基于“綠色校園”的大連大學(xué)室外風(fēng)環(huán)境模擬分析和優(yōu)化措施

李雪健 初 梅

(大連大學(xué)建筑工程學(xué)院，遼寧 大連 116622)

1 課題研究背景

1.1 綠色校園建設(shè)

綠色校園通常指在滿足校園的功能要求上，在保證環(huán)境的舒適度情況下，盡可能地節(jié)約資源和能源，環(huán)保安全，圍繞可持續(xù)發(fā)展以及綠色環(huán)境、綠色建筑來打造綠色校園人文環(huán)境。《綠色校園評價標(biāo)準(zhǔn)》是中國進(jìn)行綠色校園評價工作的技術(shù)依據(jù)，比如，清華大學(xué)開啟了“綠色大學(xué)”的示范工程，數(shù)字化已成為當(dāng)今世界主潮流，因此未來校園的生態(tài)改善有著重大研究意義與價值。

1.2 綠色校園風(fēng)環(huán)境的重要性

建筑風(fēng)環(huán)境是綠色校園評價中的一個重要組成部分。惡劣的建筑風(fēng)環(huán)境會對路邊的行人、學(xué)生造成隱藏的憂患。建筑風(fēng)環(huán)境不良產(chǎn)生的“建筑風(fēng)閘效應(yīng)”，在建筑物周圍形成漩渦和死角，空氣難以順暢流通，導(dǎo)致空氣污染物無法正常疏散，會影響到人的生命健康。此外，不良的室外風(fēng)環(huán)境在夏天會導(dǎo)致室內(nèi)外空氣交換困難，造成人們的舒適感缺失，散熱造價變高。在冬季可能會因為風(fēng)滲透而提高采暖消耗。高校中有著巨大的人員流動，同學(xué)人來人往，風(fēng)環(huán)境的影響尤為重要，不良的風(fēng)環(huán)境對人體健康有著嚴(yán)重的危害，人流密集的高校環(huán)境更應(yīng)該注重風(fēng)環(huán)境的評估改善。

2 大連大學(xué)現(xiàn)有風(fēng)環(huán)境分析

2.1 大連大學(xué)校園區(qū)域風(fēng)氣候

大連是暖溫帶半濕潤的季風(fēng)氣候兼有海洋性的氣候特點的城市，具有季風(fēng)明顯、風(fēng)力較大的特點。大連處于東亞季風(fēng)范圍，夏季盛行偏南風(fēng)，冬季盛行偏北風(fēng)，年平均風(fēng)速3～6m/s， 是我國東北地區(qū)風(fēng)速較大的地區(qū)之一。大連大學(xué)位于大連市金州開發(fā)區(qū)學(xué)府大街，周圍環(huán)山環(huán)海，背靠大黑山，風(fēng)氣候變化多端，冬季多大風(fēng)，風(fēng)氣候嚴(yán)酷。故選擇冬季風(fēng)環(huán)境作為評估目標(biāo)(見圖1)。

圖1 大連各地區(qū)風(fēng)速頻率(圖源：中國氣象網(wǎng))

大連大學(xué)內(nèi)的建筑高低錯落，校內(nèi)風(fēng)環(huán)境復(fù)雜多變，經(jīng)調(diào)查，北區(qū)宿舍、南區(qū)宿舍、文化廣場、文史樓、理工樓區(qū)為主要風(fēng)區(qū)，故在這五處進(jìn)行改善研究(見圖2)。

圖2 大連大學(xué)總圖(自繪)

2.2 校園風(fēng)環(huán)境數(shù)字模擬

選取學(xué)校所在地金州開發(fā)區(qū)大數(shù)據(jù)作為模擬背景數(shù)據(jù)，選取近十年平均數(shù)值(數(shù)據(jù)源于大連氣象網(wǎng)站)代入phoenics數(shù)字軟件，得出大連大學(xué)風(fēng)環(huán)境的模擬圖(見圖3～5)。

