摘要：长久以来，人们对于建筑与环境气候之间的研究，通常局限于使建筑适应当地的气候特征，从而得到相应的解决方案，但是却很少研究气候因子与建筑之间的关系，但事实上温度、湿度、风、光等气候因子都会对建筑的布局、围护结构产生较大的影响，特别是对于在建筑使用中人的舒适性影响会非常大。而随着行业对于环境问题的越发看重，研究气候因子与建筑设计的关系刻不容缓，本文将会就风环境问题，讨论其与高层建筑、中低层建筑以及地下建筑空间的关系。
关键词：建筑设计、风环境、夏热冬冷
随着社会的不断发展，现代城市的不断兴起与人口密度的持续上升，使得建筑的整体发展呈现出竖向趋势，也就是房屋越来越密集的同时越修越高。而正是由于城市建筑的高密度、超高度发展，造成了城市的气流受阻，进一步影响了市区的平均风速、空气清洁度等等问题，降低了城市宜居度，不仅使市民的舒适度差，更会对他们的身体健康造成影响。而我国的大部分地区处于夏热冬冷地区，受冬夏两季的的大气变化以及季风的影响都比较大，在冬夏两季的风向基本相反，所以在进行建筑设计时，要格外注意风环境的因素。
1 高层建筑与风环境
高层建筑作为解决人口的快速膨胀和土地资源的有限的一种主要方式，解决了大量人口的居住问题，所以在现代城市中修建的越来越多，但是高层建筑虽好，却带来了一系列的风环境问题。
一是在一定范围内，随着建筑高度的上升会产生的梯度风效应。梯度风效应会使得建筑表面出现风速、风压过大等问题，不仅导致了建筑的对外开窗会通过过大的气流，对室内的居住环境产生影响，还会造成大体量风影问题，对室外的环境产生不良影响。
二是随着全球变暖趋势，加上科技与经济的不断发展，空调的普及率越来越高，而为了减小室外气流对室内空间舒适性的影响，建筑的外墙技术也越来越倾向于完全隔绝室外与室内。虽然依靠机械技术能够人为的打造出宜居舒适的环境，但是这不仅隔绝了人与自然的联系，会对人的情绪产生不良影响，而且空调等机械设备的应用依赖于不可再生资源的消耗，对环境是一种严重的伤害。
就高层建筑与风环境之间存在的一些问题，接下来将对高层建筑的设计提出一些建议。
在对于高层建筑的开窗方式设计上，考虑到梯度风效应，应该对气流形成遮挡，减小原有的风速，或者改变气流进入室内空间之后的流动方向，避开人行的高度，从而减小风速过快对人造成的影响。具体来说，高层建筑的开窗方式可以主要分为单面平开式、双侧平开式和上悬式三种。据实践证明，单面平开式和上悬式窗户都可以很好的改变风的方向，使其避开人活动的区域；而双侧平开式窗户由于进风量比较大，难以满足减小高风速对人的影响的需要，所以这种开窗方式很少在高层建筑中使用。而对于室外风速过大或其他原因，如雾霾等等特殊情况，高层建筑物难以正常开窗时，就必须采用封闭窗系统，再应用可控制性窗口通风技术，以满足室内自然通风换气量。
而空调等机械技术的大量使用问题，解决起来需要整体环境的治理进行解决，但就建筑设计方面来说难以处理，但也不是毫无办法的，近年来出现的竖向绿化技术，可以在一定程度上缓解这个问题。
所谓竖向绿化技术，就是在高层建筑上打造出多方位、多层次的绿化系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆绿化系统在夏季时可以通过植物的蒸发作用降低空气温度，在冬季是减少寒冷气流对建筑室内的热工影响。除此之外，绿化系统能够使建筑表面粗糙化，加大风雨建筑表面的摩阻力，减低建筑表面的风荷载。尽管由于其技术尚不成熟，现阶段我国对竖向绿化的应用并不多，但这仍不失是一个解决该问题的思路。
2 中低层建筑与风环境
在我国，中低层建筑与高层建筑不同，其形成的原因是在漫长的历史岁月中，人们根据当地的气候环境所进行的建筑创造性活动。这样的建筑在一定程度上能够反映当地的人文情况、历史背景等等，从大范围来说，中低层建筑在我国的北方表现为庭院式，在南方则为天井式，都是处理建筑设计和风环境的范例。尽管如此，中低层建筑仍然存在一些风环境问题，由于篇幅有限，本文就将以上海里弄为例，探讨我国中低层建筑与风环境存在的一些问题。
