良好的室外建筑环境不仅可以促进室内自然通风以减少能耗，并避免“二次风”伤害，还可以提供舒适的室内外环境。例如，冬季建筑物所在区域风速过大，会增大冷风渗透和采暖负荷，同时影响户外人员的正常活动；风速过小，则不利于室内自然通风和空气污染物的扩散。根据《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）[1]要求，在冬季气候条件下，建筑周围人行区风速不要超过5 m/s，且室外风速放大系数不应超过2，建筑迎风面和背风面的风压差异不应大于5 Pa。在过渡季和夏季，场地活动区不应出现涡旋或无风区，且室内外表面的风压差应大于0.5 Pa。尽管气象条件无法改变，但良好的建筑布局形式可以减少外界环境对建筑节能的负面影响。本研究以某高校待建多层民用建筑为对象，并对其建筑周围风环境进行综合分析评价。1建筑风环境的分析方法建筑风环境评价主要有3种方法：建筑设计者根据从业经验粗略估算法、风洞试验法和计算流体力学仿真模拟法（CFD）。CFD仿真模拟法不需要实体模型，只需要通过模型计算模拟结果。因此，CFD仿真模拟计算周期短、计算成本低、计算快捷简便，不受模拟环境的影响，可以进行多种方案的模拟对比，是目前主流的建筑风环境评估方法。2基于CFD软件的风环境模拟分析2.1模型简化物理模型的建立是模拟试验的基础，为了减少计算的节点以及加快收敛速度，在不影响模拟结果的情况下，对计算模型进行的合理简化必不可少。本文利用AutoCAD和Google Sketchup建立了项目区域的物理简化模型。2.2计算区域的确定风环境模拟受计算区域大小的影响较大。计算区域过小，流场结果会失真；计算区域过大，会增加网格划分数量，增加计算量和计算成本[2]。流体模拟计算的关键在于网格划分和计算区域的确定。网格的划分质量优良与否直接影响模拟结果的准确性和可靠性，合理的网格划分能极大提高计算速度，增加计算模拟的稳定性、收敛性[2]。根据《绿色建筑设计标准》（DB 11/938—2012）[3]要求，本研究模型基地整体划分为244×327×92个网格，对研究的建筑群区域进行局部加密，加密部分网格划分为97×182×62个网格。网格间隔设置为0.5~1.0 m的大小，相邻网格的膨胀率为1.2。2.3边界条件的设置合适的边界条件的选择是建筑风环境模拟结果准确性的因素之一，包括入口、出口、侧边和顶边。气流流过大地下垫面层时会受到摩擦阻力的影响，风速会在垂直方向下降。越接近地面的气流受到的摩擦阻力越大，所以边界层内风速沿垂直方向上存在风梯度现象[4]。本试验模拟出口边界条件设置为自由流出边界，出口压力设为大气压。对于侧边界和顶部边界，庄智等[3]认为距离建筑足够远，空气流动不会受到影响，可以视为自由滑移表面。3模拟结果分析3.1建筑布局风速模拟结果分析夏季工况下3种建筑布局对室外风环境的影响如图1所示，冬季工况下3种建筑布局对室外风环境的影响如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.021.F001图1夏季3种建筑布局方式风环境云图10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.021.F002图2冬季3种建筑布局方式风环境云图行列式布局的平均风速为1.70 m/s，斜列式布局的平均风速为1.84 m/s，周边式布局的平均风速为1.82 m/s，斜列式布局的平均风速比行列式略大，与周边式相似。在夏季南向风占主导的情况下，当风迎上B、C、D建筑时，在建筑背风面形成风影区，在行列式布局中，建筑A、B、C、D之间的距离相对较近，建筑迎风面截面相对较大，因此会在建筑的两侧和后方形成一部分滞留区和涡流区，特别是A建筑的西侧面涡流区较大。在斜列式布局中，由于错开布置，建筑B、C、D与建筑A的距离逐步递增，建筑群的周围风影区较小，也没有明显的涡流区，仅在建筑A和D背风面有较小的涡流区。周边式布局指根据地形特点进行建筑布局的一种方式。在周边式布局中A、B、C三栋建筑的背风面都受到了一定的风影响，尤其是建筑C，因为建筑B、D的角风区对建筑C背后的区域产生了影响，形成了一个大的涡流区，区域内风速较低，污染物的扩散受到了不利影响。