蔡攀峰，彭蓉

（长江大学 城市建设学院，湖北荆州 434020）

1 沙市胜利街民居概况

1.1 沙市基本气候条件

荆州市沙市区位于湖北省中南部，江汉平原腹地，地处夏热冬冷气候区，属于亚热带季风气候。沙市区四季分明，年平均温度13 ℃，冬季盛行风向西北风，夏季盛行风向东南风。当地民居建筑群空间风环境设计应同时兼顾夏季通风和冬季防寒的要求。

1.2 民居特点与场地概况

沙市胜利街民居建筑群以江汉平原荆楚风格为主，建筑大多数属于清朝时期的建筑，极少数为明朝和民国时期民居，具有典型的荆楚地域性风格特征。前店后宅是胜利街常采用的分区布置形式，建筑高度多为2～3 层，建筑平面多为合院式并由多进多厝院落组成，多为四进到八进院落。

胜利街整体呈西北-东南走向，全长约1.5km，其被江汉南路分为东、西两部分，本文主要研究西段。此段东起于大赛巷，西至沙隆达广场，全长约480m，面积约8 公顷。周边建筑的高度和形态对胜利街的风环境有一定的影响，所以本文调研了胜利街周边建筑的高度。胜利街西北边有11 层、14 层、15层和28 层的高层住宅；北边大多为7～8 层的住宅，多为上世纪建设的老旧居民小区，一层也有少许商业功能，如图1。也有个别3～4 层的建筑；南边大多为5～6 层的住宅建筑；东南角建有一栋14 层的现代化办公建筑。

图1 胜利街周边建筑形态（来源：作者自摄）

2 风环境的建立与评价标准

2.1 建立模型

根据胜利街的调研测绘结果，通过CAD 软件绘制胜利街街区及周边可能对其风环境有影响的区域的建筑轮廓。然后将CAD 线稿导入SketchUp 软件中结合测绘数据建立简化的三维模型。目前许多论文已经证明Phoenics 软件可以准确模拟建筑群外部空间风场环境[1-3]，因此本文采用了Phoenics 软件模拟分析，并采用标准 k-ε 湍流模型进行胜利街的室外风场环境的建模与计算模拟分析。

2.2 条件设定

荆州地属夏热冬冷地区，一年中夏季和冬季占大部分时间，所以本文仅针对于沙市胜利街典型的夏季和冬季进行分析。根据《绿色建筑设计与工程验收标准》DB42/T1319—2017 中表C.5 可知[4]，沙市冬季盛行风向西北风，平均风速2.1m/s；夏季盛行风向东南风，平均风速为2.83 m/s，因此选取上述风向和风速数据作为胜利街建筑群CFD 模拟的数值。建筑室外风环境的评估主要针对的是人行活动区域1.5m 高处的舒适度，所以在Phoenics 软件中应设置1.5m 高处的风速和风压为评估对象。

2.3 评价标准

《绿色建筑评价标准》GB/T 50378—2019 中指出：场地内人活动区不应出现涡旋或无风区；在冬季典型风速和风向条件下，建筑物周围人行区距地高1.5m 处风速小于5m/s，除迎风建筑外，建筑迎风面与背风面表面风压差不大于 5Pa[5]。国外也有作者通过大量实验提出，室外使人舒适的风速应当介于1.6～3.3m/s 之间，风速大于3.4m/s 小于5.4 m/s 仅适合人短时间亲站立或行走，室外风速大于5.4m/s 会使人感到不适甚至行动不便。

3 CFD 模拟与结果评价

3.1 室外风速特点

分析居民对于建筑外部风环境的感受一般采用地面以上1.5m 高处作为模拟计算分析对象。如图2 为胜利街及周边建筑冬季位于地面1.5m 高度处的CFD 风速模拟分析图，其中红色虚线所框部分是胜利街历史街区，其它部分为周边建筑。从图1 中可以看出大部分胜利街历史街区风速小于1.09m/s，这远小于《绿色建筑评价标准》中所以要求的5m/s 的要求。本研究选取沙市冬季平均风速2.1 m/s，但街区内风速下降明显，其原因是西北主要来风向西北方有11～28 层的高层建筑遮挡，正北方也有4～5 层的多层建筑遮挡，这使得胜利街街区内的风速得以缓和。沙市区地处夏热冬冷地区，冬季空气较湿润，气温较低，如若室外风速较高，体感温度会低于气温，使人们感觉寒冷。胜利街历史街区冬季被北方大部分建筑遮挡，这使街区内大部分室外风速低于1.09m/s，所有室外部分低于1.96m/s，胜利街历史街区内冬季室外风速宜人[6]。

