居住区公共空间风环境研究范文

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《江苏建筑杂志》2014年第三期

1研究方法

风洞试验以及CFD模拟是目前国内外主要运用与研究风环境的两种方法[3][8][10][14]。风洞试验主要通过在风洞中安置飞行器或其他物体模拟，研究气体流动及其与模型的相互作用，以了解实际飞行器或其他物体的空气动力学特性的一种空气动力实验方法。在建筑风环境研究领域已有相对完善的标准证实其是一种切实可行的研究方法并可获得较理想的试验结果。但是风洞试验也存在较为明显的局限性。一方面，风洞试验只能得出风场中点状位置而非连续性模拟结果，另一方面，风洞试验需要投入不菲的经费，占用试验场地，动用大量人力物力，试验周期也较长。CFD模拟技术是ComputationalFluidDynamics（计算流体动力学）的简称，主要是运用计算机技术，通过相关软件，模拟仿真实际的流体流动情况。这种方法出现较风洞试验晚，在初期的运用受到计算机处理能力影响而有明显的局限性，但随着近年计算机技术的发展，CFD模拟技术得到大幅度提高。CFD模拟技术与风洞试验相较，一方面可以提供连续的矢量数据结果，另一方面操作起来省时省力，较少受到场地等外界因素制约，因此目前在风环境研究领域得到大规模的推广和应用。

2南通市居住区风环境模拟与分析

2.1用地选择如图1-图3所示本研究选取了3个不同类型的居住区公共空间作为研究对象，分别为以高层住宅为主的新型居住小区、以多层住宅为主的老旧小区、以及低层为主的城中村，基本涵盖了目前南通住区模式的主要类型。其中以高层为主的新型居住小区则是近10年大量出现的居住模式；多层住宅小区是从20世纪起到目前为止都较为主要的一种居住模式；而城中村则是城市化的进程中仍然保留原来落后农村面貌及生活管理方式的居住模式，在大部分原住民迁出以后，目前主要是城市外来务工人员的居住地。

2.2CFD模拟本研究中所有CFD模拟的相关设定均遵照日本建筑研究（ArchitecturalInstituteofJapan)所所提供的CFD模拟操作规范(AIJGuideline)[1]，并总结如表1所示。本研究中所选湍流模型为shear-stresstransport(SST)κ-ωmodel。该模型实质上有一个标准κ-εmodel（负责计算壁面外区域流场）和一个标准κ-ωmodel（负责模拟近壁面区域的流场）。SSTκ-ωmodel的准确性多年来被广泛论证，也被用于实践[11]。关于边界条件的设置，首先本研究中入流风向为南向，其次由于所选区域的地理位置相近，南通地区又基本为平原地区，所有3个区域在参考高度（200m)的入流风速均设置为10m/s。最后，表面粗糙度则根据城市密度不同分别为类型一：0.3，类型二：0.2，及类型三0.1。

3计算模拟结果及分析

3个居住区类型的风环境模拟结果如图4-图6所示。图中风速等高线图均取自距离地面2m高处（人行高度）。通过上述CFD模拟结果，纵观3种居住模式的模拟结果，首先可以看出以传统低层建筑为主的城中村，一方面区域内的风速相较于以高层建筑为主的新型居住小区以及以多层为主的居住小区要高，自身具有相对较好的风环境，另一方面对下风向区域的影响也较小。高密度和中密度的2个居住类型，自身具有较差的风环境质量，对下风向区域的影响也不容忽视。这在一定程度上也切实反应出城市化的推进确实造成了居住区局部微气候包括风环境的恶化。而居住类型一的高层住区则要比类型二的多层住区要好。其次，无论是高层为主的新型小区还是多层为主的老旧小区，其风环境现状都不尽如人意。深入分析小区规划模式可以发现，以多层为主的小区多为从20世纪80年代、90年代到21世纪初开发建设，当时的建设大多停留在满足“居者有其屋”的阶段，即在有限的居住区用地范围内，最大限度地建设住宅，而对于小区外部公共空间的规划和设计的意识还较为薄弱，基本不考虑人在户外活动交往的空间环境需求。因此该类小区在规划中在满足规范的前提下往往成排密集地布置住宅，仅考虑房前屋后的道路和绿地能够满足基本通行需求，偶尔设置少量的集中绿地与广场（如图2、图5），基本没有开敞的大型公共绿地、广场以及运动场地。虽然整体建筑高度不高，大部分以6层及以下为主，但是过密的建筑排列方式导致外部的自然风无法进入居住区内部，也导致了居住区内部风环境状况不尽如人意的现状。反观目前新兴的高层住宅居住区，此类居住区在整体规划上除了考虑满足基本居住需求，更多地融入了对于居住区整体外部公共空间环境的规划设计和考量，环境优美，绿化率高。一个小区内基本都会集中或分散设置多个面积不等的公共绿地、广场、公共运动场地等，这种改变正是针对原有多层居住小区的不足而出现。但是伴随而来的问题是，开发商在住宅用地减少的情况下，往往只得通过不断提高建筑单体层数，来获得房地产项目利益的最大化，过高的建筑高度同样阻碍了外部的风进入居住区内部，因此虽然有环境优美同时面积较大的居住区公共空间，内部的风环境现状却不甚良好。

4结论

根据以上现状评估结果，排除3个居住区模式选择的特殊性，可以看出单纯的具有大量公共空间的高密度住区以及缺少公共空间的中密度住区都不能获得良好的风环境，城中村居住模式虽然看似风环境相对较好，但是综合城中村恶劣的卫生条件、脏乱差的环境状况以及不稳定的居住人口，给城市带来的诸多负面影响，因此并不应提倡保留。在此基础上，今后的研究可在几个方面尝试进一步开展：随着自然资源的锐减以及人口的增长，居住区高密度化的趋势不可避免，但仍应避免建设过于单一的高层或多层住区，与城中村类似的低密度的居住组合形态仍可作为在高密度或中密度住区中的一种组合模式尝试加以运用，用以改善局部风环境；其次，对于现有的城中村这类居住区的改造，可考虑以改善基础设施为着眼点，适当保留其局部风环境较好的居住组合形态。

作者：邱龄仪袁超单位：南通大学建筑工程学院香港中文大学建筑学院