四川眉山某體育文化中心室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境營造方案研究

李寶鑫，劉 軍，張津奕，陳 奕，張智晴，石 鍇（天津市建筑設(shè)計(jì)院，天津 300074）

氣候溫和地區(qū)具有溫暖宜人的氣候特點(diǎn)，可以將自然通風(fēng)等被動式設(shè)計(jì)應(yīng)用于營造良好的室內(nèi)外環(huán)境[1]，因此建筑設(shè)計(jì)中的通風(fēng)設(shè)計(jì)就顯得格外重要。體育文化場館建筑具有人流量大、人員密度大等特點(diǎn)，加強(qiáng)自然通風(fēng)就格外有必要。體育文化建筑的布局應(yīng)充分考慮所在地區(qū)的年主導(dǎo)風(fēng)向及項(xiàng)目所在場地的地形條件，自然生成建筑布局、建筑體形和建筑構(gòu)件，為建筑室外及室內(nèi)通風(fēng)創(chuàng)造條件[2]。當(dāng)人行區(qū)域距地 1.5 m 高度，風(fēng)速大于 1 m/s 并小于 5 m/s 時，人體感受比較舒適[3]。優(yōu)化的建筑布局有利于形成良好的室內(nèi)外通風(fēng)環(huán)境，對于有室內(nèi)自然通風(fēng)需求的建筑單體，有利于在建筑迎風(fēng)面和背風(fēng)面之間形成超過 1.5 Pa 的風(fēng)壓差，為自然通風(fēng)提供基礎(chǔ)條件。

本文以位于氣候溫和地區(qū)的四川省眉山市某體育文化場館投標(biāo)方案設(shè)計(jì)為例，研究了氣候溫和地區(qū)體育文化場館室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境營造方法，為氣候溫和地區(qū)建筑群的布局設(shè)計(jì)提供參考。

1 氣候與場地分析

眉山市全年月平均相對濕度在 60%～80% 之間，相對濕度較大。最熱月為 7、8月份，平均氣溫 25.4～26.3℃；最冷月為 1月，平均氣溫 6.2～6.8 ℃。從城市氣候?qū)W角度來看屬于典型的氣候溫和地區(qū)，冬季僅在 12月及 1月需要供熱，夏季僅在 7～8月部分時間需要供冷。眉山市太陽輻射季節(jié)性變化明顯，夏季太陽輻射量大，春秋季其次，冬季最小；年日照時數(shù) 1 060～1 202 h，屬全國低日照區(qū)域之一。眉山市冬季主導(dǎo)風(fēng)向(NNE)，平均風(fēng)速 1.0 m/s；夏季主導(dǎo)風(fēng)向(NNW)，平均風(fēng)速 1.4 m/s。以冬季最大化利用太陽能與夏季最小化太陽輻射為原則，建筑的最佳朝向?yàn)槟掀珫| 45°～ 南偏西 15°。

項(xiàng)目場地位于坡地上，從北向南高程逐漸降低，整個高差超過 20 m，坡度約為 4.2°。項(xiàng)目場地基本情況見圖1。

圖1 項(xiàng)目場地基本情況

結(jié)合眉山地區(qū)全年主導(dǎo)風(fēng)向，應(yīng)將通風(fēng)需求更強(qiáng)、通風(fēng)可實(shí)施性更強(qiáng)的體育建筑布局在地塊的北側(cè)，將通風(fēng)需求相對較小的文化展館布置在地塊的南側(cè)。

2 基于可持續(xù)設(shè)計(jì)的室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境營造

綜合場地與氣候條件，建筑初步布局為：體育場館布置在場地北側(cè)，文化場館布置在場地南側(cè)， 同時在體育館之間留出通道，讓作為主導(dǎo)的北向風(fēng)進(jìn)入場地的通風(fēng)廊道。初始方案設(shè)計(jì)詳見圖2 。

但模擬結(jié)果顯示，場地內(nèi)整體風(fēng)場不均勻，體育場對風(fēng)場的連續(xù)性形成了一定的阻隔，文化展館周邊室外風(fēng)速偏低。因此優(yōu)化了體育場的設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的方案見圖3。

