建筑群布局對(duì)室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境的影響研究

李靜

摘 要：現(xiàn)代住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，建筑師往往將注意力集中在建筑總平面的功能布置、建筑的美觀設(shè)計(jì)及空間的合理利用上，卻忽略了對(duì)住區(qū)建筑群布局與建筑風(fēng)環(huán)境的考慮，不恰當(dāng)?shù)慕ㄖ彝獠季?，帶?lái)室內(nèi)外的風(fēng)環(huán)境問(wèn)題，會(huì)影響舒適性和室內(nèi)自然通風(fēng)效果。對(duì)并列式、斜列式、錯(cuò)列式和周邊式4種建筑群布局下的風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了模擬，探討了建筑群布局對(duì)室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境的影響。從形成良好風(fēng)環(huán)境的角度，提出建筑群的布局規(guī)劃建議。

關(guān)鍵詞：風(fēng)環(huán)境;數(shù)值模擬;平面布局;自然通風(fēng)

文章編號(hào)：2095-4085（2020）04-0021-02

0 前言

建筑物室外空氣流動(dòng)情況對(duì)建筑室內(nèi)的風(fēng)環(huán)境微氣候有著重要的影響，建筑室內(nèi)自然通風(fēng)的動(dòng)力來(lái)自于室外的風(fēng)環(huán)境。不同的建筑群布局下，形成了不同的室外風(fēng)環(huán)境，建筑表面之間的壓力差，導(dǎo)致了室內(nèi)風(fēng)環(huán)境的差異?，F(xiàn)代住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，建筑師往往將注意力集中在建筑總平面的功能布置、建筑的美觀設(shè)計(jì)及空間的合理利用上，忽略了對(duì)住區(qū)布局與風(fēng)環(huán)境的考慮，不恰當(dāng)?shù)慕ㄖ季?，帶?lái)室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境問(wèn)題，影響自然通風(fēng)效果。

近年來(lái)隨著生活水平的提高，人們對(duì)居住建筑室內(nèi)風(fēng)環(huán)境的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，關(guān)于室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境的相關(guān)研究越來(lái)越多。安娜等以濟(jì)南市某住宅小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)為例，運(yùn)用流體力學(xué)軟件PHOENICS進(jìn)行模擬分析，對(duì)小區(qū)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，給小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)提供一定的技術(shù)參考。張思瑤等以沈陽(yáng)某住宅區(qū)為研究對(duì)象，建立了小區(qū)建筑的計(jì)算分析模型，利用Fluent軟件，對(duì)小區(qū)夏、冬兩季典型氣候下的風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了模擬分析研究。鄭慶紅等對(duì)西安某小區(qū)建筑進(jìn)行了模擬分析，研究小區(qū)內(nèi)建筑布局的規(guī)劃對(duì)風(fēng)環(huán)境的影響。劉祥等針對(duì)行列式、錯(cuò)列式、斜列式、點(diǎn)式4種典型的城市住宅小區(qū)布局形式，建立不同參數(shù)的數(shù)值模型后進(jìn)行了三維流場(chǎng)模擬，分析參數(shù)對(duì)典型城市住宅小區(qū)風(fēng)環(huán)境的影響。

以上的相關(guān)研究為建筑群布局對(duì)室內(nèi)風(fēng)環(huán)境的影響研究提供了良好的基礎(chǔ)，本文將以并列式、斜列式、錯(cuò)列式和周邊式等4種典型的城市住宅小區(qū)板式建筑群布局形式為研究對(duì)象，采用fluent軟件進(jìn)行模擬，分析不同布局對(duì)室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境的影響。

1 模型概述

1.1 建筑群布局簡(jiǎn)介

建筑群平面布局有并列式、錯(cuò)列式、斜列式、圍合式（周邊式）、點(diǎn)式（自由式）等幾種形式，本文重點(diǎn)研究前4種常見的布局形式。構(gòu)建一個(gè)建筑群模型，建筑群由6棟形狀、大小一樣的單體建筑組成，單體建筑尺寸為40m×10m×20m。

