《微气候风环境》PPT课件.ppt

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1、微气候风环境,现代城市中的风环境,景观对风环境的改善,植物,开敞空间,水,中国传统的风水学说其实就是对现代微气候学说的一种先验论。,中国古人把风水称为堪舆，也叫地理，我们不妨连起来一起读做：堪舆风水地理。我们也不妨可以这样解释：堪(观察天)、舆(勘察地)、风(空气空间)、水(水文水质)、地(地形地质)理(的研究分析理论)。,在地球上除了由天体进来的物质之外，几乎所有物质都由风水地三者所承载所包含所孕育，当然也包括人类。可见古代人所说的风水，就是泛指地球中的所有物质，风水学就是研究人类赖以生存发展的微观物质(空气、水和土)和宏观环境(天地)的学说。,古代城市中的风环境,1982年11 月5 日，

2、一位名叫罗丝斯皮尔波盖尔的女性在纽约世贸中心建筑前广场上被一阵强风吹倒而受伤，为此，她以设计未进行风洞实验为由告上法庭，要求赔偿，最后法院的判决以设计符合城市规划法规，未进行风洞实验是一种欠妥行为，而非必要行为驳回原告上诉。这一事件是对规划法规及建筑设计的一次警示，明确提出了高层建筑设计中对风环境问题重视的必要性。,首先，建筑高度及体量造成建筑风影，对下风向建筑及室外空间带来一定的负面影响；其次，气流在高层建筑上部受阻，转而顺建筑表面向下运动，到达建筑底部，与地面水平向气流混合，底部空间风环境复杂化；第三，群体建筑空间规模及布局在建筑外部空间形成狭管效应，导致局部风速过大、过强，不利于街道上行

3、人活动。,现代城市中的风环境,高层建筑风影区,垂直于建筑外界面气流遇到障碍物后在建筑背风向一定距离内产生很长的风影区，其长度相当于建筑高度的15倍左右。风影区内，风向改变，形成涡流，风速减小到约为遇到障碍物前风速的一半。这对于炎热干旱地区的夏季及寒冷非潮湿地区室外活动比较理想。但在湿热地区，风影区会导致一定距离内下风向建筑通风降温及除湿效果不理想。,现代城市中的风环境,高层下行风,高层建筑群体底部风环境状况取决于下行气流及建筑底部穿堂气流，建筑形体、界面特征及气流速度制约高层下行气流方向及强度；城市底部空间结构，植被构成形成的二次风环境状况影响着城市底部空间的穿越气流。据研究，高层风在经过建筑

4、时，在高度的1/3 处，气流遇到建筑的阻挡后运行方向视建筑形体特征而定，方形体量将使气流向上及向下移动，在下移过程中风速加快，与地面水平方向的气流相遇，在建筑底部产生强大的涡流，对城市街道及建筑室外活动空间造成一定的影响。,街道峡谷风,街道峡谷风的形成是由于沿街建筑高度及密度增大，气流沿街道横向运行受阻，只能沿街道纵深方向移动，顺街道峡谷运行。气流通过纵向的街道峡谷，运行的截面骤然缩小，在气流量不变的情况下，通过单位截面面积的风力及风速增加。同时，上部气流遇到高层建筑后受阻向下部移动，又与纵向峡谷风相遇，在街道空间底部产生强大湍流，使行人难以站立或行走。,现代城市中的风环境,城市中的狭管效应,

5、相比沿海一些多风的城市，成都对强风的抵御能力还较弱。像太平洋百货这种周围多高楼大厦，强风来临时，高层建筑会将高空强风引至地面，造成高楼附近局部强风，形成“狭管效应”，既容易造成飞坠事故，也影响行人的安全，甚至会出现高楼附近大风中行人行走困难、被风吹倒等现象。,为什么高楼群中易产生大风？这是因为城市粗糙的下垫面好比地形复杂的山区，两幢大楼之间就像山区中的风口，高楼间形成的狭窄通道会阻碍风的通行，于是风就成倍地增速，在本无大风的情况下制造出局地大风来。,建百米以上的高楼在我国城市中流行开来。高楼被认作是现代化城市的标志。然而在当今的多个发达国家中.建高楼的做法已被淘汰。有些城市甚至明文规定:建筑楼

