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1、浅谈健康建筑的风环境设计_浅谈建筑热湿环境的设计与分析 摘要：建筑风环境干脆关系到人们的舒适、健康和平安，如何削减风环境对建筑的不利影响，如何利用好自然通风这一生态资源，是建筑设计师必需要考虑的问题。 关键词：室外风环境、室内风环境、自然通风 Abstract: building wind environment directly related to peoples comfortable, health and safety, how to reduce the wind environment on the adverse effect of the building, how to m
2、ake good use of natural ventilation the ecological resources, is building designer has to consider the question. Key words: the wind outdoor environment, indoor environment, the natural ventilation 中图分类号： TU2 文献标识码：A 文章编号： 作为一名建筑设计师，始终应贯彻以人为本的设计理念，结合当地的自然环境，运用生态学、建筑学的基本原理和现代科技手段，合理布局、细心组织、奇妙利用，力求营造一
3、个绿色健康的居住、生活和工作环境。在设计健康建筑的时候，风环境的组织和设计是确定其设计优劣的一个重要指标。假如设计中对风环境因素考虑不周，会造成局部气流不畅，使得污染物不能刚好扩散，干脆影响到人的生活质量和生命平安。但风环境具有多变性和随机性，建筑设计时不易把控，如何削减风环境对建筑的不利影响，如何利用好自然通风这一生态资源，削减不必要的能量消耗，降低城市热岛效应，这是建筑设计师必需要考虑的问题。建筑风环境的组织和设计需从两个方面去分别考虑，即室外风环境和室内风环境。 一.室外风环境的理论和设计 1.室外风环境分为建筑群落和建筑单体两个方面。不同的建筑物组群会形成不同的风场，当建筑物分散布置时
4、，只在每栋建筑背后产生风影，但当建筑成排布置的时候，建筑的风影区会组合成更大的风影区，并在两排建筑间形成剧烈的穿堂风，这在总平面规划设计时应当引起留意。形成穿堂风的建筑形式主要有两种：一种是一栋大楼本身有一个连接迎风面和背风面的底层过道，这种穿堂风的方向与来流风向基本一样；另一种是在一片较低的房屋处有两栋相邻的高层建筑，从而在过道的一端形成正压，在另一端形成负压，这种穿堂风的方向可以垂直于来流方向。为了改善这种近地风环境，可以从两个方面着手：一是从气动角度着手，合理支配各建筑物的高度和相对位置，或在建筑物的部分区域设置顶棚或隔板；二是从规划方面着手，避开将行人通道、建筑物大门以及各种行人集聚区
5、设置在高风速区内。对于单体建筑，当风遇到建筑时，由于建筑一般多有干脆转折，气流在建筑的顶角出现分别，假如在屋顶上开窗，风将不是干脆“吹”入建筑，而是由于负压的作用被“吸”入建筑，在建筑的底部还会形成漩涡气流，并且建筑越高，底部的漩涡就越强，由于其风向的不确定性和高湍流强度，很简单造成这个区域的人不舒适。在建筑背后的风影区还会形成“二次流”，其宽度与建筑的宽度有关，一般大致为建筑高度的三倍左右，这一部分的区域尽管有肯定的风速，但由于缺少和四周的换气而存在空气污染问题。 2.室外风环境的设计分为建筑防风和建筑对风的利用。建筑防风的四项基本措施：选择避风环境；尽可能削减散热面积；最大限度地提高围护结
6、构的气密性；尽量增加围护结构的热阻。在无法变更外部风环境的状况下，我们可以通过人工手段来营造较为志向的局部风环境，如在建筑四周种植防风林能有效地起到防风作用。但防风林有利于防止冬季的冷风，却会阻隔夏季凉快的风，在这种状况下就应当综合考虑两项因素。总的来说，寒冷地区应以冬季防风为主，燥热地区应以夏季通风为主，而夏热冬冷地区则需综合比较采暖与空调能耗来进行规划设计。我国大部分地区冬季和夏季的主导风向是相反的，这有利于协调冬夏防风与通风的冲突。风沿着街道和空旷地流淌可以改善城市市区的通风条件，建筑上空的气流在较低的建筑群中引起一股再生气流，而沿着街道和空旷地这种效应会得到加强。提高围护结构的气密性就
7、是为了削减冷风渗透，主要是通过提高外门窗的气密性来实现。对于高层建筑来说，建筑与风之间的焦点问题往往会转变为建筑内部（中庭、内天井）及四周区域的风速是否过大，新建高层建筑是否对四周建筑的风环境有影响等，因此高层建筑风环境设计的核心问题是建筑防风。建筑对风的利用主要考虑以下几点：总体规划设计时，通风走廊的方向一般跟夏季主导风向相反；建筑群体布局时要尽量保证每栋建筑都有肯定的迎风面；街道沿风向布置时风速会较高，不沿风向布置时风速会很低并有空气污染问题，设计时应综合考虑。 二.室内风环境的理论和设计 1.室内风环境的调整主要有两种方式：一是主动式，也就是自然通风；二是被动式，也就是采纳空调或采暖设备
