皮魁升

（福建省建筑科學(xué)研究院福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 福州 350025）

0 引言

陽臺(tái)是居家時(shí)聯(lián)系室內(nèi)室外的一個(gè)重要場(chǎng)所。陽臺(tái)按是否封閉可分為封閉陽臺(tái)和非封閉陽臺(tái)。按照與樓層外墻（柱）體的相對(duì)位置可分為凹陽臺(tái)和凸陽臺(tái)。[1]定性認(rèn)為凹陽臺(tái)不宜作為主陽臺(tái)，當(dāng)風(fēng)向偏斜于縱外墻面時(shí)，會(huì)降低室內(nèi)風(fēng)速及減少進(jìn)入室內(nèi)風(fēng)量。[2]對(duì)處于夏熱冬冷地區(qū)的溫州市封閉陽臺(tái)的室內(nèi)自然通風(fēng)效果開展研究，發(fā)現(xiàn)陽臺(tái)封閉后會(huì)導(dǎo)致穿堂風(fēng)效果降低，室內(nèi)風(fēng)力下降和風(fēng)速降低。[3]發(fā)現(xiàn)未封閉凸陽臺(tái)對(duì)單側(cè)通風(fēng)的低層建筑中部及下部房間的通風(fēng)性能有提高作用。

我國夏熱冬暖地區(qū)常年氣候較為舒適，民眾在居家時(shí)有較強(qiáng)的室外溝通需求，因此在建筑上多設(shè)計(jì)為非封閉陽臺(tái)，供開窗通風(fēng)、掛曬衣物和養(yǎng)殖花草等。但隨著建筑外立面美觀的要求，以及心理、面積、環(huán)境和功能等原因，越來越多的建筑陽臺(tái)被設(shè)計(jì)為封閉陽臺(tái)，或在后期裝修時(shí)被處理為封閉陽臺(tái)。自然通風(fēng)對(duì)建筑節(jié)能及人體舒適性起到至關(guān)重要的作用，[4]認(rèn)為福建省氣候條件優(yōu)越，如果在建筑設(shè)計(jì)中合理利用自然通風(fēng)措施，將大大降低夏熱冬暖地區(qū)建筑能耗。[5]認(rèn)為室內(nèi)風(fēng)速和人體舒適度有一定的關(guān)系。目前封閉陽臺(tái)對(duì)夏熱冬暖地區(qū)的住宅建筑室內(nèi)自然通風(fēng)效果的影響的有待定量化研究。本文以福州市為例，采用CFD通風(fēng)模擬軟件對(duì)夏熱冬暖地區(qū)典型住宅的非封閉式凹陽臺(tái)、非封閉式凸陽臺(tái)和封閉式凹陽臺(tái)等三種陽臺(tái)的室內(nèi)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行模擬分析。

1 模擬氣候條件設(shè)置

研究項(xiàng)目位于福州市，該地區(qū)屬于海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，全年冬短夏長(zhǎng)，溫暖濕潤(rùn)，全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，夏季以東南風(fēng)為主，冬季以西北風(fēng)為主。

氣象臺(tái)站記錄的風(fēng)速一般是指在地面上10～15m處測(cè)得的風(fēng)速。隨著高度的增加，風(fēng)速逐漸增大。風(fēng)速和高度的關(guān)系可以按照以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中：v——高度為h處的風(fēng)速，m/s；

v0——基準(zhǔn)高度h0處的風(fēng)速，m/s，一般取10m高處的風(fēng)速；

n 指數(shù)，主要與測(cè)定地點(diǎn)的地面粗糙度和溫度垂直梯度有關(guān)。對(duì)于空曠和瀕海地區(qū)，n=0.14；

模型中主導(dǎo)風(fēng)向設(shè)置如下：夏季：東南風(fēng)，10m高處風(fēng)速取3.4m/s；冬季：西北風(fēng)，10m高處風(fēng)速取2.2m/s。梯度風(fēng)速設(shè)定見表1。

