王 焱 潘 磊 李 偉

(1.浙江南方建筑設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310008； 2.天津城建大學(xué)建筑學(xué)院，天津 300384)

0 引言

近年來我國的城市化進(jìn)程的速度逐步加快，城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化，傳統(tǒng)工業(yè)已經(jīng)向著集約型、現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，大量的廠房因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重組、城市功能變革而暫時(shí)閑置，從而產(chǎn)生了巨大的改造需求。

隨著綠色建筑理念的普及，舊工業(yè)建筑的改造中也大量采用綠色建筑的理念。自然通風(fēng)作為綠色建筑中一個(gè)十分重要的技術(shù)手段，也日益受到建筑師的重視并盡可能在改造中加以利用[1,2]。

本文以杭州某鋼鐵工業(yè)舊建筑為研究對象，利用英國的建筑性能集成化模擬軟件(Integrated Environmental Solutions，簡稱IES)對改造方案中的建筑自然通風(fēng)性能進(jìn)行分析與優(yōu)化，并通過對模擬數(shù)據(jù)的分析，提出了優(yōu)化的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)方案[3]。

1 項(xiàng)目概況

該廠房位于杭州郊區(qū)，原始功能鋼鐵工業(yè)車間。企業(yè)轉(zhuǎn)型后暫時(shí)閑置。擬改造為創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)辦公空間。該廠房的主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土大跨結(jié)構(gòu)，縱向長168 m，橫向?qū)?8 m，分為三跨，北側(cè)跨度為18 m，南側(cè)兩跨均為24 m。廠房外圍護(hù)結(jié)構(gòu)為240厚的紅磚墻，屋頂坡度為5%，屋面為預(yù)制混凝土板(見圖1)。

原始的改造設(shè)計(jì)方案中，主體廠房露天部分保留作為路演空間，北側(cè)兩跨被一分為二，主入口為展示功能，北側(cè)為小企業(yè)的辦公室，共三層，層高3.6 m，廠房東側(cè)后半?yún)^(qū)域作為創(chuàng)意辦公、交流空間共三層層高3.6 m。

2 自然通風(fēng)數(shù)方案值模擬與優(yōu)化

杭州夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，冬季為偏北風(fēng)，總體平面布置上應(yīng)南側(cè)開敞、北側(cè)利用建筑和植被進(jìn)行遮擋，以形成舒適的室外風(fēng)環(huán)境。在中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)上選取杭州夏季作為典型季節(jié)，風(fēng)向西南風(fēng)、風(fēng)速2.2 m/s，導(dǎo)入到數(shù)值模擬軟件IES里進(jìn)行室外風(fēng)場模擬，得出廠房周邊的室外風(fēng)環(huán)境作為原始廠房室內(nèi)風(fēng)場模擬的邊界條件，模擬結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，中間主廠房室外人行區(qū)域的南側(cè)和東側(cè)1.5 m高度的風(fēng)速較高，數(shù)值在1.5 m/s左右，北側(cè)受建筑遮擋影響，風(fēng)速僅為0.2 m/s，部分位置風(fēng)速為零(見圖2)。

按照相關(guān)的氣象參數(shù)數(shù)據(jù)，模擬邊界條件中廠房室外溫度設(shè)置為32 ℃，室內(nèi)溫度設(shè)置為26 ℃，將溫差和各通風(fēng)口風(fēng)速數(shù)據(jù)導(dǎo)入IES里進(jìn)行室內(nèi)的通風(fēng)模擬。

原始改造設(shè)計(jì)方案中，由于廠區(qū)橫向進(jìn)深過大，即使西南側(cè)露天區(qū)域無墻面遮擋，室內(nèi)中部區(qū)域依然很難實(shí)現(xiàn)有效的自然通風(fēng)。由圖3的模擬數(shù)據(jù)可知，中部區(qū)域的風(fēng)速幾乎為0 m/s(如圖3所示)。

為進(jìn)一步提升和改善廠房內(nèi)的自然通風(fēng)效果，我們對原始的改造方案進(jìn)行了優(yōu)化，具體措施為：將中北側(cè)條形廠房中部局部區(qū)域開敞作為中庭空間，主廠房北跨局部拆除形成內(nèi)廊，降低主廠房展廳區(qū)域的跨度，南側(cè)部分廠區(qū)功能用房拆除作為室外庭院空間。在相同工況下對優(yōu)化后的建筑方案進(jìn)行自然通風(fēng)模擬，結(jié)果見圖4。

從圖4的模擬結(jié)果可以看出，優(yōu)化后的改造方案中，對建筑功能進(jìn)行了調(diào)整，廠區(qū)的室外風(fēng)環(huán)境也有較大改善。優(yōu)化后的方案中，廠房北側(cè)廊道空間風(fēng)環(huán)境平均在0.5 m/s～1 m/s左右，相比于原始廠房北側(cè)0.2 m/s的風(fēng)速有了較大的提高。

3 結(jié)語

舊工業(yè)建筑由于體量較大，改造過程中自然通風(fēng)的方案較為復(fù)雜且自然通風(fēng)效果往往不佳。本文的研究表明，利用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行自然通風(fēng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)具有效率高，方案效果可定量的特點(diǎn)，模擬結(jié)果對于改造方案設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)和參考意義。