岳紅蕾
(重慶交通大學(xué) 機(jī)電與汽車工程學(xué)院,中國(guó) 重慶 400074)
建筑布局對(duì)于居住人群的生活環(huán)境影響重大[5]。建筑布局影響周圍的風(fēng)速場(chǎng),溫度場(chǎng)及污染物的流動(dòng)[4,9]。對(duì)于人口密度大的地區(qū),合理的建筑布局會(huì)節(jié)省空間,并且產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益。重慶地區(qū)是我國(guó)面積最大,行政區(qū)最廣,人口最多的直轄市,所以研究重慶市建筑布局的影響因素具有重要意義。
自然通風(fēng)的好壞體現(xiàn)了室外風(fēng)環(huán)境的好換,而風(fēng)速的大小體現(xiàn)在風(fēng)壓上,風(fēng)與風(fēng)速的平方成正比。當(dāng)來流風(fēng)以一定的角度吹響建筑物時(shí),會(huì)在建筑群中產(chǎn)生風(fēng)場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)表明[3]:當(dāng)風(fēng)向與建筑物表面垂直時(shí),建筑物背面會(huì)產(chǎn)生很大的湍流漩渦,造成氣流堆積。當(dāng)吹入的角度變化時(shí),建筑群中的風(fēng)速場(chǎng)和風(fēng)壓場(chǎng)都產(chǎn)生明顯的改變。當(dāng)氣流入射角度與建筑表面成60°時(shí),氣流比較順利的通過各個(gè)建筑物的迎風(fēng)面進(jìn)入建筑群,形成通暢的風(fēng)環(huán)境。所以,實(shí)際運(yùn)用中可以將建筑布局采用錯(cuò)列式、斜列式、前后錯(cuò)開、高低相間、疏密相間的形式布置,形成開式的建筑布局。
重慶地區(qū)位于東亞季風(fēng)區(qū),冬季主導(dǎo)風(fēng)向是西北風(fēng),夏季則偏南風(fēng)較多。夏季高溫盛行,日照強(qiáng)烈,最高氣溫大多出現(xiàn)在7、8月間,少數(shù)出現(xiàn)在9月,在長(zhǎng)江谷河地帶,最高氣溫35°以上的持續(xù)在30 到40天。所以,改善重慶地區(qū)建筑群風(fēng)環(huán)境主要是夏季的風(fēng)環(huán)境。首先,整體建筑的趨勢(shì)北低南高可以增強(qiáng)自然通風(fēng)。由于夏季的主導(dǎo)風(fēng)向是南風(fēng),所以南面不宜布置過長(zhǎng)的條式建筑,以免對(duì)主導(dǎo)風(fēng)進(jìn)行阻擋,宜采用點(diǎn)式或條式低層;或采取住宅東南向斜向布局,讓風(fēng)斜吹進(jìn)住宅樓之間。將周圍東、西和北面的條式建筑底層架空,或在建筑上開通風(fēng)口等手法對(duì)改善風(fēng)環(huán)境也起到一定的彌補(bǔ)作用。
重慶地處夏熱冬冷地區(qū),夏季氣候炎熱,冬季寒冷,熱環(huán)境惡劣?,F(xiàn)階段,造成住宅區(qū)熱環(huán)境差的因素主要是夏季太陽(yáng)輻射是建筑主要得熱;夏季空調(diào)的大量使用增加建筑群得熱;高層建筑的排列密集產(chǎn)生相互遮擋,導(dǎo)致散熱困難。
建筑排列對(duì)周圍熱環(huán)境影響主要表現(xiàn)在[5-6]:建筑排列密度越大,夜間溫度相對(duì)高。當(dāng)在太陽(yáng)輻射很強(qiáng)時(shí),建筑排列密度對(duì)夜間溫度的影響程度降低。主要因?yàn)樵诘兔芏葏^(qū),建筑的天空視角系數(shù)大,對(duì)天空的凈長(zhǎng)波輻射強(qiáng),從而增強(qiáng)夜間的降溫作用;高密度區(qū)中,建筑群對(duì)水平地面及相互間的遮擋均大于低密度區(qū),在太陽(yáng)輻射在建筑人環(huán)境中起主導(dǎo)作用是,高密度區(qū)溫度低于低密度區(qū)。
重慶市主城區(qū)由于汽車尾氣的排放和工業(yè)等產(chǎn)生了污染氣體。密集的建筑排列對(duì)污染氣體的排放產(chǎn)生影響。相同風(fēng)速條件下,在不同的水平位置和距離上,污染物的濃度不同。通風(fēng)不暢的地帶污染物不易到達(dá),但是一旦到達(dá)又容易沉積形成高污染物濃度區(qū)域。風(fēng)速變化時(shí),污染物隨風(fēng)速的增加擴(kuò)散區(qū)域越廣,局部濃度降低[2]。