表1 模擬采用的梯度風(fēng)速設(shè)定

2 模型建立

本次研究選取一典型戶型為研究對(duì)象，戶型為非封閉式凹陽臺(tái)戶型，陽臺(tái)高度取1.2m。以此戶型為基礎(chǔ)，分別建立非封閉式凹陽臺(tái)、封閉式凹陽臺(tái)和非封閉式凸陽臺(tái)三種模型。

建筑模型為朝南，風(fēng)向與建筑橫向水平面分別成30°、60°、90°、120°和150°，通過這五種方向模擬分析非封閉式凸陽臺(tái)、非封閉式凹陽臺(tái)和封閉式凹陽臺(tái)這三種陽臺(tái)對(duì)室內(nèi)風(fēng)環(huán)境的影響。其中，陽臺(tái)的客廳推拉門為左側(cè)開啟。封閉式凹陽臺(tái)外窗開啟方式為左右各開啟一半，非封閉式凹陽臺(tái)和凸陽臺(tái)均采用玻璃欄桿，高度取0.9m。

3 模擬結(jié)果

模擬離地1.5m高度處室內(nèi)通風(fēng)情況。以90°為例三種陽臺(tái)室內(nèi)風(fēng)速模擬圖1：

圖1 三種陽臺(tái)室內(nèi)風(fēng)速云圖（風(fēng)向與建筑成90°夾角）

選取右側(cè)帶陽臺(tái)的穿堂風(fēng)區(qū)域（分為室內(nèi)區(qū)域和陽臺(tái)區(qū)域）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析，三種陽臺(tái)的風(fēng)速結(jié)果詳見表2。

表2 三種陽臺(tái)的室內(nèi)區(qū)域風(fēng)速模擬結(jié)果

由模擬結(jié)果表2可知：

1） 三種陽臺(tái)的室內(nèi)區(qū)域舒適風(fēng)速的面積比例變化趨勢(shì)一致，即隨著風(fēng)向角度增大逐漸升高，隨后降低。

2） 風(fēng)向?yàn)?0°、60°和150°時(shí)，三種陽臺(tái)的室內(nèi)區(qū)域舒適風(fēng)速的面積比例大小依次為：非封閉式凹陽臺(tái)、非封閉式凸陽臺(tái)和封閉式凹陽臺(tái)；風(fēng)向?yàn)?0°時(shí)，三種陽臺(tái)的室內(nèi)區(qū)域舒適風(fēng)速的面積比例大小依次為：非封閉式凸陽臺(tái)、非封閉式凹陽臺(tái)和封閉式凹陽臺(tái)；風(fēng)向?yàn)?20°時(shí)，三種陽臺(tái)的室內(nèi)區(qū)域舒適風(fēng)速的面積比例大小依次為：封閉式凹陽臺(tái)、非封閉式凸陽臺(tái)和非封閉式凹陽臺(tái)。

4 結(jié)論

綜合以上模擬結(jié)果分析可得：

1）室內(nèi)區(qū)域的通風(fēng)效果與風(fēng)向角度密切相關(guān)，風(fēng)向與建筑水平成60°～120°時(shí)，自然風(fēng)穿過陽臺(tái)，室內(nèi)的通風(fēng)效果較好，通常情況下90°時(shí)室內(nèi)通風(fēng)效果是最好的；

2）室內(nèi)通風(fēng)效果與客廳推拉門的開啟方向和陽臺(tái)的敞開情況密切相關(guān)，非封閉式凹陽臺(tái)的左右外墻可作為導(dǎo)風(fēng)墻體引導(dǎo)自然風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)區(qū)域，若客廳推拉門開啟部分靠近導(dǎo)風(fēng)墻體一側(cè)，那么室內(nèi)通風(fēng)效果更佳。封閉式凹陽臺(tái)外窗開啟面積小，不易導(dǎo)風(fēng)入室內(nèi)，會(huì)引起空氣滯留在陽臺(tái)區(qū)域，因此室內(nèi)的通風(fēng)效果較差。在建筑設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)建筑朝向和主要風(fēng)向的角度選擇非封閉凸陽臺(tái)或非封閉凹陽臺(tái)。