第五章 城市风环境4

第六节：建筑规划中的自然通风设计一、风对建筑的影响1、建筑通风的分类自然通风机械通风此处易聚集垃圾小区风场形成机理建筑物对来流风的阻碍和聚集作用小区内太阳辐射导致各表面存在温差而形成的自然对流不当风场的危害冬季造成热负荷增加高风速影响人员行动夏季自然通风不良小区风场建筑的布局对小区风环境有重要的影响。北京，在北风来流7.6m/s时，局部1.5m高处出现10m/s的高风速北5风场的3-D图：1.5m高处北小区风场改变建筑布局，小区风环境有明显改善北小区风场建筑布局风场模拟北北2、通风的三种功能1）、用室外的新鲜空气更新室内由于居住及生活过程而污染了的空气，以保持室内空气的洁净度达到某一最低标准的水平。此类要求可称为健康通风。2）、增加体内散热及防止由皮肤潮湿引起的不舒适以改善热舒适条件，此类通风可称为热舒适通风。3）、当室内气温高于室外的气温时，使建筑构件降温，此类通风名为建筑的降温通风。空气质量：室内不如室外近日,世界卫生组织多项调查结果表明:发展中国家的室内空气质量比室外空气质量差二到一百倍,室内污染物可达室外的一千倍。绝缘物体、黏合剂、泡沫塑料、香烟、氯、合成树脂、地毯和家庭洗涤剂均可释放对人体有害的污染物,在高温高湿环境中尤甚。如果人们不经常注意通风就会让室内污染指数升高。污染物对有过敏症的人来说格外有害,轻则导致头疼、头晕,重则威胁呼吸系统和心血管系统,还可致癌。最低通风率（保证健康）实际上，通过窗缝的空气渗透已足以提供为满足普通家庭最低要求所需的气流量。甚至在无风时，也可以由于室内外温度梯度的作用而通过缝隙得到约为1.7米2／小时的气流量。只有在门窗上用了很有效的密封条的房间，或在烹调室、盥洗间这些由于过分拥挤以致产生过量水蒸汽的地方，才需要提供特殊的通风。通风与气候健康通风与气候条件无关。而热舒适通风则不然，它尤其要取决于建筑室内温度与水蒸汽压力。热舒适通风热舒适通风的目的是向室内提供舒适的热环境条件，这包括着防止由于温热感及皮肤潮湿造成的不舒适热舒适通风取决于气流速度和气流分布当为了热舒适的需要而涉及较高的气流率时，一定要注意到气流速度在室内的分布并非均匀，而是在整个室内空间有着明显变化。热舒适通风的要求常以气流速度(微观)的形式加以规定，而不使用换气量或者换气次数。建筑降温通风空气的热容量很低，当建筑无通风时，室内气温将接近围护结构内表面的温度水平，并在其外表面平均温度的上下波动着。当建筑有通风时，室外空气以其原有的温度进入室内空间并在流动过程中与室内空气相混合，而且根据室内外的温度差与室内各表面进行热交换。自然通风的换热量自然通风交换的热量Q（千焦/小时），为通风率V（米3／小时）、空气的体积热容量（约为0．28千焦／米·°C）与室内外气温差值（ti－to）的乘积，即：Q＝0.28V（ti-to）3、建筑自然通风机理气流穿过建筑物是由其两边存在压力梯度而引起的。压力差的形成来源于两个方面；外部风的作用（风压）及室内与室外空气的温度梯度（热压）。1）、热压通风当室内外的平均气温不一致时，二者的空气密度即产生差异，而室内与室外的垂直压力梯度也相应地有所不同。热压通风的形成如室内温度高于室外，而在墙面的不同高度上设有两个开口，则压力差是这样形成的。在上部的开口处室内的压力高于室外，气流向外流出，在下部的开口处室外的压力高于室内，气流从室外进入室内。当室内气温低于室外时，位置互换，气流方向也互换。2）、风压通风当风吹向建筑物时，空气的直线运动受到阻碍而围绕着建筑物向上方及两侧偏转。迎风侧的气压就高于大气压力（正压区），而背风侧的气压则降低（负压区）。这就使整个建筑产生了压力差。建筑周边的风压分布当风垂直地吹向矩形建筑时，其前墙承受压力而侧墙及后墙均在负压区内。如风向偏斜，则两个迎风面为正压区，另两个背风面为负压区。压力差与气流形成当开口位于存在压力差的二点上时，该二点之间就会形成一股气流。压力差愈大，通过的气流量就愈大。甚至当开口关闭时，压力差也决定着靠渗透而通过的气流量。风压通风的外部环境如果希望利用风压来实现较为理想的自然通风。首先要求建筑有较理想的外部风环境（平均风速一般不小于2－3米/秒）。其次建筑应面向夏季主导风向，房间进深较浅（一般以小于14米为宜），以便易于形成穿堂风。建筑附近的其它建筑、围墙、树木等都会影响风的分布，因此可以通过这些因素来调节建筑周围的风环境。风压通风的外部环境建筑自然通风机理3）风压和热压共同作用下的自然通风4）绿色植物对建筑风环境的影响第七节：城市风环境风对城市的影响1.风影响城市建筑的外部风环境2.风影响城市建筑的外部热环境3.风影响城市空气质量4.风影响城市建筑的风荷载5.风对城市产生灾害基本特征􀂄一、平均风速小与郊区􀂄二、风向不规则；􀂄三、局部狭管效应形成强风区􀂄狭管效应：若流体出口面积小于进口面积，则出口处的流动速度要大于进口处的流速。􀂄强风区：风速增大10%以上的区域􀂄四、局部形成无风（风影）区；􀂄风影区：指风场中由于遮挡作用而形成局部无风区域（风速变小）。风环境概述由于城市建筑和布局的原因，一方面城市大部分地区的风速小于郊区，但另一方面，城市的街道峡谷风效应加剧，带来众多影响：1、风速小，污染物不易扩散2、局地风大，造成大风、旋涡等伤害建筑，行人3、风场的不均匀影响人类健康4、风场影响建筑节能一、风环境特征1、平均风速小于郊区，风向不规则建筑、道路、绿化、日照辐射对于风速降低有很大影响。也使风向变得更复杂。风场和温度场相互交错使风场更加复杂。2、形成狭管效应和风影区风影区：风场中由于遮挡作用而形成局部无风区域。城市中的狭管效应：开阔地的风速小街道内风速急速加强。大概增加15~30%造成城市局地性风速差异的原因1、当由于街道的走向、宽度、两侧建筑物的高度、形式和朝向不同，各地所得太阳辐射有差异。（局地热力环流）2、盛行风吹过参差不齐的建筑物时，因阻碍效应产生的不同风向风速。二、强风的危害和防止措施1、强风及危害强风指风速大，频率高的风；危害：1）风荷载：结构和构造2）污染物3）室内通风4）冬季失热如何解决街道形成的强巷道风？2、强风防止措施1）使高大建筑的小表面朝向盛行风向，或频数虽不够盛行风向，但风速很大的风向，以减弱风的影响。2）建筑物之间的相互位置要合适，不宜太窄。太窄容易形成狭管效应。3）改变平面形状，例如，切除尖角变为多变形，就能减弱风速。4）设防风围墙可有效防止并减弱风害。5）种植树木于高层建筑周围，起到减弱强风区的作用。6）在高层建筑底部周围设裙房，可以将来自高层部分的强风挡住。7）在近地面的下层处设置挑棚，是来自上边的强风不致吹到路人8）设拱廊，保护低层建筑