佛山市岭南建筑设计咨询有限公司 广东佛山 528200
摘要：高密度城市的模式发展使得城市中心区域建筑规模与日俱增，随着建筑密度、高度的攀升以及城市空间中人群大规模的聚集，使得释放出的大量热量不能及时排除，导致城市空间中微环境的恶化。城市空间的风环境是城市物理环境重要的影响因素，如何利用大气压差引起的空气运动，形成城市空间的一定的通风，是改善微环境的一个重要议题。目前城市微气候领域的研究已呈现出相关学科基于研究的需求向建筑学问题的渗透，为建筑学的研究提出了新的命题。文章试图研究城市弱风或静风环境下，由城市空间内部环境的非均性而产生城市区域的大气环流来改善微环境，促进空气循环，降低城市热岛效应强度，提高城市空气的呼吸性能和加快污染物扩散速率，进而提高城市空间整体舒适度。
关键词：高密度；建筑学
1.典型案例选取与研究方法
上海和新加坡都是典型高密度城市，在近几十年城市化高速发展的过程中，而对人口大量聚集和有限的可建设用地面积之间的矛盾，为使基础设施和社会资源的配置使用更高效、合理，逐步形成高密度、大体量的城市空间形态。在城市发展的同时，也同样面对严峻的城市环境问题，如热岛效应、空气污染、能耗过大等等。二者同为沿海城市，均有良好的自然通风条件，在自然风利用方面有很多相似之处可以借鉴，同时在建筑立面开口设计方法上也有很多共同之处。因此，本文将二者作为对比研究对象。
在研究方法上，采用案例现场实测的方法在各建筑关键节点处布置测点，以掌握4个建筑在日常使用情况下，建筑内部活动空间的真实通风情况，测试结果为不同开口方式之间比较研究提供数值依据。
2实测实验设计
2.1实验准备
本实验使用的主要测试仪器为TES-1341热线风速测量仪(图1)，该仪器数据可以自动记录。为获得较为稳定可信的数据，每组测试时间为15m }，同一组数据的各测点同时开始计数。测试的第一个案例中信广场，记录时间间隔设置为30s，每个测点记录30个数据。在对数据进行初步分析之后发现数据样本不足，测量数据的变化趋势不够精确。为提高测量精度，对记录时间间隔进行调整，案例2-4在测试时数据记录间隔为10s，每个测点共记录90个数据。
该实验分为室内和室外两部分，室外主要是监测气候环境的温度、风速，与室内参数进行对比。室内测试参数为风速、相对湿度、温度、湿球温度、露点温度等。
2.2测点布置
各案例在进行设置时，除室外布置一个测点记录测试环境外，室内分别布置水平对比测点和垂直对比测点。根据各个案例不同的形体和通风情况，测点布置原则如下。
案例1中信广场(上海)水平测点整体沿东西向直线形主通风廊道均匀布置，同时在南北向风口对位的次通风廊道布点;垂直测点布置在南侧典型风口处一、二、三层垂直方向相同位置。
案例2 W ESTGATE商场(新加坡)水平测点布置在各层“L”形风道的两端口、转角处和两边中间位置;垂直测点布置在典型风口和室内连廊的一、二、三层垂直方向相同位置。
案例3 BUONA VITA商场(新加坡)为弧形风道，水平测点布置在各个立面开口处和室内主要通道上，垂直测点布置在典型风口一、二、三层垂直方向相同位置。
案例4新加坡国立大学教育资源中心ERC(新加坡)为多通道通风，各个方向均有尺度较大的进、出风口，水平测点布置在各个开口处和室内主要活动区域，垂直测点布置在典型风口一、二、三层垂直方向相同位置。
3实测结果分析
3.1不同通风廊道形式对风速的影响
3.1.1直线形风道
案例1中信广场(上海)的测试时间为2015年6月25日，当日天气情况为阴转大雨，风向为南风和东风。图2为同时测试的中信广场主风道室外测点A与室内测点B, C风速逐时变化图，测点B为室内通道上一点(南侧有开口)，测点C为通道尽端较窄处测点。由图可知，整体来看，C点风速>B点风速>A点风速。在同一风道上的开口越窄，风速越大。
同时可以看出，在测试时间段内，室外风速较小甚至无风。建筑中庭的烟囱效应可形成热压通风，促进大堂内部的自然通风，即使在室外较小甚至无风的情况下，室内也能够有良好的自然通风。
3.1.3弧形风道
案例3 BUONA VITA商场(新加坡)的测试时间为2015年8月11日，天气情况为晴天。测试当天主要风向为南风，在建筑南立面有3个开口将风引入建筑内部。图5所示一层同时记录的各测点风速可以看出，C点风速明显小于A, B两点。由此可知，在立面为迎风面的情况下，开口尺寸越大，风速越小。
3.1.4多风道
案例4新加坡国立大学教育资源中心ERC(新加坡)的测试时间为2015年8月13日，天气状况为晴转雨。由前文表1可知，ERC为流线形平面，南向开敞面向草坪，其它3个外立面也均匀布置尺寸较大开口(5~10m)，为多风道通风模式，起到“捕风器”的作用，将各个方向的气流引入建筑，而在建筑内部没有形成明确的风道。图7所示二层同时记录的各测点风速可以看出，除北部较窄通道两点D和E风速较大外，其余各开口测点出风速相似，与室外风速相差不大，基本属于纯风压作用的自然通风。与案例3相似，由于弧线形的设计，建筑内部即开口处风速都很均匀。
3.2.2双侧开口与单侧开口对比
图9和图10分别为W ESTGATE商场一层、四层风道同时记录的各测点风速逐时变化图，如前文所述，一层L形转角处外立面有开口，而四层L形转角处外立面封闭无开口。对比二图可知，图9中风道两端均有开口可在风道内形成穿堂风，同时C点开口较小易形成快速气流，测点C风速大于A点和B点;图10中风道北端封闭无法形成穿堂风，因此气流进入风道内迅速衰减，测点A风速最大，B点次之，C点最小。由分析可知，双侧开口的风道可以提高通风效率，通风效果明显优于单侧开口风道。
3.2.3开口高宽比
如前文所述BUONA VISTA和ERC案例可知，立面开口的高宽比直接影响风速大小。在该案例中，当立面开口的高宽比小于1.5:1时，随着高宽比的增大，风速明显增大。但此数据只是本案例得到的经验数据，具体的边界数值，仍需进一步研究和验证。
4结语
在城市规划阶段，基于对城市风环境改善的考虑，会对建筑容积率、建筑密度、建筑机理等指标进行控制。但相同的密度和容积率，会产生完全不同的建筑形态，又将对室内风环境产生不同的影响。建筑立面开口可有效降低建筑迎风面面积，所形成的建筑内部通风廊道，既可以作为大尺度城市通风廊道的重要补充，又可以在小尺寸的建筑层面有效地促进局部空气循环，对形成自然通风、改善局部风环境有很大帮助。
参考文献
[1]焦广林，侯鹏. 基于城市高密度环境下的建筑学研究[J]. 江西建材.2016（23）:44
[2]谭成波. 解析城市高密度环境下的建筑学思考[J]. 江西建材2014,(19):29-30
[3]姜都. 高密度城区建筑设计的案例解析[J]. 建筑知识2016.（09）：7-8
论文作者:蔡梓冬,孔云
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第7期
论文发表时间:2017/8/14
标签：风速论文; 风道论文; 城市论文; 建筑论文; 案例论文; 环境论文; 新加坡论文; 《建筑学研究前沿》2017年第7期论文;