住区规划与自然通风初探

住区规划与自然通风初探

苏皓

华南理工大学建筑设计研究院有限公司510640

摘要：在能源消耗日益紧张的当前，风力作为一种洁净可再生的资源被广泛应用于生产生活中。良好的自然通风也是实现“低碳”的重要手段之一。然而在空气质量要求较高的住区设计中，住栋的布局和设计却往往因为过分注重形式或依赖后期技术的附加而忽略了自然通风的必要性。笔者通过对实际调研案例的软件模拟测试，验证建筑布局等因素对自然通风的影响，以期在住区实践中利用建筑语汇增强自然通风的可操作性。

背景介绍

如今，“绿色”、“低碳”日渐成为建筑界的热点，一系列相应的高技术、新材料也随即开发出来，然而相对于传统技术与材料而言，这些被贴上新奇标签的事物似乎也将绿色建筑的概念远远地推离了人们的日常生活，也推离了建筑设计的经典范畴，转而成为高新科技的代名词。建筑师对于“绿色”的实现过分的依赖于后期技术的附加而忽略了应当贯穿设计始终的建筑意识。面对新技术的堆砌，如何应用建筑自身的语言来诠释“低碳”，使绿色建筑回归于建筑本质值得反思。需要注意的是，“低碳”的实现不局限于高科技的应用，许多传统的技术或理念在当今仍具有实际意义，例如自然通风。尽管空调的产生曾一度削弱了自然通风的应用，但随着能源压力的增大，自然通风以其能耗少、污染小并极大改善局部小气候的优越性使其重新得到了人们的重视。

传统民居宽大的窗户、顶棚的通风口、架空的底层都是自然通风策略的具体表现。充足的经验积累为现代建筑中自然通风的优化和改善提供了借鉴：就建筑单体而言，门窗的开洞尺寸、双层幕墙、屋顶等构造等优化可以帮助实现良好的自然通风；就建筑群组而言，建筑周边的环境、建筑的布局、单体的形态等也可以用来组织诱导风向。本文立足于住区设计，关注如何在建筑设计前期，从规划层面上实现整个住区的良好自然通风。

自然通风的影响因素

经前排阻挡后的气流新产生的空气射流夏季风经阻挡后改变风向的夏季风

自然通风是指利用空气的密度差引起的热压或风力造成的风压来促使空气流动而进行的通风换气。实现良好的自然通风需要保证充足的压力差，降低空气流动过程中障碍物对风的阻挡作用。因此，在住区设计中，建筑物的布局对自然通风的影响很大。住栋的常见布局通常有并列式、斜列式、错列式和周边式。通过通风模拟实验，设定参照环境为夏季江浙地区，测得各种布局中风速小于1m/s的面积比重。经验证，错列式布局的通风条件最好，风速小于1m/s的面积比重

占14%。周边式通风条件最差，风速小于1m/s的面积比重达38%。其中并列式与错列式可由前排住栋形成影响后排住栋空气射流，增加风压效果。改变参照环境，测得数据略有变化，但各布局方式对比关系基本一致。

住栋的朝向也会对自然通风产生影响。一般说来，住宅朝向应尽量避免与夏季主导风向垂直，否则会在建筑体量背部产生较大的漩涡区，不利于后排住栋的排风。通常，住宅长轴应与风的入射方向成一定角度，以30°~60°为宜。以南京地区为例，南京夏季主导风向为东南风，要避免住宅朝向垂直于夏季主导风，因此可以选择正南或西南朝向。

住栋的形体也是影响自然通风的另一重要因素。目前国内一般采用板式住宅，相对于点式住宅，板式具有节地的优越性，但在通风作用方面显得就略有不足。

若把板式住宅的形体调整为曲线式，则可极大的改善通风状况。理论上讲，曲线型展开能使气流发生流线形平移，减小建筑负压区风速、风压的大小，引导气流朝有利的方向发展。在相同状况下，曲线型建筑布局在相同的风向投射面面宽的条件下，建筑的长度可以达到最大。曲线型展开模式在负压区形成的风环境相对于城市板式建筑布局风环境状况有很大的改善。

直线式与曲线式布局风环境示意（相同风向投射面面宽条件下）

另外，住栋在底层架空或在较高层开洞，不仅可以用作为住区居民的交流活动空间，也在改善通风方面有积极的作用。底层架空或开洞可以形成高速风道，可以保证空气流动的压力差。底层架空与还可以与下沉庭院、建筑中庭或地下车库相结合，利用下沉庭院致凉下垫面材料的特性，建筑内部以及地下车库的通风状况，而高层的开洞空间亦可形成空中花园，丰富立面绿化。例如法兰克福商业银行，每12层作为一个单元，单元之间相互隔离形成风道，增强了通风效果。

