皮魁升

（福建省建筑科學(xué)研究院福建省綠色建筑技術(shù)重點實驗室， 福州 350025）

0 引言

陽臺是居家時聯(lián)系室內(nèi)室外的一個重要場所。陽臺按是否封閉可分為封閉陽臺和非封閉陽臺。按照與樓層外墻（柱）體的相對位置可分為凹陽臺和凸陽臺。[1]定性認為凹陽臺不宜作為主陽臺，當風向偏斜于縱外墻面時，會降低室內(nèi)風速及減少進入室內(nèi)風量。[2]對處于夏熱冬冷地區(qū)的溫州市封閉陽臺的室內(nèi)自然通風效果開展研究，發(fā)現(xiàn)陽臺封閉后會導(dǎo)致穿堂風效果降低，室內(nèi)風力下降和風速降低。[3]發(fā)現(xiàn)未封閉凸陽臺對單側(cè)通風的低層建筑中部及下部房間的通風性能有提高作用。

我國夏熱冬暖地區(qū)常年氣候較為舒適，民眾在居家時有較強的室外溝通需求，因此在建筑上多設(shè)計為非封閉陽臺，供開窗通風、掛曬衣物和養(yǎng)殖花草等。但隨著建筑外立面美觀的要求，以及心理、面積、環(huán)境和功能等原因，越來越多的建筑陽臺被設(shè)計為封閉陽臺，或在后期裝修時被處理為封閉陽臺。自然通風對建筑節(jié)能及人體舒適性起到至關(guān)重要的作用，[4]認為福建省氣候條件優(yōu)越，如果在建筑設(shè)計中合理利用自然通風措施，將大大降低夏熱冬暖地區(qū)建筑能耗。[5]認為室內(nèi)風速和人體舒適度有一定的關(guān)系。目前封閉陽臺對夏熱冬暖地區(qū)的住宅建筑室內(nèi)自然通風效果的影響的有待定量化研究。本文以福州市為例，采用CFD通風模擬軟件對夏熱冬暖地區(qū)典型住宅的非封閉式凹陽臺、非封閉式凸陽臺和封閉式凹陽臺等三種陽臺的室內(nèi)風環(huán)境進行模擬分析。

1 模擬氣候條件設(shè)置

研究項目位于福州市，該地區(qū)屬于海洋性亞熱帶季風氣候區(qū)，全年冬短夏長，溫暖濕潤，全年主導(dǎo)風向為東南風，夏季以東南風為主，冬季以西北風為主。

氣象臺站記錄的風速一般是指在地面上10～15m處測得的風速。隨著高度的增加，風速逐漸增大。風速和高度的關(guān)系可以按照以下經(jīng)驗公式計算：

式中：v——高度為h處的風速，m/s；

v0——基準高度h0處的風速，m/s，一般取10m高處的風速；

n 指數(shù)，主要與測定地點的地面粗糙度和溫度垂直梯度有關(guān)。對于空曠和瀕海地區(qū)，n=0.14；

模型中主導(dǎo)風向設(shè)置如下：夏季：東南風，10m高處風速取3.4m/s；冬季：西北風，10m高處風速取2.2m/s。梯度風速設(shè)定見表1。

表1 模擬采用的梯度風速設(shè)定

2 模型建立

本次研究選取一典型戶型為研究對象，戶型為非封閉式凹陽臺戶型，陽臺高度取1.2m。以此戶型為基礎(chǔ)，分別建立非封閉式凹陽臺、封閉式凹陽臺和非封閉式凸陽臺三種模型。

建筑模型為朝南，風向與建筑橫向水平面分別成30°、60°、90°、120°和150°，通過這五種方向模擬分析非封閉式凸陽臺、非封閉式凹陽臺和封閉式凹陽臺這三種陽臺對室內(nèi)風環(huán)境的影響。其中，陽臺的客廳推拉門為左側(cè)開啟。封閉式凹陽臺外窗開啟方式為左右各開啟一半，非封閉式凹陽臺和凸陽臺均采用玻璃欄桿，高度取0.9m。

3 模擬結(jié)果

模擬離地1.5m高度處室內(nèi)通風情況。以90°為例三種陽臺室內(nèi)風速模擬圖1：

圖1 三種陽臺室內(nèi)風速云圖（風向與建筑成90°夾角）

選取右側(cè)帶陽臺的穿堂風區(qū)域（分為室內(nèi)區(qū)域和陽臺區(qū)域）進行數(shù)據(jù)采集及分析，三種陽臺的風速結(jié)果詳見表2。

表2 三種陽臺的室內(nèi)區(qū)域風速模擬結(jié)果

由模擬結(jié)果表2可知：

1） 三種陽臺的室內(nèi)區(qū)域舒適風速的面積比例變化趨勢一致，即隨著風向角度增大逐漸升高，隨后降低。

2） 風向為30°、60°和150°時，三種陽臺的室內(nèi)區(qū)域舒適風速的面積比例大小依次為：非封閉式凹陽臺、非封閉式凸陽臺和封閉式凹陽臺；風向為90°時，三種陽臺的室內(nèi)區(qū)域舒適風速的面積比例大小依次為：非封閉式凸陽臺、非封閉式凹陽臺和封閉式凹陽臺；風向為120°時，三種陽臺的室內(nèi)區(qū)域舒適風速的面積比例大小依次為：封閉式凹陽臺、非封閉式凸陽臺和非封閉式凹陽臺。

4 結(jié)論

綜合以上模擬結(jié)果分析可得：

1）室內(nèi)區(qū)域的通風效果與風向角度密切相關(guān)，風向與建筑水平成60°～120°時，自然風穿過陽臺，室內(nèi)的通風效果較好，通常情況下90°時室內(nèi)通風效果是最好的；

2）室內(nèi)通風效果與客廳推拉門的開啟方向和陽臺的敞開情況密切相關(guān)，非封閉式凹陽臺的左右外墻可作為導(dǎo)風墻體引導(dǎo)自然風進入室內(nèi)區(qū)域，若客廳推拉門開啟部分靠近導(dǎo)風墻體一側(cè)，那么室內(nèi)通風效果更佳。封閉式凹陽臺外窗開啟面積小，不易導(dǎo)風入室內(nèi)，會引起空氣滯留在陽臺區(qū)域，因此室內(nèi)的通風效果較差。在建筑設(shè)計時可根據(jù)建筑朝向和主要風向的角度選擇非封閉凸陽臺或非封閉凹陽臺。