建筑布局對風環境的影響

李春修　韓力杰

[摘要]研究了行列式、周邊式和自由式三種基本的建筑布局對風環境的影響，給出了方案設計中從風環境角度應該考慮的問題，即避免大面積渦流出現，避免建筑群中某個或某些建筑單體的能耗顯著增加，避免建筑群中主要通道風力顯著增大，以提高建筑群整體空間區域環境的舒適度。

[關鍵詞]建筑布局；風環境；渦流

文章編號：2095-4085（2016）07-0054-02

建筑風環境是在建筑室內與室外的空氣交換中所形成的局部的、有特點的氣流組織，這樣的環境既受到周圍大氣候的影響，同時也受到建筑整體布局的影響。反之，這樣的環境也會對建筑本身產生影響。

建筑室內外通風由于受到建筑內部房間布局的約束，其整體的流速、方向都可以比較有效的把控，但是建筑室外通風，建筑與建筑或建筑群之間的通風由于受到風壓、熱壓的共同作用，比較難以把控。另外，隨著城市的發展，大規模的建筑群層出不窮，建筑布局對建筑風環境的影響愈發復雜。

1建筑風環境起因

建筑風環境是自然通風作用的結果，而自然通風是風壓和熱壓作用的結果。風壓的誘因是大氣環流，風遇到建筑物會在建筑物的迎風面和背風面形成壓力差，除了與風速有關以外，還與建筑形式、建筑與風的夾角以及周圍建筑的布局等因素相關。熱壓的主要誘因是空氣溫度。在建筑室內通風中，由于人的因素，造成室內、室外的空氣溫度的不同，導致密度差，形成室內、外空氣壓力差。在室外，由于不同高度的空氣溫度不同，形成豎直方向的空氣壓力差。綜合來看，建筑室外的風環境受到壓差的影響，而且這些壓差不是一個方向的。氣流組織也較之建筑室內風環境更加復雜。

2建筑布局形式

建筑布局一般從二維和三維兩方面進行考慮。二維一般是從平面布局進行考慮，三維一般是從空間布局進行考慮，受到地形、坡度的影響。其建筑布局有行列式、錯列式、周邊式、混合式、自由式等。行列式是指建筑物成排成行地布置，這種布局方式有利于通風，是我國城鄉廣泛采用的一種布局方式。錯列式類似于行列式，其優勢是可以避免空氣動力陰。周邊式是指建筑沿著街道周邊布置，其布局方式雖然可以使街道內空間集中寬闊，但對自然通風不利。混合式屬于行列式與部分周邊式的組合形式，這種布局方式可以形成氣候防護單元，同時又充分展現出行列式的通風優勢。自由式更多的是結合了平面和空間布局形式。這種布局方式可以根據地形的復雜程度自由發揮，以充分利用地形特點。其布局形式不固定，多半采用多種平面形式和高低層以及長短不同的體形組合，以達到有利于自然通風的效果。也是最常見的一種建筑布局形式。

3風環境分析

對于不同地區，由于風向類型不同，建筑布局對風環境的影響也是不同的。這里只討論季節變化型，這是我國大部分地區的風向特點。

3.1行列式布局

這一建筑布局形式多出現在民用住宅建筑中。其形式相對比較固定，變化主要集中在建筑走向上。對于我國絕大部分地區，建筑為南北向或接近于南北向。在這一基礎上，建筑布局應該多考慮建筑單體外表面的能耗、主要通道的渦流區域大小。對于大部分北方地區還要考慮冬季積雪對建筑節能的影響、避免風力過大區域的出現。因此，應該根據該地區不同季節的主導風向、風力確定等具體采用并列式還是錯列式。

3.2周邊式布局

3.2.1北方地區

首先，我國在冬季最冷的1月主導風向多為西北季風，對于大部分北方地區建筑布局應該注意避開不利風向，所以選擇封閉或半封閉周邊式建筑布局比較合理，提高建筑的節能效果。其次，對于北方地區在春季多處于干燥氣候，風沙較大，一些周邊式建筑布局易造成建筑群空間區域內渦流嚴重，導致該空間區域空氣質量惡化，即所謂的空氣動力陰影區域。第三，大部分北方地區夏季受東南季風主導，充分利用這一季節的風向也有利于降低建筑空調能耗。因此，為了解決上述問題，對于大部分北方地區在建筑布局上可以考慮西北向封閉、東南向半封閉的周邊式布局形式。

3.2.2南方地區

首先，我國南方地區冬季最冷月主導風向雖然也是西北風，但由于風力普遍不大，建筑布局可以不用刻意回避西北向。其次，該地區冬季的空氣濕度很高，這是導致人體舒適度較低的主要原因。建筑布局上應多考慮加強通風，較低濕度。第三，南方地區春、夏季盛行東南風和西南風，高溫少雨，濕度較大，體感溫度很高，建筑布局上也應多加強自然通風。因此，綜合考慮，對于我國大部分南方地區建筑布局，應多考慮西北向和東南向或西南向半封閉的周邊式布局形式。

3.3自由式布局

自由式比較復雜，其形式不定，變化很大。在建筑布局上應遵循以下基本原則：（1）避免建筑群空間區域風力顯著增大，即所謂的漏斗現象；（2）沿主導風向避免出現一棟建筑遠高于其它建筑，或一棟建筑后面是一片面積較大的空地，從而導致迎風面受到顯著的下沖氣流沖擊；下沖氣流與水平方向的氣流形成高速風或渦流；（3）建筑群避免出現在山腳下，特別是北向山腳下，冬季會形成大面積渦流，出現所謂的霜洞效應。

4結語

基于三種基礎性建筑布局方式風環境進行分析，針對不同地區、不同主導風向的風環境特點的研究，建筑整體布局對風環境的影響要從方案設計方面更多體現避免大面積渦流出現，避免建筑群中某個或某些建筑單體的能耗顯著增加，避免建筑群中主要通道風力顯著增大，以提高建筑群整體空間區域環境的舒適度。

參考文獻：

[1]吳志強，李德華.城市規劃原理[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]肖虹，孫良，杜沖.淺析高層建筑風環境研究進展[J].建筑科技，2015.

[3]王立雄.建筑節能（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[4]付祥釗，肖益民.建筑節能原理與技術[M].重慶：重慶大學出版社，2008.