6、层的设计不得超过10层原因是林立的高楼会给城市带来多种负效应。,现代城市中的风环境,2009年元宵节这天,北京城内本无大风.天气预报为:夜间晴转多云,南转北风一二级。此级别的风定级为轻风,风力弱得不会扬起地面的灰尘和碎纸。但在这天晚上,当央视新址文化附属中心大楼失火时,火势蔓延之快,几乎难以控制。次日北京晚报的头版报道:30层的楼.楼顶上的风力很大.对火势蔓延产生了直接影响。,当风进入城市高楼区时.高楼间形成的狭窄通道会阻碍风的通行,于是风就成倍地增速出现“狭管效应“。科学研究表明:平地上3一4级的风,在城市高楼之间.经“狭管效应“放大后可达10级以上。,现代城市中的风环境,位于北京王府井的东

7、方广场由于所处地段金贵，建筑间的设计必然紧凑，容易形成狭管风。设计师利用山水小景、花坛、喷水池等化解角流风与涡流风的冲击，并在通风道上加盖透明天蓬，或设置小树林等多层绿化带，这些方式都有效地削弱了“狭管效应”。,现代城市中的风环境,把水面的蒸发制冷与建筑的通风结合起来,可以在夏季通过对流降低建筑室内温度,但必须考虑建筑与水面的位置关系。,冬季白天,太阳辐射作用下,水体温度增高,储存了大量热量,到了晚上,环境中空气温度下降时,水体中所储存的热量逐渐向空气中散发,弥补了建筑周围环境温度下降造成的热量损失夏季白天,风从水面吹来,由于水面温度比空气温度低,当水面具有一定规模时,气流经过开阔的水面时被水

8、面上部冷空气冷却,建筑制冷作用明显，水面中喷泉及瀑布的设置会增加水面与空气的接触面,水面与空气接触面积越大,水面调节环境的能力越强水面在建筑的上风向时适用于夏热冬冷半干旱气候区。,1水的位置,景观对风环境的改善,1水的位置,当水面位于建筑夏季主导风向的下风向时,水面仅通过太阳辐射造成水蒸气蒸发来降低环境温度夏季自然通风无法与水面相配合,降温效果明显比前者下降冬季,气流在经过开阔的水面运行中,风速增强,带来了建筑能耗的额外增多,当建筑位于水体的两侧时,水面在夏季对建筑的降温也主要依靠水面的蒸发散热带来环境温度的下降来取得,自然通风对室外环境影响比建筑室内环境显著,景观对风环境的改善,2植被选择与

9、布局特征,1）植被与建筑通风防风措施,当篱笆或障碍物与建筑间距D=2H,建筑高度为H时,经过障碍物的遮挡,通过建筑立面气流量为原有气流量的23%(适用于风速较高的城市,挡风作用明显);当D=2H一3H,建筑高度为1.5H一3H时,立面风速变化范围为原有风速的38%一67%(适用于风速较低的城市,挡风作用不明显),景观对风环境的改善,植被在调节气候过程中,对气流具有引导作用，高密度的植物分布强有力改变气流的运动方向;树篱的合理配置,形成的夹道能引导及增加风速,根据需要改变气流流动的路径。,2植被选择与布局特征,2）植被对气流的引导作用,A图树木与建筑的围合关系直接引导气流进入室内,最有利于室内空

10、间的自然通风;B图中气流在运行受阻后,反向运动,正反两股气流混合,最不利于通风;C图中气流从建筑两侧滑过,对建筑及其下风向建筑的通风比较有利，在引导气流运动方面,乔木，灌木及稠密树篱的作用有所不同,高大的乔木底部敞开使吹过的风向上移动建筑南向及东西向落叶乔木的设置在阻碍夏季东西向太阳热辐射的同时,保证冬季建筑南向良好的日照,并对清除空气污染带来益处。,景观对风环境的改善,建筑的北向种植大量的常青树作为冬季防风林,可以避开北向寒风的影响,有利于冬季建筑的保温及节能，经试验测定,对20米/秒的风速不加遮挡,造成的建筑失热量约为同温度下5米/秒的风速通过建筑物时失热量的2.4倍，如果对20米/秒的风

11、速进行一定的遮挡,气流通过建筑物时对建筑造成的失热量约为5米/秒的风速造成失热量的2倍,2植被选择与布局特征,防风林的效果及气流穿越防风林后的运动状态与防风林的种类及形体特征具有很大的关系,竖向平板状比圆柱形体防风林在距建筑较近时增加44%的防风作用,逐渐远离建筑物时,在下风向同位置处,比三角形体提高10%的防护能力,3）防风林的效果,景观对风环境的改善,夏热冬冷地区开敞空间设计的最有效方法是利用落叶乔木,绿化水系,结合太阳高度角配置遮阳设施,在不影响冬季采暖需求情况下,减小夏季室外环境热量,3开敞空间风环境,景观对风环境的改善,以风的采集和疏导为基本准则,根据空气运动规律,通过不同空间的组合

