義烏高層住宅小區(qū)風環(huán)境的模擬研究

駱劍峰 王東風

(義烏市城市規(guī)劃設計研究院有限公司，浙江 義烏 322000)

良好舒適的場地風、光、熱物理環(huán)境，是居住小區(qū)品質(zhì)的最大影響因素。規(guī)劃建筑設計單位，應該依據(jù)地方氣候特點，進行合理的布局，做到有利于冬季日照并避開冬季主導風向，夏季要利于自然通風。義烏地處北緯29°02′13″～29°33′40″，屬于夏熱冬冷地區(qū)。因此，較適宜的建筑朝向為南偏西15°～南偏東30°范圍，本文主要選取此朝向范圍的高層建筑小區(qū)，結合義烏夏、冬季節(jié)風向進行數(shù)值模擬分析，探討建筑平面布局對建筑場地風環(huán)境影響。

1 義烏風環(huán)境氣象數(shù)據(jù)、計算模型參數(shù)及模擬評價

義烏屬亞熱帶季風氣候區(qū)，屬于夏熱冬冷地區(qū)。四季分明，氣候溫和，雨量充沛，日照多，空氣濕潤，夏冬季長，春秋季短。全年氣溫7月最高，1月最低；全年雨量5月、6月最多，3月、4月次之，1月最少。全年有10個月(1月～6月和9月～12月)以偏北風居多，7月多西南風，8月多偏東風。主要計算用夏、冬季氣象參數(shù)如圖1，圖2及表1所示。

表1 義烏市夏、冬季節(jié)主導風向、風速

本項目采用PHOENICS軟件進行模擬計算，采用結構網(wǎng)格，并對目標建筑群進行了加密處理。場地高低變化較緩，因此在建模時對地形高程的變化進行了簡化，按照同高程處理。建筑的風流動屬于不可壓縮、低速湍流，符合Boussinesq假設，因此選用k-ε雙方程對問題進行模擬求解。由于地表摩擦的作用，接近地表的風速隨著離地高度的減小而降低，只有離地300 m～500 m以上的地方，風速才不受地表的影響，可以在大氣梯度的作用下自由流動，來流風速的變化規(guī)律可以表示為：

(1)

基于1980年Visser關于室外熱舒適的研究結果，建筑物周圍行人區(qū)1.5 m處風速v<5 m/s是不影響人們的正常室外活動的基本要求，因此取人行及活動區(qū)域的風速放大系數(shù)不應大于2；在建筑物周圍行人區(qū)1.5 m高度的風速小于5 m/s；建筑物前后壓差在冬季不大于5 Pa，作為風環(huán)境模擬結果的評判依據(jù)。

2 項目的介紹

本分析項目為義烏市有機更新某回遷房地塊，共三個子地塊，規(guī)劃建設用地面積112 609.77 m2，總建筑面積為443 285.1 m2。其中地上建筑面積為285 192.82 m2，地下建筑面積158 092.28 m2。容積率為2.53，建筑密度為30.91%，綠地率為30.01%。共35棟高層，朝向為南偏東16°。模型如圖3所示。

3 冬季模擬結果

從圖4～圖7可以看出，就建筑表面而言，1-9#，2-1#，2-4#，2-7#，2-10#，2-12#，3-7#，3-10#建筑前后壓差約為10 Pa，大于5 Pa，對照導則要求不滿足，其余均滿足要求。注意門窗的氣密性及抗風壓等級要滿足規(guī)范要求。距地面1.5 m處，區(qū)域風速最大為4.1 m/s，未超過5 m/s，加速比(當?shù)仫L速/來流風速)最大為1.8，未超過2，因此不會出現(xiàn)導致行人行走困難的突發(fā)性高風速情況。從風速矢量圖看建筑合圍區(qū)域內(nèi)局部風速較小且有漩渦存在，建議垃圾集中堆放區(qū)域地下室出氣口等空氣污染源避開此區(qū)域，以免不良氣體不易擴散。

4 夏季模擬結果

從圖8～圖11可以看出，就建筑表面而言，1-9#，2-1#，2-4#，2-7#，2-10#，2-12#，3-7#，3-10#建筑前后壓差約為10 Pa，大于5 Pa，對照導則要求不滿足，其余均滿足要求。注意門窗的氣密性及抗風壓等級要滿足規(guī)范要求。距地面1.5 m處，區(qū)域風速最大為4.1 m/s，未超過5 m/s，加速比(當?shù)仫L速/來流風速)最大為1.8，未超過2，因此不會出現(xiàn)導致行人行走困難的突發(fā)性高風速情況。從風速矢量圖看建筑合圍區(qū)域內(nèi)局部風速較小且有漩渦存在，建議垃圾集中堆放區(qū)域地下室出氣口等空氣污染源避開此區(qū)域，以免不良氣體不易擴散。

5 結語

本文采用義烏的氣象條件，取南偏東16°朝向的高層住宅建筑群進行夏、冬季模擬分析，得出針對義烏范圍內(nèi)住宅小區(qū)的幾點規(guī)劃布局建議：

1)建筑群最北側(cè)以冬季防風為主，建議采用北側(cè)裙房進行擋風設計，防止小區(qū)在冬季人行空間風速過大。

2)高層住宅北側(cè)為冬季迎風面，風壓較大，應注意選擇抗風壓性能和氣密性較好外門窗。

3)東側(cè)和西側(cè)裙房盡量設置敞開圍墻。如必須規(guī)劃布局為裙房，也因多結合消防通道、人行通道或小區(qū)主入口的開口，創(chuàng)造良好的夏季東西向通風環(huán)境。

4)垃圾集中堆放區(qū)域地下室出氣口等空氣污染源盡量避免設置在小區(qū)內(nèi)部，特別是高層建筑南側(cè)，以免局部風速較小且有漩渦存在，造成不良氣體不易擴散。

5)建筑應多設計南北通透戶型，除冬季外，應多開外門窗，利用建筑外表面南北自然氣壓差進行自然通風。