建筑周边的植被配置也在一定程度上影响自然通风。较高大的乔木具有阻碍作用，能够明显降低临近空间的风速，而低矮的灌木丛在具有抬升风向的作用。因此在布置宅边绿化时要结合景观结构综合考虑。

实例验证

笔者选取了江浙地区典型的低碳住区进行调研。以苏州市万科玲珑湾为例，对该住区进行了风环境的探究和上述相关理论的验证。

苏州地处北亚热带湿润季风气候区内。季风更替明显。夏季温暖潮湿多雨，盛行东南风，冬季受蒙古冷高压控制，盛行偏北风，天气干燥。

玲珑湾小区位于苏州工业园区金鸡湖北岸，住栋布局充分考虑了自然通风的影响。住区整体上成南低北高、南松北紧的布局形式。南部住栋采用曲线式布局方式，多以点式或二、三单元板式住栋为主，层数分布在18~24层，住宅间距较大。其中，东侧沿路板式住宅、中部两单元板式住宅以及西侧部分点式住宅采用了底部架空的形式。中部及西侧各自形成的中心组团中设置下沉庭院。而住区的北侧则采用了相对紧密的直线并列式布局方式，住栋多为30层以上。这种布局方式有利于诱导夏季风进入同时规避冬季不利寒风。另外住宅的架空层与下沉庭院、地下车库相结合，充分改善了地下车库的通风和采光的状况。

笔者建立了该小区的电子模型用于通风测试，通过控制变量的方式验证前文中提出的多种改善通风环境的途径，设定小区处于夏季风环境当中，风速为3.4m/s。

1.将底层是否架空设为研究变量

左图为小区真实风环境测试图，右侧为取消小区原有底层架空后的风环境测试图。当原有的架空层被填充之后，住栋之间的几乎没有空气流动，无法实现良好的自然通风。理想状况下小区全部底层架空对夏季风的阻挡作用最小，但兼顾容积率、得房率等因素时，住栋全部架空就显得没有必要并且也将不利于规避冬季寒风。通常状况下只需在处于夏季风上风向的住栋采用底层架空，若住区规模较大，空气流动过程中的压力差减小难以避免，亦可将住区中部住栋处理为底层架空。位于夏季风的下风向以及冬季风上风向的住栋不架空。

2.将住栋单元数设为研究变量

在保证同样单元数量的情况下，将原有单元分别进行拆分和组合，其中左图为完全独立单元点式住栋，右图为3~4多单元板式住栋。可见多住栋直线板式住宅对于自然通风极为不利。而完全点式住栋则会因为通风间距过宽而造成压力差的减小，同样不利于自然通风。因此，在住栋布局时需要注意延缓自然风在过多点式住栋的环境中压力减小的趋势，同时利用板式住栋对风的阻碍作用引导夏季风和规避冬季不利风。在夏季风的上风向布局可较为宽松，而冬季风的上风向可适当将布局紧缩。以该实验小区为例，可在小区的东南方向松散地布置点式住栋，北部设置紧凑的多单元组合的板式住宅，小区的住栋采用板点结合、疏密有致的布局方式。

3.以住栋形态特征设为研究变量

左图为小区真实状况风环境测试图。右图则是假想小区在同样单元数量的前提写下，采用曲线形住宅所形成的布局方式。具体的操作办法是根据小区原有住栋排布所形成的曲线趋势，就近将点式或少单元板式住宅组合，形成中南部3-4单元曲线式住栋、北部8单元直线板式住栋的规划布局。依据原有住栋布局的曲线趋势、就近组合的操作原则保证了两种情况的可比性。由实验结果可见，在右图所设定的布局环境下，夏季风基本可以贯穿整个小区，实现良好的自然通风，并且风速宜人，无风速过高的不良环境。

结论

上述实验证明，适当数量的单元组合曲线式住栋形式可以实现良好自然通风，而局部的底层架空会加强自然通风的效果。以建筑学自身的角度回应“绿色环保”的倡议是可操作的。在能源紧张和生活空间高质量需求日益强烈的双重压力下，建筑师应当引导低碳住区回归建筑学本身，增强住区自然通风的设计实践，在保证低碳的同时实现生活空间品质的提升。