高玉欣

(沈陽(yáng)建筑大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

圍合式建筑形式的主要特征是具有庭院。庭院建筑在中國(guó)有著悠久的歷史，從古代的宮殿到四合院，再到城市的現(xiàn)代建筑，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。因?yàn)橥ピ航ㄖ膰峡臻g部分具有較強(qiáng)的自然通風(fēng)利用潛力和利于營(yíng)造相對(duì)獨(dú)立的戶(hù)外微氣候的優(yōu)點(diǎn)，可以產(chǎn)生敞開(kāi)的景觀環(huán)境與舒適的空間，日照，通風(fēng)和視覺(jué)風(fēng)景環(huán)境較好，相對(duì)于傳統(tǒng)的行列式布局，具有更為優(yōu)秀的節(jié)能效果。

1 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

圍合式的建筑中部的庭院是一個(gè)相對(duì)封閉的空間,可以使建筑內(nèi)人有更多的交流,因而這種形式越來(lái)越受建筑師的青睞。這種建筑組團(tuán)形式對(duì)中部空間的遮陽(yáng)較為有利,但有可能影響其通風(fēng)效果。因而這種結(jié)構(gòu)對(duì)建筑風(fēng)環(huán)境及其改進(jìn)措施值得研究。

實(shí)驗(yàn)的測(cè)量地點(diǎn)選擇在沈陽(yáng)某高校。沈陽(yáng)位于中國(guó)東北地區(qū)南部，遼寧省中部，屬于溫帶季風(fēng)氣候，溫差較大，四季分明。夏天東南風(fēng)，冬天東北風(fēng)，春秋兩季氣溫變化迅速，持續(xù)時(shí)間短，春季多風(fēng)，秋季晴朗。春季正處于大氣環(huán)流調(diào)整期，冷暖空氣活動(dòng)頻繁。春季是冬季與夏季的過(guò)渡季節(jié)，冷暖空氣勢(shì)力相當(dāng)，而且都很活躍，所以經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)天氣，具有研究的意義。

本次測(cè)試所選的庭院是沈陽(yáng)某高校特色建筑群，選取其中具有代表性的某一庭院進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。實(shí)測(cè)區(qū)域選擇在庭院建筑群中部的一個(gè)圍合式的獨(dú)立庭院結(jié)構(gòu),為一個(gè)方形圍合庭院,院內(nèi)種植少量數(shù)目,并有磚鋪路面,長(zhǎng)為67.123米，寬為63.274米，四面都有教學(xué)樓建筑，總高度為21米，建筑伴有架空結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)為14米，高為5米。這種架空結(jié)構(gòu)正是改善中部空間風(fēng)環(huán)境的一種措施。

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)量

測(cè)點(diǎn)選擇考慮了位置和地面特性等因素，將庭院，從南到北、從西到東，各分布7個(gè)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)14個(gè)測(cè)點(diǎn)，將測(cè)點(diǎn)均勻分布。測(cè)頭位于距離地面1.5m高處。測(cè)試時(shí)間為5月17日，西南風(fēng)5級(jí)，13～28度，多云。測(cè)試結(jié)果，見(jiàn)表一，表二。

3 CFD數(shù)值模擬

便于直觀的分析氣流分布情況，本次研究所采用的研究手段是數(shù)值與模擬相結(jié)合的方式，其中，運(yùn)用了ANSYS中的FLUENT功能模塊。FLUENT是目前使用最廣泛的計(jì)算流體力學(xué)軟件。包含的湍流模型有Spalart-Allmaras模型、k-ω模型組、k-ε模型組、雷諾應(yīng)力模型(RSM)組、大渦模擬模型(LES)組以及最新的分離渦模擬(DES)和V2F模型等。本次研究采取了標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型，因?yàn)榫哂械姆€(wěn)定性，經(jīng)濟(jì)型，計(jì)算精度高等特點(diǎn)，而且在地面附近處，標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型與實(shí)際情況最吻合，考慮到人的主要活動(dòng)范圍，因此做出了選擇。得到1.5M處的速度矢量圖。將結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。

4 分析

根據(jù)模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，均可以看出，對(duì)于全包圍式庭院建筑，庭院中風(fēng)環(huán)境整體變化不大。東南風(fēng)進(jìn)入庭院，東南兩側(cè)的架空結(jié)構(gòu)下的風(fēng)速較大，在趨近于庭院中央形成旋渦后，風(fēng)速趨近于平穩(wěn)。國(guó)內(nèi)外研究員在大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、調(diào)查統(tǒng)計(jì)與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考慮平均風(fēng)速與脈動(dòng)風(fēng)速之間的關(guān)系，一般認(rèn)為。風(fēng)速大于1m/s時(shí)，在室外人們的感覺(jué)是舒適的，風(fēng)速大于5m/s時(shí)，就會(huì)不利于人們的活動(dòng)，所以1～51m/s之內(nèi)的風(fēng)速是比較理想的?？勺鳛樾^(qū)風(fēng)環(huán)境的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]。近地2m高度內(nèi)的空間是人們經(jīng)常活動(dòng)的空間。因此，本文對(duì)近地1.5米高度處的風(fēng)速進(jìn)行分析。測(cè)試當(dāng)天，氣象參數(shù)西南風(fēng)5級(jí)，實(shí)際測(cè)量庭院外風(fēng)速0.5～3.45m/s之間，顯然庭院內(nèi)的風(fēng)速比庭院外的風(fēng)速要小，也更符合人行高度處風(fēng)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)；測(cè)試當(dāng)天，氣象參數(shù)溫度為13～28度，實(shí)際測(cè)量時(shí)為當(dāng)天下午14時(shí)，庭院外的溫度為26.5度，庭院內(nèi)1.5m處溫度24.6度，顯然庭院內(nèi)的溫度比庭院外的溫度要小，溫度氣候也使人更加舒適。

5 結(jié)論

對(duì)于圍合式建筑，雖有時(shí)會(huì)被認(rèn)為不利于自然然通風(fēng)，但采用合理的建筑構(gòu)造可以有效改善這一問(wèn)題。例如合理利用架空結(jié)構(gòu)，有效的增加庭院內(nèi)的氣流流動(dòng)，并且使流場(chǎng)平穩(wěn)，沒(méi)有出現(xiàn)復(fù)雜的旋渦形式。庭院內(nèi)空氣溫度分布均勻,空氣流動(dòng)和對(duì)流過(guò)程較為簡(jiǎn)單;另外通過(guò)實(shí)測(cè)和模擬的結(jié)果表明，圍合式建筑庭院內(nèi)部空氣受外界環(huán)境影響較小，風(fēng)速和溫度較庭院外都降低了，也更符合人行高度處風(fēng)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)，也增添了舒適性。