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建筑设计和风环境蒋伟

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：蒋伟

[导读] 摘要：在进行建筑设计规划时，不同的建筑形式和组合会产生不同的通风效果，通过科学的建筑设计，合理的室内功能空间组合，使自然空气能够在室内外以最畅通的方式流动，从而实现最佳的自然通风效果。

        身份证号码：13262219791129xxxx
        摘要：在进行建筑设计规划时，不同的建筑形式和组合会产生不同的通风效果，通过科学的建筑设计，合理的室内功能空间组合，使自然空气能够在室内外以最畅通的方式流动，从而实现最佳的自然通风效果。自然通风是一种廉价的生态节能技术，建筑设计者应该从建筑物的规划、建筑单体设计到构造设计的整个过程中都对自然通风的可应用性和效果仔细考虑，有效地利用自然通风解决住宅中热舒适性和空气质量问题，营造一个健康、舒适的居室环境。
        关键词：建筑设计；自然通风；通风策略
        引言
        在建筑设计方面，因忽视风环境影响，容易导致建筑室内通风不良、室外风速过大，从而给居住者和室外行人带来强烈不舒适感，同时威胁人员生命财产安全。因此，还应加强对建筑设计与风环境的关系思考，以便使建筑设计水平得到进一步提高。
        1风环境和建筑设计发展
        1.1风的气流和气压和建筑以及建筑群体之间有一定的作用
        人类、大自然、建筑以及城市是相互依赖相互影响的四个部分，而其共同点之一在于都和风有一定的关系。在风的作用下，人们所处的环境空气更为清新，流通情况良好，并且室内的温度和空气湿度都变得更加适宜人类的居住。与此同时，促使建筑物朝向夏季主导方向是对风环境合理运用的首选。现在玻璃幕墙被人们认识并熟知起来，成为非常普遍且时尚感强的外观装饰材料和围护墙体，但是在使用过程中也给建筑界的发展带来新的研究课题。如果能够将玻璃幕墙和风环境的研究做好有机结合统一，现代建筑设计必将走向新的发展方向。
        风水术一直是我国人民较为认可的一套系统，之前一直笼罩着一层神秘主义色彩，但是随着时代的发展和科学研究工作的完善，一些专家学者已经将这些视为环境景观学或者是建筑人类学。比如，“藏风聚气”就考虑了建筑选址和布局中的通风和防风问题。并且像这样的阐述还有很多，也广受人们认可。近些年来，我国城市化发展非常迅速，近代新建筑以各种各样的方式不断涌现，而且高层和超高层建筑变得越来越普遍，随之再生风环境或二次风环境问题出现，反而危害到城市环境。在大城市，面对高层建筑中生活的人们，我们现在看到更多的是风环境和再生风环境对其造成的伤害，所以必须对这个问题高度重视起来，还原分环境对建筑设计的良好促进作用，这个过程必然要经过许多人的规划、设计、试验以及理论的全面研究，进而提出更加合理的对策。
        1.2建筑设计对风环境的要求
        针对建筑风环境，在《绿色建筑评价标准》中包含较多规定，如建筑自然通风、场地内风环境有利于行走等。在建筑设计中，影响建筑风环境因素包含建筑外形、迎风方位、建筑间相对位置关系、周围地形地貌等多种。缺乏合理设计，将导致建筑产生“风道效应”或“风闸效应”等不良问题，造成风环境给人带来不舒适感。实际在建筑设计中，需要从建筑使用舒适性和外环境活动舒适性两方面对风环境的舒适性进行考量。结合实践经验来看，在冬夏季工况下，通常应保证建筑场地外风速不超过3m/s，确保行人在室外活动中能够感到风环境的舒适性。从建筑使用舒适性角度来讲，需要保证建筑物前后风压保持1.5Pa左右，避免出现局部涡流或死角，可开启窗室内外表面压差应得到0.5Pa以上，保证室内能够自然通风。针对寒冷地区，应使除迎风面以外其他建筑物前后压差不超过5Pa，以降低建筑供暖负荷。因此在建筑设计方面，需要结合场地风环境进行场地布局，使人员活动区位于风速相对高的场所，以加强通风，并使垃圾房、停车场等位于风速高的下风区，同时场地无死角和造成污染物扩散的旋涡。针对建筑外立面，需要结合风压场实现合理设计，保证建筑通风能够达到舒适性要求，同时加强迎风面围护结构气密性，避免因空气渗透带来过多热损失。