研究表明，在室外行人高度区（室外地面1.5 m高度区域），当风速在1≤v≤5 m/s时，人们感觉最舒适；当风速v1 m/s时，污染物容易在建筑区内滞留，对人的健康产生不利影响。根据图1的风速范围图，分别统计了夏季、行人高度室外风速范围占比值。在3种建筑布局风环境模拟中，斜列式建筑布局中风速1≤v≤5 m/s范围区域占比最高，达到85%，行列式和周边式建筑布局依次为81%和79%。行列式建筑布局在冬季人行区（室外地面1.5 m高度）平均风速约为3.25 m/s，在邻近建筑B的西南方向，风速较大，最大风速值约为6.08 m/s；斜列式建筑布局冬季行人区平均风速约为3.41 m/s，在邻近建筑B的西南方向，风速较高，最大值约6.51 m/s，高风速的区域面积也较大；周边式建筑布局（冬季行人区平均风速为3.34 m/s，在邻近建筑A的西南方向，风速较高，风速值约为6.48m/s。无论是哪一种建筑布局形式，在建筑A和B之间、建筑A和北侧斜坡处及邻近建筑B西南侧的下斜坡处都有大于5 m/s的强风。其原因是建筑A和图书馆北侧的斜坡形成了巷道风，形成了狭管效应。此外，由于图书馆的高度比较高，在图书馆东南侧的背风面形成了较大区域的风影区，该处风速较小，冬季室外人行舒适度较好，但不利于气污染物的扩散。3.2建筑布局风压模拟结果分析根据《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）的规定，夏季工况中，要求超过50%的建筑迎风面与背风面表面压差不得小于0.5 Pa，以便建筑室内自然通风。夏季、冬季3种建筑布局方式建筑室外风压云图如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.08.021.F003图3夏季、冬季3种建筑布局方式建筑室外风压云图夏季工况下，行列式建筑布局中建筑B、C的前后风压范围均在0.2~0.7 Pa之间，建筑D风压为-1.2~0.7 Pa，但建筑A的迎风面和背风面风压差较小，约为0.1 Pa，不符合评价标准的要求。斜列式建筑布局中建筑A的前后风压在-0.2~1.7 Pa范围，建筑B、C迎风面和背风面风压范围都在-0.2~0.7 Pa之间，建筑D的前后风压为-1.2~0.7 Pa。周边式建筑布局中建筑A的前后风压为-0.2~1.7 Pa，建筑B风压为-0.2~0.7 Pa，建筑C和D风压范围均为-0.2~1.7 Pa。冬季工况下，行列式建筑布局中建筑A和B的风压范围主要分布在-4.8~5.2 Pa之间，建筑C和D的前后风压范围在-1.6~1.7 Pa之间。斜列式建筑布局中，建筑A表面的主要风压在-11.6~1.7 Pa之间，建筑B、C、D建筑的前后风压范围分别为-14.9~-4.8 Pa、-8.1~-4.8 Pa和-4.7~-1.5 Pa。周边式建筑布局中，建筑A的迎风面和背风面的风压范围在-14.7~1.7 Pa之间，建筑B的风压范围为-14.6~1.7 Pa，建筑C的风压范围为-8.2~1.6 Pa，建筑D前后风压范围主要分布在-4.7~-1.5 Pa之间。综上所述，周边式建筑布局中的建筑迎风面和背风面风压差值较大，最大值约为1.9 Pa，该布局中风压差大的建筑数量也是最多的。建筑前后风压差值相对较小的是斜列式布局，行列式布局建筑前后风压差值最小。综合分析3种建筑布局的风环境优劣，分别对舒适度区域面积和建筑风压差两项指标进行评分权重赋值w。综合评分值计算：∑Q=Q1w1+Q2w2+Q3w3+Q4w4 （1）式中：Q1——v1 m/s风场面积占比值；Q2——1≤v≤5 m/s风场面积占比值；Q3——v5 m/s风场面积占比值；Q4——夏季建筑风压大于0.5 Pa或冬季建筑风压小于5 Pa房间数；w1、w2、w3、w4——对应权重，分别取0.2、0.7、0.1、0.6。代入数据可得，行列式布局风环境综合评价值为26.72，斜列式布局风环境综合评价值为28.95，周边式布局风环境综合评价值为27.99。由此可见，3种建筑布局中斜列式建筑布局风环境评价值最高，建筑周围风环境适宜，更有利于降低建筑能耗。4结语在综合考虑夏季和冬季工况下，斜列式建筑布局的风环境评估分值最高，建筑风环境更利于建筑节能。因此，建议在多层民用建筑的布局设计中采用斜列式布局，以提高建筑的节能性能和风环境舒适度。研究结果对于规划设计符合绿色节能建筑标准的多层民用建筑具有重要的指导意义。