圖3 優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案示意

通過體育場立面的鏤空設(shè)計(jì)形成了連續(xù)的通風(fēng)路徑，如

圖4 體育場建筑立面鏤空設(shè)計(jì)方案

文化展館的調(diào)整實(shí)現(xiàn)了室外風(fēng)場的優(yōu)化，陽光谷局部放大后的效果如圖5 所示。

圖5 陽光谷局部放大圖

這些優(yōu)化設(shè)計(jì)改善了建筑首層的自然通風(fēng)，方案優(yōu)化前后的風(fēng)場對比見圖6。

3 方案優(yōu)化后的全年風(fēng)場分析

過渡季、冬季、夏季場地整體、文化展館室外、體育場內(nèi)風(fēng)環(huán)境舒適，場地內(nèi)無渦流，區(qū)域內(nèi)空氣流通好，為文體活動參觀者、體育運(yùn)動人員等提供舒適宜人的室外通風(fēng)享受。同時過渡季、夏季建筑迎背風(fēng)面風(fēng)壓差提供了室內(nèi)自然通風(fēng)的有利條件，配合文化展館的中庭設(shè)計(jì)，建筑利用風(fēng)壓與熱壓共同作用最終能夠?qū)崿F(xiàn)良好的室內(nèi)自然通風(fēng)。冬季建筑布局、體形減少冬季的冷風(fēng)滲透，有利于冬季的保溫節(jié)能。全年文化展館首層室內(nèi)風(fēng)環(huán)境舒適，結(jié)合太陽輻射形成的熱壓作用，形成“煙囪效應(yīng)”的拔風(fēng)作用，為首層商業(yè)購物空間提供舒適宜人的自然通風(fēng)環(huán)境。為節(jié)約用地，停車應(yīng)以地下車庫停車為主，車庫進(jìn)出口位于地塊北、南側(cè)，充分利用自然通風(fēng)消除車庫內(nèi)的污染物。方案優(yōu)化后的全年風(fēng)場情況如表1 所示。

表1 方案優(yōu)化后的全年風(fēng)場情況對比

4 室內(nèi)自然通風(fēng)的輔助措施

眉山市全年平均氣溫較為適宜，冬季僅在 12月及1月需要供熱，夏季僅在 7～8月部分時間需要供冷。空調(diào)冷、熱源采用空氣源熱泵后，減少了系統(tǒng)投資，提高了運(yùn)行靈活性。由于眉山市氣候特點(diǎn)為夏季溫度低，濕度大，因此空調(diào)的除濕能力格外重要，采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)后，可實(shí)現(xiàn)新風(fēng)的凈化處理，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。為減少人員誤操作所產(chǎn)生的建筑能耗額外增量，提高建筑機(jī)電系統(tǒng)的管理水平，優(yōu)化方案設(shè)計(jì)了設(shè)備與能耗的監(jiān)控系統(tǒng)。

5 結(jié) 語

氣候溫和地區(qū)建筑布局與體形設(shè)計(jì)在一定程度上決定了建筑室外風(fēng)場、建筑單體立面迎背風(fēng)面風(fēng)壓、建筑室內(nèi)自然通風(fēng)等情況。建筑布局應(yīng)充分結(jié)合所在地的年主導(dǎo)風(fēng)向與項(xiàng)目場地地形條件，注重場地“通透性”設(shè)計(jì)，為主導(dǎo)風(fēng)留出通風(fēng)廊道──有利于形成建筑立面風(fēng)壓差，進(jìn)而形成良好的室內(nèi)自然通風(fēng)狀況。

[1] 高燦. 溫和地區(qū)醫(yī)院建筑的被動式設(shè)計(jì)研究──以云南祿豐縣德潤醫(yī)院設(shè)計(jì)為例.[D]. 云南昆明:昆明理工大學(xué),2015.

[2] 李寶鑫,蔣益清,莊和鋒,等.基于室外風(fēng)環(huán)境和室內(nèi)自然通風(fēng)模擬優(yōu)化的建筑體形可持續(xù)設(shè)計(jì)方法研究──以昆明市某項(xiàng)目可持續(xù)設(shè)計(jì)為例[J].綠色建筑.2014(3):80-82.

[3] 王珍吾,高云飛,孟慶林. 建筑群布局與自然通風(fēng)關(guān)系的研究[J].建筑科學(xué),2007,23 (6):24-27+75.