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        1.3高层建筑与风环境
        在现代高层建筑平面常用的几种形式中，方形、圆形.矩形及三角形4种形式的选择与高层建筑能耗之间存在着一定的关系。高层建筑中，交通核心的位置决定建筑室内空间的安排，不同的平面布置对夏热冬冷地区建筑的室内风环境带来不同的影响。交通核心筒的布置包括四种模式，分别布置在建筑北向、东西向或靠近平面儿何中心，不同的位置产生的风环境效果是不同的。核心交通布置在北向有利于冬季室内热量的稳定，夏季也同样降低了纵向穿堂风的通过;布置在东西向对建筑抵抗室外热辐射造成的室内温度的上升具有一定的积极意义;但在冬季，南北向的开敞贯通增加了宰内热量的散失，使宰内空间额外能耗增加;核心筒及附属空间布置在建筑的几何中央时，南北空间划分及中部走廊的相隔阻碍了气流的串通，对建筑的通风最不利。
        2维持良好风环境的建筑设计方法
        2.1自然通风的设计方法
        风压通风与建筑外部的风环境息息相关。最主要的关系就体现在既定建筑与邻近建筑的距高比可以改变周边的风环境，形成“风影效应”。风吹向建筑，在其背后形成涡旋区，该涡旋区在地面上的正面投影称为“风影区”。风影区风力较弱，风向不稳定，将减弱建筑外部环境的气流作用强度，并影响室内外正常气流交换。一般而言，为了避免风影区影响建筑自然换气，建筑间距宜为建筑平均高度的6倍。然而，对处于闹市区、周边被鳞次栉比的高层建筑所包围的大型公共建筑而言，这一要求很难得到满足。事实上，采取错列式的平面布局有助于减小“风影效应”形成的几率，并且建筑的风口部位也要尽量避免设置在建筑的风影区。另一方面，由于风压与建筑间距成正比，若建筑间距较小，室内外空气压力差会随之减少，不利于室内外自然通风。建筑距高比大致为1.4~2.4时，室内与外界能够形成有效的新风交换;而距高比小于1.4时，建筑内部与外界只能进行非常有限的新风交换。
        2.2形体设计方法
        在建筑形体设计方面，需要做好立面通风口和风井设计。针对多层建筑，还应使立面通风口与地下风井共用排气筒，形成U形风道。利用风管进行地下风井连通，能够为建筑提供风压和热压，使建筑室内通风效果得到保证。对于建筑周围道路来讲，上部风在建筑截面阻挡下，下行时会使道路形成底部峡谷风速。为改善建筑室外风环境，还应完成退台设计。在建筑设计中，外部不良风环境形成主要与建筑物布局、外形有关，形成的街道风、尾涡旋风会给人行与交通安全带来影响。因此在建筑设计中，需要采用裙楼结构对下冲气流进行阻断，同时在主要出入口完成防护顶棚的设计，以免坠落幕墙或其他装饰物给行人带来安全威胁。在建筑物的曲面交接位置或拐角位置，如果设计有观光电梯也将产生负风压问题，还应设计钝化边角，避免凸出位置法线与盛行风垂直，以免形成高吸力。屋顶屋檐拐角等问题容易会产生该问题，还应在边缘位置增设矮护墙。
        2.3双层墙面方法
        双层墙面的应用对于调节建筑与环境的关系具有一定的优势，减小建筑窗户的直接开启带来风速过大及建筑能耗增加等问题，双层墙面可控制性自然通风方式的选择适应高层外围护界面设计。按照使用者舒适性需求灵活开启及关闭，根据室内物理环境状况间接调节由室外进人室内空间的气流量大小。双层墙面的可调节性，在满足高层建筑自然通风的同时，化解了不利风的影响，通过外闱护界面的可变性满足不同时间内人在室内空间的舒适性需求。
        结语
        目前，我国城市建筑的功能组成日益集成化、复杂化，空间也日益巨型化，随之而来的是巨大的资源消耗和巨额的运营维护费用。作为适宜技术，自然通风对降低大型公共建筑能耗至关重要。合理运用平面组合方法，运用风井、中庭等进行设计，能较大程度地建筑对不可再生资源的依赖，并营造相对舒适、健康和宜人的室内微环境。
        参考文献：
        [1]薛志峰，杨秀，江亿等.超低能耗建筑技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版社，2005:32-42.
        [2]刘溪,李娟.基于风环境模拟下的建筑设计研究[J].城市建筑,2013(6).