12、,可以提高开敞空间夏季风的流动速度,加速水分蒸发,降低空气温度,同时兼顾阻碍冬季冷风对空间的侵扰,增强整个间的空气流通效率,同时巧妙的结合活动空间,活动场地特征要求,提高人们在休闲娱乐时的舒适度.归纳总结为以下基本设计策略:,景观对风环境的改善,开敞空间的入口区域应选择区域盛行风的入口,利于场地内风环境的改良,利用开敞漏斗形状的入口如图借由障碍物的风阻效应,增大受风面积,控制空气流动的方向,将大量的空气收入通风廊道,通过幅合作用,不断增大入口出的气压。气压增强会导致气流加速以及竖向上的升高,如为了减少后者所引起的气流减弱现象,风廊入口处要利用高大乔木或者其他构件避免其发生,如图另一方面,为了加

13、强夏季风对区域环境的调节作用,入口处宜设置水面,利用水蒸发吸收热量,降低气压引导气流增强采风效果。同时,降低进入风廊的气流温度,较冷的气流重量增大,下沉进入空气廊道。,提髙引风口效率,景观对风环境的改善,增强通风廊道效果,a.研究区域风向的基础上,尽量与地区夏季盛行风向一致更要注意污染源和夏季高温季节的盛行风向,同时周围建筑所形成的环流和风影区域要标画清晰,以此来确定风廊的位置,走向,使其最大限度的发挥调节微气候的作用。b.风廊要结合外界的交通线路设计,增强风廊的可操作性,同时要利用好城市的开敞空间系统以及自然廊道,诸如河道,大面积水域,城市绿地等,都是形成区域风廊的重要途径。C.风廊的断面设

14、计是要进行精心考虑的,不仅在入口的地方要扩大风口的面积,形状已采取楔形口,同时断面最好采用倒梯形,有利于空气的流通,风廊是调节小气候的关键,也是小气候环境最优越的地方,应最大程度上形成网络状,与休闲设施相结合,能够满足百姓的要求,但避免立面上的障碍物,以防止对空气流动的阻碍。,降低风影区的不利影响,风影区域属于夏季风的盲区,多出现祸流及风影,祸流的出现会使空气流通性较差,空气发生小范围的循环,室内污池气体排放口也经常位于建筑北侧背风区,导致这种区域污秽空气沉积,影响居民身体健康,由于夏季炎热,空调的排风口大部分置于建筑北侧,污染现象更是严重,应该尽量增加该区域的空气流通性和植物的降尘作用,避免

15、植物的密集种植所引发的空气堵塞。,景观对风环境的改善,热点空间比较开敞,周边植物宜低矮,阴影面积较少,利用高曝光率,增加区域的辐射效率,提升温度,空气受热膨胀,逐渐升高,形成地表局部低气压区域,周围冷空气补充,抽动整个区域的低温气流,加强空气流动,热点空问的关键是增加地表空气的温度,在材料选择上可以采用比热较小的材料,例如景墙,硬质铺装,人工景观构筑物等,与活动场所结合会达到更好的效果,因为这种空间在日照强烈的白天营造高温空问,为主要作用时间,材料选择也比较广泛,而在傍晚时,日照减弱,温度变化较之林地空间速度快,空气凉爽,可以利用这些开场空间作为傍晚居民运动的主要场所。,合理规划热力效应,风影

16、区的设计也可以结合热点空间的设计,利用热力效应形成的低气压,形成不断向上的空气流动,热点空间模式如下:,景观对风环境的改善,埃及的首都开罗拥有着举世闻名的历史文化,地属亚热带地中海气候,全年光照充足而干燥少雨,Bayt al Suhaymi 是开罗1617世纪的典型传统庭院,通过对植物,水体等元素的组合,将后院成功塑造成热点空间,使前后院产生较强的气压差,成功的营造舒适的风环境。,景观对风环境的改善,前后空问不同的构造一前后院落的阴影区域不同如图冬季(东至)的时候前院的阴影覆盖率为100%,后院只有53%,夏季的时候前院阴影覆盖率为40%,后院为12%,即利用后院的低遮盖,高效吸收热能,形成热点空问,前后固然形成了一定的气压差,形成良好的通风环境,保证了前后院以及室内的空气流通,增强了水分的蒸发,缓解过高的温度。,景观对风环境的改善,