2.3 數(shù)字模擬結(jié)果分析評價

根據(jù)圖3～5綜合來看，最大風(fēng)壓區(qū)域分布在外圍建筑的迎風(fēng)面，外圍建筑對內(nèi)圍建筑有很好的圍護(hù)保護(hù)作用。在宿舍區(qū)由于處于外圍，風(fēng)速變化最為劇烈，外圍轉(zhuǎn)角處常有急風(fēng)區(qū)，外圍建筑易形成拐角效應(yīng)。文化廣場處形成風(fēng)口，冬季不利于人員停留等候。道路引風(fēng)效果明顯，人員在行走時容易受到風(fēng)的影響波動。

圖3 大連大學(xué)冬季風(fēng)速圖

圖4 大連大學(xué)冬季主導(dǎo)風(fēng)向圖

圖5 大連大學(xué)冬季風(fēng)壓圖

總結(jié)上述模擬以及分析結(jié)果可知：冬季，模擬觀測區(qū)域在風(fēng)速、風(fēng)壓、風(fēng)力等方面基本可以滿足室外風(fēng)環(huán)境的各項指標(biāo)，可以基本保證師生室外活動的安全性，但舒適性有待提高。建筑與外部空氣接觸區(qū)域需要提高氣密性，需做好保暖防冷空氣滲透工作，校園整體風(fēng)環(huán)境有待改善。

3 改善措施

3.1 增加校園綠植，景觀防風(fēng)

增加廣場綠化，投入小型綠化帶，固風(fēng)防沙。在學(xué)校主干道兩邊增加常綠闊葉柏樹，以及小型灌木叢。在學(xué)校建筑交匯開闊位置布置景觀綠植群，交匯圍環(huán)布置，有效阻止對流風(fēng)的產(chǎn)生。此方法為普遍做法，可以降低部分極強風(fēng)，景觀與防風(fēng)兼做。

3.2 從建筑物入手，改善建筑內(nèi)外風(fēng)

建筑口與外部接觸位置往往有較強的對流風(fēng)，在建筑物增加導(dǎo)流板，可對風(fēng)的引向以及強度具有很好的牽引作用。在建筑表面進(jìn)行防風(fēng)構(gòu)建安裝，冬季有效地吸收風(fēng)減少風(fēng)壓。

3.3 在校園中創(chuàng)建防風(fēng)構(gòu)筑物

經(jīng)過計算機模擬計算和校園現(xiàn)場觀測結(jié)果，提出在風(fēng)環(huán)境不利的校園文化廣場人為構(gòu)建防風(fēng)構(gòu)筑物，并在設(shè)計中充分利用計算機模擬計算，用人為方式使自然環(huán)境更人性化，服務(wù)于師生，并無形中加強師生之間的溝通和交流，為其提供遮風(fēng)蔽日，休息小愜，交流溝通，學(xué)習(xí)工作的新場所。

該構(gòu)筑物為利用簡單網(wǎng)架與鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)建(見圖6)，通過軟件模擬計算推出在校園文化廣場建成后可以明顯改善此區(qū)域的風(fēng)壓(見圖7)，既可以防風(fēng)又可以作為停駐休息交流的空間。這樣明顯提升了校園環(huán)境品質(zhì)。

圖6 構(gòu)筑物簡單模擬圖(圖片來源：張?zhí)煅O淼、閆智賢同學(xué)提供的相關(guān)資料)

圖7 以文化廣場為例增加構(gòu)建物前后風(fēng)壓對比圖(圖片來源：張?zhí)煅O淼、閆智賢同學(xué)提供的相關(guān)資料)

4 結(jié) 論

校園風(fēng)環(huán)境會直接影響到學(xué)生的生活學(xué)習(xí)環(huán)境，良好的建筑風(fēng)環(huán)境有助保證學(xué)生的身體健康，有助于創(chuàng)造出宜人的室外環(huán)境，有助于空氣質(zhì)量的提升，有助于學(xué)生更好的學(xué)習(xí)、工作、生活。本次通過對大連大學(xué)校園風(fēng)環(huán)境的數(shù)字模擬評價、分析、研究，提出了一些改善風(fēng)環(huán)境的措施，為進(jìn)一步改善校園風(fēng)環(huán)境提供參考依據(jù)以及研究方向。