1.2 模擬工況參數(shù)及邊界條件設(shè)定

模擬各工況采用的行間距25m，列間距10m，模擬10m高度處戶型。10m高度處風(fēng)速設(shè)定為3.5m/s，沿高度方向Z m處服從VZ=3.5（Z/10）0.22的分布。來(lái)流風(fēng)向垂直建筑正立面，計(jì)算域?yàn)?50m×420m×120m，建筑群距計(jì)算區(qū)域邊界有一定的距離，以保證流動(dòng)充分。計(jì)算入口邊界設(shè)置為速度入口，出口設(shè)置為自由出流邊界條件，選用RNG k～ε湍流模型。模擬工況如表1所示。

2 模擬情況分析

2.1 各種模擬工況下的風(fēng)壓分布及分析

當(dāng)風(fēng)吹向建筑物時(shí)，在迎風(fēng)面形成正壓區(qū)，氣流繞過(guò)建筑物的側(cè)面和背面，在背風(fēng)面形成漩渦區(qū)是負(fù)壓區(qū)。在壓力差作用下，氣流經(jīng)由門窗洞口等開口由正壓區(qū)向負(fù)壓區(qū)流動(dòng)。

在四種工況下，第一排的建筑迎風(fēng)面都形成了明顯的正壓區(qū)，壓力基本都在8.0Pa以上，背后形成負(fù)壓區(qū)，負(fù)壓的大小在8.0Pa左右。并列式和斜列式情況下第一排建筑的迎風(fēng)面和背風(fēng)面之間形成了明顯的壓力差，有利于形成自然通風(fēng)，第二排建筑的迎風(fēng)面和背風(fēng)面之間的壓力差不大，且都是負(fù)壓，對(duì)自然通風(fēng)不利。斜列式與并列式布局風(fēng)壓分布特征基本接近，壓力略有差別。模擬工況3，錯(cuò)列式布局下，氣流在第一排建筑的迎風(fēng)面形成明顯的正壓區(qū)，繞過(guò)側(cè)面和背面后，在第二排建筑背風(fēng)面形成漩渦，產(chǎn)生負(fù)壓，氣流進(jìn)一步繞過(guò)第三排建筑側(cè)面和中間通道，在背后形成了負(fù)壓區(qū)，通風(fēng)條件良好。模擬工況4，圍合式布局下，除前排建筑正面和側(cè)面明顯處于正壓區(qū)外，其他區(qū)域基本都是負(fù)壓區(qū)，沒有形成良好的通風(fēng)條件。

2.2 各種模擬工況下的風(fēng)速分布及分析

良好的室外風(fēng)環(huán)境利于建筑通風(fēng)和人員行走舒適。風(fēng)速過(guò)低時(shí)，通風(fēng)效果不佳，風(fēng)速過(guò)大時(shí)，又會(huì)帶來(lái)不舒適感，甚至造成危險(xiǎn)。各種模擬工況下的風(fēng)速分布如圖1所示。模擬工況1和模擬工況2，在前排相鄰建筑間的通道處，由于“狹管效應(yīng)”，形成了峽谷風(fēng)，風(fēng)速較大，達(dá)到4.2m/s，這是因?yàn)楫?dāng)氣流由開闊地帶流入兩個(gè)建筑間通道構(gòu)成的峽谷時(shí)，由于空氣質(zhì)量不能大量堆積，于是加速流過(guò)峽谷，風(fēng)速增大，當(dāng)流出峽谷，空氣流速又減緩。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)并列式、斜列式、錯(cuò)列式、圍合式四種建筑布局的模擬分析，可以看出，不同的布局形式對(duì)建筑室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境有不同的影響?？傮w而言，并列式布局和行列式布局的通風(fēng)狀況差別不大，前排建筑的通風(fēng)優(yōu)于后排，錯(cuò)列式布局的建筑通風(fēng)狀況良好，圍合式布局不利于通風(fēng)。另外，在建筑群布局中需要考慮"狹管效應(yīng)"造成的局部風(fēng)速放大問(wèn)題，以免影響通風(fēng)的舒適性。在建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，應(yīng)對(duì)建筑群的布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以充分利用自然通風(fēng)，形成舒適的人居環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張思瑤，吳克，趙柳揚(yáng).基于CFD的沈陽(yáng)某住宅區(qū)風(fēng)環(huán)境研究[J].建筑節(jié)能，2015，43（7）：68-72.

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