劉芳博 曲冠華 倪博研

1. 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司 北京 100048；

2. 天津大學(xué)建筑學(xué)院 天津 300072

前言

為提高鄉(xiāng)村住宅品質(zhì)，需建立一套鄉(xiāng)村住宅設(shè)計(jì)指標(biāo)體系，指導(dǎo)鄉(xiāng)村住宅設(shè)計(jì)。建筑物理環(huán)境參數(shù)是重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。本文對(duì)課題前期工作整理的寒冷地區(qū)鄉(xiāng)村住宅進(jìn)行歸納提煉，建立用于計(jì)算機(jī)模擬的標(biāo)準(zhǔn)戶型，選擇寒冷氣候區(qū)典型代表——北京地區(qū)為研究工況，通過風(fēng)環(huán)境和光環(huán)境模擬，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)戶型存在問題，提出改進(jìn)建議。

1 風(fēng)環(huán)境模擬

1.1 風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與模擬條件

圖1 建筑首層（a）、二層（b）平面示意圖

利用phoenics軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鄉(xiāng)村住宅戶型進(jìn)行風(fēng)環(huán)境模擬，分析夏季自然通風(fēng)條件下室內(nèi)的風(fēng)環(huán)境舒適性。建筑層高為3m，分別模擬計(jì)算1.5m、4.8m標(biāo)高處風(fēng)場(chǎng)分布情況及風(fēng)速大小。全部窗處于開啟狀態(tài)，全部門處于關(guān)閉狀態(tài)。根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》以及北京地區(qū)累年夏季風(fēng)玫瑰圖，得到本次風(fēng)環(huán)境模擬條件為：夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度33.5℃，夏季室外平均風(fēng)速3.0m/s，夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度29.7℃，夏季風(fēng)向按照南偏西45.0°進(jìn)行模擬[1]。根據(jù)室內(nèi)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)指標(biāo)為風(fēng)速和熱舒適性，冬季和夏季主導(dǎo)風(fēng)向下最大平均風(fēng)速不宜大于5.0m/s，人體舒適風(fēng)速為1.5m/s。

1.2 模擬結(jié)果

圖2 1.5m高風(fēng)速分布圖

圖3 4.8m高風(fēng)速分布圖

由風(fēng)場(chǎng)分布云圖（圖2，圖3）可知：當(dāng)外部風(fēng)荷載為3.0m/s時(shí)，1.5m和4.8m標(biāo)高處室內(nèi)風(fēng)速均低于5m/s，1.5m標(biāo)高處室內(nèi)最大風(fēng)速約為1.3m/s，庭院最大風(fēng)速約為1.9m/s，氣流順暢，氣流平均速度約為1.5m/s；4.8m標(biāo)高處最大風(fēng)速約為1.5m/s。當(dāng)外部風(fēng)速為3.0m/s的情況下，內(nèi)部風(fēng)通道能夠保證一定量的通風(fēng)，首層餐廳和樓梯間形成對(duì)流，具有良好的通風(fēng)效果。二層樓梯間和起居室在自然通風(fēng)條件下，有良好的通風(fēng)效果。

2 光環(huán)境模擬

2.1 室內(nèi)照度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與模擬條件

采光分析采用grasshopper運(yùn)行下的生態(tài)建筑honeybee插件。根據(jù)《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（GB50033-2013）》CIE陰天模型，住宅建筑的臥室、起居室（廳）、廚房應(yīng)滿足300lx的照度。衛(wèi)生間、過道、餐廳、樓梯間應(yīng)滿足150lx的照度[2]。測(cè)量平面距地面0.8m處。以《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（GBT50378-2019）》中的“住宅建筑室內(nèi)主要功能空間至少60%面積比例區(qū)域，其采光照度值不低于300lx的小時(shí)數(shù)，平均不少于8h/d，得9分”作為評(píng)價(jià)依據(jù)[3]。模型中的玻璃材質(zhì)設(shè)置為可見光透射比為0.71的中空玻璃（6mm透明玻璃+12mm空氣+6mm透明玻璃）[4]。

2.2 模擬結(jié)果

圖4 首層冬至日14：00照度圖（lux）

圖5 二層冬至日14：00照度圖（lux）

圖4 為建筑首層冬至日14：00照度圖，客廳照度達(dá)的300lx的面積僅為近窗處的1/3，未達(dá)規(guī)范要求；餐廳面積的2/3達(dá)到150lx照度，基本滿足規(guī)范要求；西側(cè)臥室不足1/2的面積照度超過300lx，未達(dá)規(guī)范要求；東側(cè)臥室3/4的面積照度超過300lx，基本滿足規(guī)范要求；廚房?jī)H1/6的面積能滿足300lx照度要求；衛(wèi)生間及樓梯間基本滿足規(guī)范要求。圖5為二層冬至日14：00照度圖，起居室天然采光照度滿足300lx；三間臥室的天然采光照度超過300lx的面積均不足1/2，未達(dá)到規(guī)范要求；衛(wèi)生間及樓梯間基本滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

該標(biāo)準(zhǔn)戶型在全年主導(dǎo)風(fēng)向及常態(tài)風(fēng)速下，庭院及室內(nèi)風(fēng)速均小于5m/s，能夠滿足活動(dòng)舒適性要求。庭院及室內(nèi)最大風(fēng)速在1.5m/s～1.9m/s之間，該風(fēng)速屬于人體可接受的舒適值。首層餐廳和樓梯間以及二層起居室和樓梯間具有良好的通風(fēng)效果，但其他空間，如客廳、臥室、廚房等空間在室內(nèi)門關(guān)閉的情況下，通風(fēng)效果不佳。首層客廳、西側(cè)臥室采光未能達(dá)到規(guī)范要求，但東側(cè)臥室、衛(wèi)生間及樓梯間天然采光照度基本滿足規(guī)范要求，而廚房采光嚴(yán)重不足。二層起居室、衛(wèi)生間及樓梯間的天然采光照度基本達(dá)到規(guī)范照度要求，但三間臥室的天然采光照度未能達(dá)到規(guī)范要求。建議在適宜位置開窗，例如門斗，利于餐廳和客廳形成空氣對(duì)流，并滿足客廳的自然通風(fēng)要求。廚房的開窗面積宜增大，以提供更加舒適的室內(nèi)光環(huán)境。南向臥室的陽(yáng)臺(tái)門宜為透明材質(zhì)，或采用開放陽(yáng)臺(tái)，以營(yíng)造更加舒適的室內(nèi)光環(huán)境。北向臥室可以考慮適當(dāng)增大東向開窗面積，并選用可見光透射比更高的玻璃。