浅谈健康建筑的风环境设计
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摘要：建筑风环境直接关系到人们的舒适、健康和安全，如何减少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，是建筑设计师必须要考虑的问题。
关键词：室外风环境、室内风环境、自然通风
Abstract: building wind environment directly related to people's comfortable, health and safety, how to reduce the wind environment on the adverse effect of the building, how to make 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、精心组织、巧妙利用，力求营造一个绿色健康的居住、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决定其设计优劣的一个重要指标。如果设计中对风环境因素考虑不周，会造成局部气流不畅，使得污染物不能及时扩散，直接影响到人的生活质量和生命安全。但风环境具有多变性和随机性，建筑设计时不易把控，如何减少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，减少不必要的能量消耗，降低城市热岛效应，这是建筑设计师必须要考虑的问题。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，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强烈的穿堂风，这在总平面规划设计时应该引起注意。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致；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，合理安排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，避免将行人通道、建筑物大门以及各种行人集聚区设置在高风速区内。对于单体建筑，当风遇到建筑时，由于建筑一般多有直接转折，气流在建筑的顶角出现分离，如果在屋顶上开窗，风将不是直接“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，很容易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一定的风速，但由于缺少和周围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；尽可能减少散热面积；最大限度地提高围护结构的气密性；尽量增加围护结构的热阻。在无法改变外部风环境的情况下，我们可以通过人工手段来营造较为理想的局部风环境，如在建筑周围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，却会阻隔夏季凉爽的风，在这种情况下就应该综合考虑两项因素。总的来说，寒冷地区应以冬季防风为主，炎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矛盾。风沿着街道和空旷地流动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是为了减少冷风渗透，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）及周围区域的风速是否过大，新建高层建筑是否对周围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一定的迎风面；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，也就是采用空调或采暖设备。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。空气流过建筑的原因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：一种是直接利用风的主要气流，这种情况的设计比较简单，很显然，窗口越大，风速越高；另一种是利用风的二次气流，这种情况主要是针对进深很大且在底部没有窗口的建筑，这种情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）时其通风却非常差。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。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决定，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。建筑物的平面形状及建筑群的布置方式会引起气流的不同变化，当建筑平面形式为“凹”形或“L”形时，应尽可能使凹口部分面向夏季主导风向。建筑平面进深不宜过大，这样有利于穿堂风的形成。一般情况下，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，辅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，则对背风面的通风非常有利。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直接影响室内气流分布。窗户与风向有一定的倾斜角时，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。进风口与出风口如果存在高差，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。窗户的竖向位置直接影响室内气流的高度，若窗台高度在人坐着的高度以上，则室内大部分使用区的通风效果不好。如果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，水平推拉窗不会改变气流的初始方向，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节气流，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用的一种技术，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，需要调整开口的细部设计，沿着外墙创造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第二扇窗户流出，室内气流可与穿堂风相比拟。此外，建筑平面凹凸、矮墙绿篱均可作为导风构件。
3.自然通风固然可以节能并提高使用者的舒适性，但在建筑中引入自然通风需注意的环境条件，如果噪声过大（超过70dB）,或者空气质量很差，自然通风就应该尽量不予考虑，这时就需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天，我们应该不断学习和深入研究，了解和掌握建筑风环境的一些基本知识，组织和设计好健康建筑的室外、室内通风条件，创造出良好的生活和工作环境。不仅如此，还应该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。
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