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摘要：对于东北严寒区域工程户外风环境特点，以“被动式工程设计”观念为指导，研究了户外风环境对工程设计与高层工程设计的影响，介绍了工程点线排列搭配、防止下冲气流、防止风旋、防止风漏斗效应等工程整体布局设计对策与建立贯通洞口、立面规划与竖向绿化等高层工程防风设计对策，希望可以为东北寒地工程设计与工程节能带来科学的参考与借鉴。
关键词：工程设计；风环境；影响介绍；对策分析
在能源紧缺危机逐渐显现与国家大力倡导节能降耗的环境下，怎样协调人民对工程室内空间舒适度需求逐渐提升的要求与尽量减小工程能耗的冲突，是当下所有建筑师需要认真考量与选取面对的实际问题。为此，在工程设计中引入“被动式工程设计”对策，成为减少工程能耗、提升工程室内空间舒适度的重要道路。
1、风环境对工程设计的影响分析
建筑户外风环境对工程室内外环境的舒适性与建筑自身的能源耗损均有较大影响。特别是东北严寒区域冬夏季节工程室内的抗寒保温和通风散热均会遭到工程户外风环境的干扰。因此，一个优秀的工程设计要充分考量户外风环境对工程自身的影响，以营造与完善室内外围气候条件视为重要目的，而且还要考虑工程的节能减排。通常情况下，一个区域的主导风向将直接影响着该区域建筑结构的朝向选取和工程群体的分布。反之，工程群体的分布形式、单体工程的造型、体量与尺度以及周边区域的地形、地貌均会影响到近地风的风向与速度。若产生很大的风流，在工程的某些位置将产生更加激烈的强风，若这些强风产生在建筑结构进口、露台、通道等人口集中的场地，就会令人感觉不舒服，并且会提高工程的热流失。
2、风环境下工程设计对策
2.1工程整体布局规划
就高层工程设计来说，主要在于降低风在高层工程外表的流速，从而降低高楼风的异常影响，进而达到工程节能与提高室内外空间舒适性的目的。下文针对东北寒地工程群体布局规划与高层工程防风规划对策进行详细探究。
（1）工程点线排列搭配
在开展寒地工程设计时，首先应结合日照角度与太阳辐射角度去分布工程的最好朝向，在兼顾本地的主导风向，如果诸多工程的朝向和主导风向间会有夹角。若只兼顾一栋工程的风环境情况的话，必定是工程自身和主导风向间呈垂直联系效果最佳。但若整体考量工程群体，该种布置形式就难以适用。一般将工程群体分布成一个科学的角度，便于使其中大多数工程均能够得到比较好的风环境。在开展工程群体分布时需注意点线型工程的搭配，通常将点形工程置于朝向良好的方向，而把线形工程分布于点形工程之后，该种布置形式有助于工程群体间的气体流通与获得较好的光照。以某省某住宅小区设计来说，由于该地方气候是温带大陆性季风气候，夏天短暂但湿热，冬天漫长且干冷少雨[1]。年平均气温为5.7℃，夏天最高温度为34.7℃，冬天最小温度能够达到-36.5℃，整年盛行风向是西南风，冬天重要影响风向是西北风。所以，在住宅建筑布局规划中不能把住宅较长的一侧和夏天主导风向垂直，这样将极大阻碍建筑物通风散热，而且影响后排工程的通风。通常情况下，能把点式住宅建筑分布于面临夏天主导风向的部位，如此有助于天然通风，而且尽可能使线形住宅建设在冬天主导风向到来方向以分隔寒风（见图1）。
图1 工程群体分布结构图
（2）防止下冲气流
若在组合工程群体时，工程结构间的高度与间隔均相似时，将不会出现下冲气流等情况。如果是一栋工程的高度远大于其他结构的高度时，其将会出现较大下冲气流。当很多栋工程组合时，若在朝向地方主导风向的位置留有空地，该种分布就会严重影响到其他工程群体，会产生明显的下冲气流，这类强气流和周边水平方位的风流产生涡流与高速封，风压效果由此增加，也会导致热损失增大，阻碍建筑降耗，而且，该种工程群体的分布形式也要尽可能规避（见图2）。
图2 下冲气流效果结构图
（3）防止风漏斗效应
风漏斗效应能够将周边风流聚集高速经过街道口，通常会把周围风速提升30%。进而加快工程热能损失，因此要尽量防止该种布局形式。此外，能在建筑结构前面建设绿化，栽种各种乔木、灌木等，在确保正常通风状态下能延缓风俗，进而减少东北严寒区域工程结构的能耗。
2.2高层工程防风设计对策
（1）贯通洞孔
高层工程设计中，能够控制体形以达到降低高楼风干扰的目的。在考量工程体块之间关系的同事，能在体块内预留一个贯通洞孔，如此能够转变工程迎风面每个方位风的流向，而留下的空洞便于高楼风正常流通，防止自然风直击结构迎风面而划分出现下冲风与两侧风向，进而降低高楼风对建筑结构底部与两边的异常影响[2]。在高层工程之中进行贯通洞孔处置的经典案例是丹下健三设计的NEC大厦。早期设计时，使该高层工程适应户外风环境是建筑形体出现的重要依据。其在建筑之中规划了一个横向贯口，减小了下冲气流，也大幅度降低了工程背风面风影区范围。贯通风口为其底部工程空间带来了良好的天然采光与通风，为相关用户带来良好的工作与生活环境。
（2）立面规划
高层工程在结构上有较高要求，通过调整工程结构来优化户外风环境一般不太现实。针对高层工程外立面展开有效处理就相对可行，如增加部分凸凹阳台、挡阳板与不规则开口等边能达到阻挡工程外表高速风的目的，令气流在面临不同开洞和不规则立面模式时，在水平方位上的作用力得到下降，进而达到减少工程能耗的目标[3]。对东北严寒区域的高层工程设计来说，能在北面与西北面这类冬天寒风盛行位置削减开窗以减少热能消耗；在规划工程主进口时，要尽可能防止其尺寸太大；在规划工程立面时，要尽可能防止产生尖锐竖向角，避免出现较强的下冲气流；在工程拐角位置能安装导风板，以加大工程外表的摩擦力进而降低边角风速度，而且也可以把气流导入工程内部，有助于工程室内通风。另外，还能够在高层工程外表安装防风网。据相关测试显示，防风网可以过滤掉70%之上的高楼风，由此得知，其防风效果是非常明显的。
3、结束语
总之，经过分析东北严寒区域气候特点，探究了基于户外风环境作用下的东北寒区被动式工程设计的对策问题。主要包含户外风环境对工程群体布局与高层工程节能规划的影响，并介绍了相应的设计对策。在工程整体布局层面，提出了工程点线排列搭配、防止下冲气流、防止风旋、防止风漏斗效应等对策；在高层工程防风设计层面，介绍了贯通的洞孔、立面设计与竖向绿化等对策，希望可以为东北寒区工程设计和工程节能带来科学的参考与借鉴。
参考文献
[1]张康. 绿色工业建筑风环境设计研究[D].苏州科技大学,2016.
[2]聂鑫,郝晓赛.BIM技术对绿色医院建筑设计的影响[J].建筑与文化,2016(05):147-149.
[3]杨鸿玮. 基于性能表现的既有建筑绿色化改造设计方法与预测模型[D].天津大学,2016.
论文作者:刘锴阳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/27
标签：工程论文; 工程设计论文; 气流论文; 环境论文; 风向论文; 高层论文; 对策论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;