關于建筑設計和風環境思考

李江龍 王金花 吳 瓊

（北京華茂中天建筑規劃設計有限公司，北京 100000）

在建筑設計方面，因忽視風環境影響，容易導致建筑室內通風不良、室外風速過大，從而給居住者和室外行人帶來強烈不舒適感，同時威脅人員生命財產安全。因此，還應加強對建筑設計與風環境的關系思考，以便使建筑設計水平得到進一步提高。

1 建筑設計對風環境的要求

針對建筑風環境，在《綠色建筑評價標準》中包含較多規定，如建筑自然通風、場地內風環境有利于行走等。在建筑設計中，影響建筑風環境因素包含建筑外形、迎風方位、建筑間相對位置關系、周圍地形地貌等多種。缺乏合理設計，將導致建筑產生“風道效應”或“風閘效應”等不良問題，造成風環境給人帶來不舒適感。實際在建筑設計中，需要從建筑使用舒適性和外環境活動舒適性兩方面對風環境的舒適性進行考量。結合實踐經驗來看，在冬夏季工況下，通常應保證建筑場地外風速不超過3m/s，確保行人在室外活動中能夠感到風環境的舒適性。從建筑使用舒適性角度來講，需要保證建筑物前后風壓保持1.5Pa 左右，避免出現局部渦流或死角，可開啟窗室內外表面壓差應得到0.5Pa 以上，保證室內能夠自然通風。針對寒冷地區，應使除迎風面以外其他建筑物前后壓差不超過5Pa，以降低建筑供暖負荷[1]。因此在建筑設計方面，需要結合場地風環境進行場地布局，使人員活動區位于風速相對高的場所，以加強通風，并使垃圾房、停車場等位于風速高的下風區，同時場地無死角和造成污染物擴散的旋渦。針對建筑外立面，需要結合風壓場實現合理設計，保證建筑通風能夠達到舒適性要求，同時加強迎風面圍護結構氣密性，避免因空氣滲透帶來過多熱損失。

2 維持良好風環境的建筑設計方法

結合上述要求進行建筑設計，想要使建筑維持良好風環境，還要掌握相應設計方法。具體來講，就是需要科學進行建筑場地風環境評價，然后進行建筑剖面和形體科學設計，掌握防風設計要點，繼而完成舒適風環境營造。

2.1 風環境評價方法

在建筑設計階段，還應對場地風環境進行評價，以便掌握建筑所在位置風環境變化規律，完成建筑合理設計。現階段，可以通過風洞試驗對建筑實際風環境進行模擬，即在實驗室完成一定縮尺比模型設計，然后對模型表面風壓和周圍風環境進行模擬分析。在計算機技術快速發展基礎上，可以引入數值模擬方法，以流體動力學為基礎進行建筑參數變化趨勢的分析。結合建筑項目所在地氣象站風觀測資料，可以確定累年各月平均風速，然后對夏季和冬季兩種工況條件下建筑剖面風環境進行模擬分析，掌握場地內外風環境變化規律。結合建筑設計方案，對建筑室內外風壓差進行模擬，可以確定建筑通風情況和風環境舒適性，然后實現設計方案優化，設計合理開窗位置和開窗面積，完成建筑平面合理布局。比如針對室內衛生間、廚房等存在污染源的結構，還應在主導風下風向位置進行設計，保證室內風環境良好。

2.2 剖面設計方法

實際考慮風環境舒適性進行建筑設計，還要加強建筑剖面設計，實現建筑單層外圍護表面科學設計。在確定開窗位置和面積后，可以結合室內空氣運動方向進行擋板設計，以便使人行高度保持較小風速，使氣流形成得到遮擋。具體設計時，可以采用單面平開方式，使氣流從側面進入，避免給人左立高度帶來過大影響。在建筑剖面位置，還應加強豎向綠化設計，利用軟質景觀構成綠化系統，對建筑外風荷載進行控制，促使氣流通過不同方向反射。在植物蒸發作用下，進入室內氣流將得到過濾，使氣流運動與建筑蒸發量保持正比，冬季能夠使氣流運動與建筑失熱量保持正比，因此能夠建設外部空氣對室內環境溫度的影響。此外在建筑之間，還應在空曠位置完成綠色植物種植，形成綠色擋墻、格柵或林帶，作為空氣對流屏障，使室外環境空氣流動速度得到減小，為行人和車輛提供安全保護，保證建筑周圍環境潔凈。

2.3 形體設計方法

在建筑形體設計方面，需要做好立面通風口和風井設計。針對多層建筑，還應使立面通風口與地下風井共用排氣筒，形成U 形風道。利用風管進行地下風井連通，能夠為建筑提供風壓和熱壓，使建筑室內通風效果得到保證。對于建筑周圍道路來講，上部風在建筑截面阻擋下，下行時會使道路形成底部峽谷風速。為改善建筑室外風環境，還應完成退臺設計。在建筑設計中，外部不良風環境形成主要與建筑物布局、外形有關，形成的街道風、尾渦旋風會給人行與交通安全帶來影響[2]。因此在建筑設計中，需要采用裙樓結構對下沖氣流進行阻斷，同時在主要出入口完成防護頂棚的設計，以免墜落幕墻或其他裝飾物給行人帶來安全威脅。在建筑物的曲面交接位置或拐角位置，如果設計有觀光電梯也將產生負風壓問題，還應設計鈍化邊角，避免凸出位置法線與盛行風垂直，以免形成高吸力。屋頂屋檐拐角等問題容易會產生該問題，還應在邊緣位置增設矮護墻。

3 結語

綜上所述，在建筑設計中還應認識到維持風環境舒適性的重要性。作為設計師，需要合理處理建筑設計與風環境的關系，在加強風環境變化規律模擬分析基礎上實現建筑剖面、外形等各方面的科學設計，以便營造良好的室內外風環境，增強人體舒適性，為建筑使用安全提供保障。