8、。从健康建筑的要求来说，设计时应着重考虑建筑的自然通风。空气流过建筑的缘由是建筑内外存在压力差，压力差源于两个方面：室内外的空气温差引起的热压和外部风作用引起的风压。利用风压通风主要有两种形式：一种是干脆利用风的主要气流，这种状况的设计比较简洁，很明显，窗口越大，风速越高；另一种是利用风的二次气流，这种状况主要是针对进深很大且在底部没有窗口的建筑，这种状况的设计与前者有很大不同，开口越大，通风未必越强，当窗口很大（即建筑成为一个庭院）时其通风却特别差。利用热压通风也就是通常所说的烟囱效应，即热空气上升从建筑上风口排出，冷空气从建筑底部风口吸入。建筑内的实际气流是在热压和风压的共同作用下形成的。
9、由于热压取决于室内外温差和气流通道的高度，所以只有其中一个因素足够大时才有实际效果。风压通风促成的气流可以穿透整个房间，气流流场在很大程度上由进入室内的空气团的惯性力所确定，因此可以通过进风口的细部设计加以调整。 2.室内风环境的设计主要从以下几个方面着手：建筑功能布局；建筑体形与穿堂风设计；建筑构件与房间通风；自然通风方式选择；机械通风。建筑物的平面形态及建筑群的布置方式会引起气流的不同改变，当建筑平面形式为“凹”形或“L”形时，应尽可能使凹口部分面对夏季主导风向。建筑平面进深不宜过大，这样有利于穿堂风的形成。一般状况下，平面进深不超过楼层净高的5倍能取得较好的通风效果，单侧通风的建筑，进深
10、最好不超过楼层净高的2.5倍。建筑的平、剖面形式的合理选择是组织自然通风的重要措施。对于建筑形体的不同组合，在组织自然通风方面都有各自不同的特点：一字形建筑有利于自然通风，主要房间布置在迎风面，协助用房布置在背风面，对于走廊较长的内廊式建筑，可在中间适当位置开设通风口或利用楼梯间做通风口，形成穿堂风，改善通风效果。对于“L”、“T”、“工”、“王”、“亚”等一字形组合，主要是转折连接处通风不好，可以考虑设置敞廊或者增加开窗。“山”形建筑敞口朝向应与夏季主导风向夹角在45以内、若反向布置迎风面的墙面应尽量开敞。“口”字形建筑不利于风的导入，可以考虑在迎风面底部部分架空，让风进入天井，则对背风面的
11、通风特别有利。建筑构件的布置如导风板、窗户设置方式、窗户尺寸、窗户位置和窗户开启方式等都会干脆影响室内气流分布。窗户与风向有肯定的倾斜角时，可在室内引起大量空气的紊流，空气可沿着房间四周作环形运动，从而增加房间四周及墙角的气流量。进风口与出风口假如存在高差，可以在风速不大的时候增进室内通风，如内廊建筑在走道墙顶开一些通风窗，通风效果会好得多，这种形式适合教室或人多的空间。窗户的竖向位置干脆影响室内气流的高度，若窗台高度在人坐着的高度以上，则室内大部分运用区的通风效果不好。假如不想气流影响桌面的办公用品（不至于吹起纸片）而影响工作，就可以适当增加窗台高度。窗户的开启方式对室内的通风也有很大的影响
12、，水平推拉窗不会变更气流的初始方向，立旋窗可以调整气流量和气流的水平方向，外平开窗仅打开顺风的一扇或者逆风的一扇可以调整气流，上悬窗的气流是被引导向上的，这种窗户宜设于需通风的高度位置以下。双层围护结构是健康建筑中普遍采纳的一种技术，被誉为“会呼吸的皮肤”。对于只有单侧外墙的建筑，单侧开窗无法形成穿堂风，须要调整开口的细部设计，沿着外墙创建出一种人工的正压区和负压区来改善通风条件。对于单侧外墙有两扇窗户的房间，可以在两扇窗户相邻的两侧各设置一块挑出的垂直导风板，即在前一扇窗户的前面形成正压区，在后一扇窗户的前面形成负压区，则由第一扇窗户进入室内的气流可以由其次扇窗户流出，室内气流可与穿堂风相比
13、拟。此外，建筑平面凹凸、矮墙绿篱均可作为导风构件。 3.自然通风当然可以节能并提高运用者的舒适性，但在建筑中引入自然通风需留意外围的环境条件，假如噪声过大（超过70dB）,或者空气质量很差，自然通风就应当尽量不予考虑，这时就须要机械设备来改善室内空气质量。机械通风的模式主要有：自然进风，机械排风；机械进风，自然排风；机械进风，机械排风。这里就不作详述。 三.在绿色生活理念日益普及的今日，我们应当不断学习和深化探讨，了解和驾驭建筑风环境的一些基本学问，组织和设计好健康建筑的室外、室内通风条件，创建出良好的生活和工作环境。不仅如此，还应当充分利用环境自然资源，确保生态系统的良性循环，确保居住者身体健康、精神愉悦，以有益于生态、健康、节能为宗旨，设计出人与自然和谐共生，互利共赢的建筑。 注：文章内全部公式及图表请用PDF形式查看。 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页