對(duì)于一定的建筑,當(dāng)建筑物排列稀疏時(shí),在建筑之間產(chǎn)生的污染物濃度較低[1]。當(dāng)增加建筑密度時(shí),新增建筑物阻礙氣體的流通,在建筑背風(fēng)側(cè)風(fēng)速降低,湍流強(qiáng)度增大;由于下風(fēng)向的尾流作用,會(huì)產(chǎn)生一定的空腔區(qū),將污染氣體在臨近建筑表面抬升,從而在倆個(gè)相鄰的建筑中污染物的濃度增加。
(1)重慶地區(qū)人口密度大,建筑群排列密集并且高低層次分明,所以,建筑布局的合理性對(duì)于建筑環(huán)境比其他地區(qū)更加重要。
(2)建筑群周圍的的風(fēng)環(huán)境,熱環(huán)境及污染物濃度分布之間是相互影響的。有利的風(fēng)環(huán)境可以促進(jìn)建筑群的散熱,也有利于污染物的擴(kuò)散。
(3)改善重慶居住環(huán)境,首先應(yīng)該增加建筑群的綠地面積。實(shí)際的建筑面積影響建筑群接受的太陽(yáng)輻射、凈長(zhǎng)波輻射及人為熱等各項(xiàng)熱量收支,降低建筑密度有利于減少建筑群得熱。改善熱環(huán)境可以概括為:夏季,利用遮陽(yáng)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱,加強(qiáng)通風(fēng)散熱;冬季要增加建筑得熱。
[1]GOUSSEAU P,BLOCKEN B,STATHOPOULOS T et al .CFD simulation of near-field pollutant dispersion o n a high-resolution grid:a case study by LES and R ANS for a building group in downtown montreal[J].At mospheric Environment,2011,45:428-438.
[2]高乃平,賀登峰,牛建磊,董志華.高層建筑垂直方向污染物傳播的實(shí)驗(yàn)與模擬研究[J].建筑科學(xué),2008,24(10):47-54.
[3]呂付玉,楊仕超,詹杰民,李慶祥,許偉,唐劍,高若凡.高層建筑表面風(fēng)壓的數(shù)值風(fēng)洞模擬研究[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,47(2):117-121.
[4]姜瑜君,劉輝志,等.建筑物表面風(fēng)壓及風(fēng)場(chǎng)的數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)研究[J].中國(guó)科學(xué),2007,37(11):1536-1546.
[5]陳玖玖,趙彬,等.建筑布局對(duì)小區(qū)熱環(huán)境影響的數(shù)值分析[J].暖通空調(diào),2004,34(8):13-16.
[6]Elnahas M M,Willismson T J.An improvement of th e CTTC model for predicting urban air temperatures[J].Energy and Buildings,1997,25(1):41-49.
[7]羅曦,鄭伯紅.基于多因子評(píng)價(jià)的長(zhǎng)沙市高層建筑布局規(guī)劃研究[J].城市規(guī)劃學(xué)刊,2007(2):102-105.
[8]Cheng H,Castro 1P.Near wall flow over urban-like rou ghness [J].Boundary-Layer Meteorology 2002,104(2):229-259.
[9]郭棟鵬,閆函,等.復(fù)雜建筑物對(duì)近場(chǎng)擴(kuò)散影響的數(shù)值與風(fēng)洞模擬的比較分析[J].實(shí)驗(yàn)流體力學(xué),2013,27(2).