建筑布局对住宅小区风环境的影响探究

赵伟杰

【摘要】《健康住宅评价标准》T/CECS462-2017已于2017年5月1日颁布实施，这就给建筑设计与施工单位施加了诸多压力，对建筑布局提出了更加规范、严格的要求。尤其对住宅小区自然通风的规定，在评价标准当中占据着较大比例。因此，本文结合住宅小区风环境数据模型的建立，针对风环境相关参数的分析和研究成果展开论述。

【关键词】建筑布局;住宅小区;风环境;影响

在《健康住宅评价标准》中规定，城市住宅小区设计新风量不得低于30m3/（h·人），由此可见，建筑布局是影响住宅小区风环境的重要因素。近年来，住宅小区的自然通风状况已成为城市居民普遍关注的焦点问题，通过状况良好，才能体现住宅的舒适度。虽然城市住宅小区在设计阶段，将南北通透、板楼样式作为良好通风效果的标配，但是实际使用效果却差强人意。这主要对建筑布局的形式、建筑尺寸、地形地貌、自然风向等因素并未进行综合考量，只有将这些影響住宅风环境的因素整合到一起，才能满足人们对住宅自然通风的需求。

1、住宅小区风环境数值模型构建

城市建筑布局主要划分为行列式、错列式、斜列式以及混合式四种典型布局模式。下面以城市某小区的规划设计布局为例，以该小区的防火间距、容积率以及日照间距等参数为依据，构建一个数值几何模型。该小区每栋建筑的长高分为24m、8m、33m，每层高3m，一共有11层，几何模型参数如表1所示。

以表1中的行列式为例，流域采用了足够大的尺寸，即30H×12H×5H，这样能够使每一个出流面的边界条件不能影响建筑物周围流场的分布。流域内的网格类型属于四面体非结构网络，最小网格尺寸是0.016 H，应用这种设计方法，能够保证最终的计算精度，同时运算速度也相对较快[1]。

2、住宅小区风环境参数的分析研究

2.1布局形式的影响

以下涉及到的风环境均属于微风环境，当来流风速垂直于建筑进行住宅小区，此时的风速增变幅度处于最大值，而发生区域往往是在小区的过道入口处及周边区域。分析研究表明：在过道入口处的中心位置，如果采用以上四种建筑布局，风速均大于1.65m/s，究其原因是由于过道入口处过于狭窄，狭道风效应与建筑物之间相互干扰，无形当中放大了来流风速，每秒风流量较大。经过测定可知，如果采用斜列式布局，过道入口的最小风速为2.05m/s，受来流风速的影响最小，因为斜列式布局所处的迎风面积较小，加之在迎风面内部，各个建筑物之间的距离拉大，这就是狭道风效应变小，二者间的干扰作用也相对降低。斜列式布局的过道中心位置与出口处之间的区域，风流速都很小。这就表明该小区的后半部分区域风速逐渐降下来，甚至局部区域出现零风速的情况。这也证实了，当风向角为南向时，采用这四种建筑布局，小区的风环境状况欠佳。而在这四种建筑布局当中，斜列式布局既不会产生较大的对流风，也不会存在风速为零的死角区，因此，这种布局能够为住宅小区提供一个良好的风环境。住宅小区过道风速对比数据如表2所示。

2.2风向角的影响

在微风环境下，四种建筑布局的住宅小区中，最大风速发生区域的变化几乎相差无几，因风向角的改变，最大风速区也开始发生移动，由小区的过道处逐步向小区的横向通道移进，与来流风速相比，此时的最大风速值提高比率达到200%以上，这就表明，无论采用哪一种建筑布局，风向角都会对来流风速起到放大作用，而且放大比率较大。在行列式、错列式、斜列式建筑布局中，当风向角处于南向时，住宅小区过道入口附近是最大风速的主发区，而且来流风速的增量也是三种风向角中增幅最大的，而小区过道入口，通常情况下，是居民出行最为密集的区域[2]。因此，对该区域的风环境要求也较高，而如果采取混合式的建筑布局，最大风速值与最小风速值之间仅仅相差不到4%。当小区的风向角处于东向时，自然风能够穿过整个小区，风区面积扩大，就使高风速区面积缩小，此时，小区风环境状况良好。当小区风向角处于东南向时，小区风速值介于东向与南向之间。

2.3建筑尺寸的影响

同样在微风环境下，若采用行列式、错列式及混合式建筑布局，风速比呈现出线性递增趋势，尤其当小区建筑布局为错列式布局时，风速比的最大值以及增速均为最大值。当小区为斜列式布局时，风速比曲线就等同于一条直线，而且风速比呈现出递减趋势，这就表明，斜列式布局对小区过道入口中心位置的风速不会造成较大影响，而来流风速的增加幅度也相对较小。当小区为斜列式布局时，风速比依然在一个较小的区域内徘徊，这就表明这种建筑布局改变了建筑物的长度，对小区过道入口处的中心位置风速产生一定影响，但是影响效果与其它三种建筑布局相比，相对弱化。

2.4过道入口深度的影响

为了深入了解小区过道入口风环境状况，下面引入过道入口深度参数，即x（0≤x≤B），根据这一参数的设定，能够清晰直观的掌握过道入口中心位置的风速变化趋势。

首先以过道入口宽度作为研究参数，在微风环境下，除斜列式建筑布局外，其它三种布局的风速比顺着过道入口深度的增加，呈现出先增后减的趋势。在错列式布局时，工况（30）在x/B=0.37时风速比最大值为2.03，工况（34）在x/B=1.0时风速比达到最小值为1.20，而行列式与混合式布局均在最大与最小值之间来回波动。而斜列式建筑布局所有工况的最大风速比仅为1.49，最小风速比为1.14，这就表明，在这种布局形式之下，来流风速的增幅相对较小。接下来以过道入口长度作为研究参数，同样在微风环境下，四种建筑布局在过道入口随着深度的延长，风速比呈现出线性递增趋势。除斜列式布局外，其它三种建筑布局的风速比都在1.15与2.05之间来回波动。其中斜列式布局的风速比最小值仅为1.67。

结语：

综上，根据以上构建的住宅小区数值模型，当风速统一为微风状态时，结合不同的建筑布局以及相关参数，对风速变化与风速比增幅进行了模拟分析和研究，最终研究结果表明，采取斜列式的建筑布局，在各个工况条件下，住宅小区的风环境状况均较好，通风效果能够满足人们的居住与生活需要。因此，对于城市住宅小区来说，应多以斜列式布局为主，在为人们提供舒适宜居环境的同时，进一步提升住宅小区的档次与品味。

参考文献：

[1]孙鹏.建筑布局对住宅小区风环境的影响探究[J].建筑·建材·装饰，2019（10）：166.

[2]高玉欣.围合式庭院建筑布局形式风环境分析[J].西部皮革，2018，40（20）：102.