運動人員等提供舒適宜人的室外通風享受。同時過渡季、夏季建筑迎背風面風壓差提供了室內自然通風的有利條件，配合文化展館的中庭設計，建筑利用風壓與熱壓共同作用最終能夠實現良好的室內自然通風。冬季建筑布局、體形減少冬季的冷風滲透，有利于冬季的保溫節能。全年文化展館首層室內風環境舒適，結合太陽輻射形成的熱壓作用，形成“煙囪效應”的拔風作用，為首層商業購物空間提供舒適宜人的自然通風環境。為節約用地，停車應以地下車庫停車為主，車庫進出口位于地塊北、南側，充分利用自然通風消除車庫內的污染物。方案優化后的全年風場情況如表1 所示。

表1 方案優化后的全年風場情況對比

4 室內自然通風的輔助措施

眉山市全年平均氣溫較為適宜，冬季僅在 12 月及1月需要供熱，夏季僅在 7～8 月部分時間需要供冷。空調冷、熱源采用空氣源熱泵后，減少了系統投資，提高了運行靈活性。由于眉山市氣候特點為夏季溫度低，濕度大，因此空調的除濕能力格外重要，采用溫濕度獨立控制系統后，可實現新風的凈化處理，提高室內空氣品質。為減少人員誤操作所產生的建筑能耗額外增量，提高建筑機電系統的管理水平，優化方案設計了設備與能耗的監控系統。

5 結 語

氣候溫和地區建筑布局與體形設計在一定程度上決定了建筑室外風場、建筑單體立面迎背風面風壓、建筑室內自然通風等情況。建筑布局應充分結合所在地的年主導風向與項目場地地形條件，注重場地“通透性”設計，為主導風留出通風廊道——有利于形成建筑立面風壓差，進而形成良好的室內自然通風狀況。

參考文獻：

[1]高燦. 溫和地區醫院建筑的被動式設計研究——以云南祿豐縣德潤醫院設計為例.[D]. 云南昆明：昆明理工大學,2015.

[2]李寶鑫,蔣益清,莊和鋒,等.基于室外風環境和室內自然通風模擬優化的建筑體形可持續設計方法研究——以昆明市某項目可持續設計為例[J].綠色建筑.2014(3)：80-82.

[3]王珍吾,高云飛,孟慶林. 建筑群布局與自然通風關系的研究[J].建筑科學,2007,23 (6)：24-27+75.