夏热冬暖地区典型阳台类型对室内自然通风的影响研究

皮魁升

（福建省建筑科学研究院福建省绿色建筑技术重点实验室， 福州 350025）

0 引言

阳台是居家时联系室内室外的一个重要场所。阳台按是否封闭可分为封闭阳台和非封闭阳台。按照与楼层外墙（柱）体的相对位置可分为凹阳台和凸阳台。[1]定性认为凹阳台不宜作为主阳台，当风向偏斜于纵外墙面时，会降低室内风速及减少进入室内风量。[2]对处于夏热冬冷地区的温州市封闭阳台的室内自然通风效果开展研究，发现阳台封闭后会导致穿堂风效果降低，室内风力下降和风速降低。[3]发现未封闭凸阳台对单侧通风的低层建筑中部及下部房间的通风性能有提高作用。

我国夏热冬暖地区常年气候较为舒适，民众在居家时有较强的室外沟通需求，因此在建筑上多设计为非封闭阳台，供开窗通风、挂晒衣物和养殖花草等。但随着建筑外立面美观的要求，以及心理、面积、环境和功能等原因，越来越多的建筑阳台被设计为封闭阳台，或在后期装修时被处理为封闭阳台。自然通风对建筑节能及人体舒适性起到至关重要的作用，[4]认为福建省气候条件优越，如果在建筑设计中合理利用自然通风措施，将大大降低夏热冬暖地区建筑能耗。[5]认为室内风速和人体舒适度有一定的关系。目前封闭阳台对夏热冬暖地区的住宅建筑室内自然通风效果的影响的有待定量化研究。本文以福州市为例，采用CFD通风模拟软件对夏热冬暖地区典型住宅的非封闭式凹阳台、非封闭式凸阳台和封闭式凹阳台等三种阳台的室内风环境进行模拟分析。

1 模拟气候条件设置

研究项目位于福州市，该地区属于海洋性亚热带季风气候区，全年冬短夏长，温暖湿润，全年主导风向为东南风，夏季以东南风为主，冬季以西北风为主。

气象台站记录的风速一般是指在地面上10～15m处测得的风速。随着高度的增加，风速逐渐增大。风速和高度的关系可以按照以下经验公式计算：

式中：v——高度为h处的风速，m/s；

v0——基准高度h0处的风速，m/s，一般取10m高处的风速；

n 指数，主要与测定地点的地面粗糙度和温度垂直梯度有关。对于空旷和濒海地区，n=0.14；

模型中主导风向设置如下：夏季：东南风，10m高处风速取3.4m/s；冬季：西北风，10m高处风速取2.2m/s。梯度风速设定见表1。

表1 模拟采用的梯度风速设定

2 模型建立

本次研究选取一典型户型为研究对象，户型为非封闭式凹阳台户型，阳台高度取1.2m。以此户型为基础，分别建立非封闭式凹阳台、封闭式凹阳台和非封闭式凸阳台三种模型。

建筑模型为朝南，风向与建筑横向水平面分别成30°、60°、90°、120°和150°，通过这五种方向模拟分析非封闭式凸阳台、非封闭式凹阳台和封闭式凹阳台这三种阳台对室内风环境的影响。其中，阳台的客厅推拉门为左侧开启。封闭式凹阳台外窗开启方式为左右各开启一半，非封闭式凹阳台和凸阳台均采用玻璃栏杆，高度取0.9m。

3 模拟结果

模拟离地1.5m高度处室内通风情况。以90°为例三种阳台室内风速模拟图1：

图1 三种阳台室内风速云图（风向与建筑成90°夹角）

选取右侧带阳台的穿堂风区域（分为室内区域和阳台区域）进行数据采集及分析，三种阳台的风速结果详见表2。

表2 三种阳台的室内区域风速模拟结果

由模拟结果表2可知：

1） 三种阳台的室内区域舒适风速的面积比例变化趋势一致，即随着风向角度增大逐渐升高，随后降低。

2） 风向为30°、60°和150°时，三种阳台的室内区域舒适风速的面积比例大小依次为：非封闭式凹阳台、非封闭式凸阳台和封闭式凹阳台；风向为90°时，三种阳台的室内区域舒适风速的面积比例大小依次为：非封闭式凸阳台、非封闭式凹阳台和封闭式凹阳台；风向为120°时，三种阳台的室内区域舒适风速的面积比例大小依次为：封闭式凹阳台、非封闭式凸阳台和非封闭式凹阳台。

4 结论

综合以上模拟结果分析可得：

1）室内区域的通风效果与风向角度密切相关，风向与建筑水平成60°～120°时，自然风穿过阳台，室内的通风效果较好，通常情况下90°时室内通风效果是最好的；

2）室内通风效果与客厅推拉门的开启方向和阳台的敞开情况密切相关，非封闭式凹阳台的左右外墙可作为导风墙体引导自然风进入室内区域，若客厅推拉门开启部分靠近导风墙体一侧，那么室内通风效果更佳。封闭式凹阳台外窗开启面积小，不易导风入室内，会引起空气滞留在阳台区域，因此室内的通风效果较差。在建筑设计时可根据建筑朝向和主要风向的角度选择非封闭凸阳台或非封闭凹阳台。