夏熱冬暖地區典型陽臺類型對室內自然通風的影響研究

皮魁升

（福建省建筑科學研究院福建省綠色建筑技術重點實驗室， 福州 350025）

0 引言

陽臺是居家時聯系室內室外的一個重要場所。陽臺按是否封閉可分為封閉陽臺和非封閉陽臺。按照與樓層外墻（柱）體的相對位置可分為凹陽臺和凸陽臺。[1]定性認為凹陽臺不宜作為主陽臺，當風向偏斜于縱外墻面時，會降低室內風速及減少進入室內風量。[2]對處于夏熱冬冷地區的溫州市封閉陽臺的室內自然通風效果開展研究，發現陽臺封閉后會導致穿堂風效果降低，室內風力下降和風速降低。[3]發現未封閉凸陽臺對單側通風的低層建筑中部及下部房間的通風性能有提高作用。

我國夏熱冬暖地區常年氣候較為舒適，民眾在居家時有較強的室外溝通需求，因此在建筑上多設計為非封閉陽臺，供開窗通風、掛曬衣物和養殖花草等。但隨著建筑外立面美觀的要求，以及心理、面積、環境和功能等原因，越來越多的建筑陽臺被設計為封閉陽臺，或在后期裝修時被處理為封閉陽臺。自然通風對建筑節能及人體舒適性起到至關重要的作用，[4]認為福建省氣候條件優越，如果在建筑設計中合理利用自然通風措施，將大大降低夏熱冬暖地區建筑能耗。[5]認為室內風速和人體舒適度有一定的關系。目前封閉陽臺對夏熱冬暖地區的住宅建筑室內自然通風效果的影響的有待定量化研究。本文以福州市為例，采用CFD通風模擬軟件對夏熱冬暖地區典型住宅的非封閉式凹陽臺、非封閉式凸陽臺和封閉式凹陽臺等三種陽臺的室內風環境進行模擬分析。

1 模擬氣候條件設置

研究項目位于福州市，該地區屬于海洋性亞熱帶季風氣候區，全年冬短夏長，溫暖濕潤，全年主導風向為東南風，夏季以東南風為主，冬季以西北風為主。

氣象臺站記錄的風速一般是指在地面上10～15m處測得的風速。隨著高度的增加，風速逐漸增大。風速和高度的關系可以按照以下經驗公式計算：

式中：v——高度為h處的風速，m/s；

v0——基準高度h0處的風速，m/s，一般取10m高處的風速；

n 指數，主要與測定地點的地面粗糙度和溫度垂直梯度有關。對于空曠和瀕海地區，n=0.14；

模型中主導風向設置如下：夏季：東南風，10m高處風速取3.4m/s；冬季：西北風，10m高處風速取2.2m/s。梯度風速設定見表1。

表1 模擬采用的梯度風速設定

2 模型建立

本次研究選取一典型戶型為研究對象，戶型為非封閉式凹陽臺戶型，陽臺高度取1.2m。以此戶型為基礎，分別建立非封閉式凹陽臺、封閉式凹陽臺和非封閉式凸陽臺三種模型。

建筑模型為朝南，風向與建筑橫向水平面分別成30°、60°、90°、120°和150°，通過這五種方向模擬分析非封閉式凸陽臺、非封閉式凹陽臺和封閉式凹陽臺這三種陽臺對室內風環境的影響。其中，陽臺的客廳推拉門為左側開啟。封閉式凹陽臺外窗開啟方式為左右各開啟一半，非封閉式凹陽臺和凸陽臺均采用玻璃欄桿，高度取0.9m。

3 模擬結果

模擬離地1.5m高度處室內通風情況。以90°為例三種陽臺室內風速模擬圖1：

圖1 三種陽臺室內風速云圖（風向與建筑成90°夾角）

選取右側帶陽臺的穿堂風區域（分為室內區域和陽臺區域）進行數據采集及分析，三種陽臺的風速結果詳見表2。

表2 三種陽臺的室內區域風速模擬結果

由模擬結果表2可知：

1） 三種陽臺的室內區域舒適風速的面積比例變化趨勢一致，即隨著風向角度增大逐漸升高，隨后降低。

2） 風向為30°、60°和150°時，三種陽臺的室內區域舒適風速的面積比例大小依次為：非封閉式凹陽臺、非封閉式凸陽臺和封閉式凹陽臺；風向為90°時，三種陽臺的室內區域舒適風速的面積比例大小依次為：非封閉式凸陽臺、非封閉式凹陽臺和封閉式凹陽臺；風向為120°時，三種陽臺的室內區域舒適風速的面積比例大小依次為：封閉式凹陽臺、非封閉式凸陽臺和非封閉式凹陽臺。

4 結論

綜合以上模擬結果分析可得：

1）室內區域的通風效果與風向角度密切相關，風向與建筑水平成60°～120°時，自然風穿過陽臺，室內的通風效果較好，通常情況下90°時室內通風效果是最好的；

2）室內通風效果與客廳推拉門的開啟方向和陽臺的敞開情況密切相關，非封閉式凹陽臺的左右外墻可作為導風墻體引導自然風進入室內區域，若客廳推拉門開啟部分靠近導風墻體一側，那么室內通風效果更佳。封閉式凹陽臺外窗開啟面積小，不易導風入室內，會引起空氣滯留在陽臺區域，因此室內的通風效果較差。在建筑設計時可根據建筑朝向和主要風向的角度選擇非封閉凸陽臺或非封閉凹陽臺。