高层建筑的自然通风，不能忽略周边建筑

风吹过建筑时，迎风面通常形成较高压力，气流在屋顶、侧墙和转角附近加速，背风面及部分侧面则可能处于较低压力。不同开口之间存在压力差时，空气才会穿过室内。开口面积决定流动能力，开口两侧的压力关系决定实际流向和流量。     

图1  立面压差决定开口的进排气方向（原理示意）  

高层建筑还可能受到热压作用。室内外温差使空气密度发生变化，从而在竖向上形成压力差。风压和热压往往同时存在，而且可能相互增强或抵消。因此，不能仅凭某一高度的室外风速判断房间是否具备有效通风。  

工程上更有用的问题是：各个开口处的压力是多少，哪些开口进气，哪些开口排气，空气进入后能否覆盖人员或设备所在区域。

上游建筑会形成尾流。尾流内的平均风速通常降低，同时伴随明显的剪切和回流。目标建筑如果位于尾流中，迎风面未必还能获得孤立状态下的压力。两栋建筑之间的狭窄通道也可能使气流加速，局部压力和风向随之变化。  

建筑高度差同样重要。较低建筑可能把气流向上抬升，使高层位置获得更强来流，却让低层开口处于遮挡区。相近高度的建筑可能形成街谷循环，使某些立面长期处于复杂的斜向来流或回流之中。  

这些变化没有统一的好坏结论。周边建筑可能削弱某些房间的通风，也可能增强另一些开口的压差。判断必须落到具体风向、建筑间距、开口位置和室内路径上。 

图2  同一栋高层建筑在孤立环境和建筑群中的来流结构不同（原理示意）

孤立建筑模型常得到较整齐的迎风进气和背风排气。加入周边建筑后，来流方向可能偏转，原本的进气口可能变成排气口，不同楼层也可能出现相反流向。此时只看建筑周围的速度云图，无法确认空气是否真正穿过室内。  

低速区域也不能直接定义为通风死区。房间内速度较低，可能是因为开口压差不足，也可能是气流路径绕开了测点，或者房间主要依靠热压形成缓慢循环。需要结合开口质量流量、室内流线和污染物或温度分布判断。  

对于多个房间和走廊相连的平面，空气可能从最近的开口短路流出，外围房间看似有进排气，内部区域却很少得到新风。开口流量合格并不自动代表室内覆盖合理。 

图3  上游建筑尾流可能改变不同楼层的通风路径（原理示意）

自然通风把室外空气带入建筑，同时把室内热量带走。它对冷负荷的影响取决于室外空气状态、室内发热和通风发生的时间。室外温度较低时，增加有效通风可能有助于排热；室外高温或高湿时，更大的通风量也可能增加空调处理负担。  

因此，不能把通风量增加直接写成冷负荷下降。仿真需要区分风环境结果和热环境结果：前者回答空气从哪里进出、流量如何分配，后者还要考虑围护结构传热、太阳辐射、人员设备发热及空调运行条件。  

周边建筑改变了风压和遮阳条件，两种影响可能同时存在。只修改风压而忽略外表面热边界，或者只计算温度而没有校核开口流量，都会使结论缺少必要依据。  

第一段是外部风场。计算域应覆盖主要上游和侧向影响建筑，并根据目标高度和周边环境设置合理的来流风速分布。不同主导风向应分别计算，不能用一个风向代替全年情况。  

风向变化时，上游遮挡关系也会改变。某栋建筑在一个风向下位于目标建筑之前，换一个风向后可能转到侧面或下游。方案比较应优先覆盖当地常见风向和不利风向，并保持几何、开口和评价指标一致，避免把风向差异误判为布局方案本身的效果。  

第二段是开口流量。需要记录每个开口的进出方向和质量流量，检查各楼层及房间的分配。开口附近若采用过度简化的边界，可能直接规定了流向，反而看不到外部风压的作用。  

第三段是室内路径。流线、速度矢量和温度分布应对应人员、设备或污染源所在位置。对热环境问题，还应检查热量输入与排出是否平衡。三段结果连在一起，才能解释周边建筑为什么改变了通风表现。     

图4  外部风场、开口流量与室内路径需要连贯检查（原理示意）

概念阶段可以用简化建筑群比较不同布局，但简化模型仍要保留主要遮挡关系、建筑高度和开口位置。若用于工程设计，还需要核对地形粗糙度、入口风剖面、湍流参数、网格分辨率以及风洞或现场数据。  

本文配图用于说明流动关系，不代表某个真实项目的计算结果，也不能据此给出通风量或节能比例。实际方案应比较多个风向，并报告开口流量、室内覆盖、温度和舒适性指标的适用范围。  

B现有的厂房通风与建筑流场案例，可以用于练习计算域建立、网格划分、边界设置和结果判断。完整案例包含Workbench源文件及几何、网格、Fluent设置和后处理录屏。需要模型排错、结果分析或定制培训，也可以结合工况定制代做培训，具体私信或者加V沟通:ZBChen96。