里弄的建筑形式并不完全只存在于上海及附近地区，北京胡同的建筑形式与里弄也有着相似之处。而里弄的特点在于它也在一定程度上解决了土地使用问题，它将建筑平面变成横向展开的模式，与南方惯用的以进为单位的建筑形式完全不同。
里弄尽可能的压缩了房屋前后排的间距，提高土地的使用率，但是基本保证建筑的高度与前后间距之比在1:0.7的范围内，而且采用前高后低的布置，使北面的辅助房间高度降低。这样的设计，再加上上海的光照条件，就能够基本保证房屋在冬日的基本日照要求，但是由于里弄的建筑密度比较高，所以自然通风条件比较差，结合上海降水较多的实际情况，导致里弄的湿度通常比较高，降低了舒适度，还可能影响居民的身体健康。
上海里弄在布局上通常采用东西并联、南北开敞，自然而然的形成了鱼骨式的交通联系方式。就传统观点而言，街巷空间能够加强建筑的通风效果，但实际上街巷空间的通风强弱主要取决于城市风速。由于上海里弄的空间比较狭窄，所以实际通风效果要弱于预期。
不过由于上海地区的夏季风来自太平洋海面的东南偏东风，冬季风又来自蒙古高原的东北风，所以地区风速较高，所以即便是在里弄的中心区也能够保持3m/s的风速，使里弄的环境不至于太糟糕。
对于城市风速较小的地区，如重庆，在夏季时基本处于静风状态，该地区的中低层建筑就应该更多的采用热压通风，以缓解通风不畅的问题。
3 地下建筑与风环境
地下建筑在我国有着非常悠久的历史，传承千年的窑洞就是成功的地下建筑范例。但是现代的地下建筑，特别是城市地下建筑，其较为普遍的使用方式是用作停车场、地下交通、地下购物中心的方面，人并不长时间呆在地下空间。一部分原因是人长期处于地下会产生焦虑的心情，另一部分是由于地下建筑虽然有着较好的热稳定性，但是通风采光都存在着一些问题。
现阶段，地下建筑建成运行之后主要依靠空调进行通风工作，但实际上应用一定的技术是可以满足一些通风需求的，比如坡地式地下建筑和地道通风系统。
坡地式地下建筑是修建在坡地上的建筑，单面敞开的同时增加竖井，利用前后坡度的高度差距，能够很好的带动空气流通。夏季室外温度高于室内时，根据热压通风原理，气流由下向上运动；冬季时，室外温度低于室内时，冷空气受重力作用，由竖井的上部向下移动，实现室内的通风。
除此之外，地道通风系统也是解决地下建筑通风问题的一条途径。地道通风系统会使室外空气进入室内之前经过地道系统的过滤，而利用土壤冬暖夏凉的原理实现气流的预冷和预热，使气流进入室内时是比较宜人的温度。而且地道通风系统通常和太阳能烟囱技术相结合，互相协调之下更能够发挥出通风的作用。
结束语
现代建筑设计的历史远没有传统建筑设计悠久，但是发展速度却远超传统建筑，这样的发展解决的成千上万的人口居住问题，但是随之而来的也是居住舒适度以及大量的环境影响问题，建筑设计与风环境之间的关系与问题就是其中的一个具体表现。当然，随着人们对生态问题以及对生活质量的重视程度加深，建筑行业也越来越重视建筑设计与风环境的联系，相信通过努力研究，一定可以取得技术上的突破进展，较好的解决现代建筑设计，特别是高层建筑与风环境的各种问题。
参考文献：
[1] 陈飞.建筑风环境——夏热冬冷气候区风环境研究与建筑节能设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.
[2] 林立身.中国建筑节能技术辨析[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.
[3] 冯康曾. 节地·节能·节水·节材——BIM与绿色建筑[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.
论文作者:顾泉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/11
标签：建筑论文; 环境论文; 里弄论文; 风速论文; 地下论文; 建筑设计论文; 高层建筑论文; 《防护工程》2018年第6期论文;