图2 冬季风速模拟（来源：作者自绘）

图3 是胜利街及周边建筑夏季位于地面1.5m 高度处的CFD 风速模拟分析图，其中红色虚线所框部分是胜利街历史街区，其它部分为周边建筑。由图2 可见街区内夏季风速大部分低于2.78m/s，极少部分地区达到3.7～4.17m/s。虽然符合《绿色建筑评价标准》低于5m/s 的要求，但国外Soligo 等人的研究指出室外使人舒适的风速应当介于1.6～3.3 m/s 之间[7]。处于夏热冬冷地区的沙市区夏季气温较高，空气湿度较大，体感温度较高，人们感觉炎热。然而夏季风速越大体感温度越低，人们感觉更舒适。而CFD 模拟显示胜利街存在0.46m/s 风速以下的静风区，基本没有风感。其产生的原因是胜利街街区内道路密集，建筑密度高，周边建筑高度较高阻碍了空气流通，这使得街内室外闷热，优化夏季风速是胜利街历史街区风环境改造的主要方向。

图3 夏季风速模拟（来源：作者自绘）

3.2 室外风压特点

图4 和图5 分别是沙市胜利街及其周边建筑冬季和夏季位于地面1.5m高度处的室外风压模拟分析图，其中红色虚线所框部分是胜利街历史街区，其它部分为可能影响其风压分布的周边建筑。由图可知，冬季在历史街区内的风压介于-1.92～0.91Pa之间，这显著低于《绿色建筑评价标准》中建筑迎风面与背风面表面风压不大于5 Pa 的要求，夏热冬冷地区冬季阴冷，较小的室外风压差能有效缓解荆州地区冬季风压过大造成的老旧小区门窗漏风等问题。

图4 冬季风压模拟（来源：作者自绘）

图5 夏季风压模拟（来源：作者自绘）

胜利街夏季室外风压差则介于-2.00～2.00Pa 之间，同样也符合《绿色建筑评价标准》中建筑迎风面与背风面表面风压不大于5 Pa 的要求。并且大部分风压值都介于0～1Pa 之间，这表明了胜利街历史街区内气流分布合理，不存在涡旋区和大风区。但考虑到沙市地区夏季潮湿闷热，过低的风压差也影响了场地内空气流通，使得体感温度较高。

4 胜利街民居街巷空间风环境优化策略

根据上文的CFD 模拟分析结果，可见主要的问题有：胜利街外围一圈建筑高度过高形成遮挡；街区内部本身建筑密度过高；街巷内道路尺度过小。这导致了地处夏热冬冷地区的胜利街在炎热湿润的夏季通风性很差，体感温度较高，夏季风环境问题亟待解决。

可从以下几点进行改善：（1）调整街区内部道路：胜利街内部多为石板路面，其中最宽的主街宽度为5m 左右，并且道路多为建筑建好后自然形成的，形态趋于不规则，并不笔直。在后续的改造中，可以拆除部分占用道路的违章建筑或构筑物，减少道路通行阻碍，让风顺利通过，形成穿堂风，以改善夏季通风不良的现状；（2）减少街区内部建筑密度：胜利街作为历史建筑，多始建于清代，因此内部建筑密度过高，虽其特有的“四水归堂”式建筑布局形态有一定的拔风效应，但建筑密度过高使得街区内部通风仍然不佳。在改造设计中，应着重于少量拆除原有建筑或构筑物，降低古建筑群建筑密度，这才能使其它建筑的风环境改善，实现可持续发展；（3）优化胜利街南部建筑高度：沙市夏季主导风向为东南，然而在规划阶段对于胜利街风环境的欠考虑，使得胜利街东南部建有14 层的办公建筑，并且南部存在大量5～6 层的高密度多层住宅建筑。考虑到建筑高度过高对胜利街风环境的影响，在对南部老旧居民区的后续规划设计中，应当着重控制建筑高度，避免其对胜利街风环境的影响。