行人風場是許多因素交互影響而成的複雜氣流運動,影響參數包括風 速、風向攻角、建築物幾何外形、鄰近之建築物等,其流場屬於非穩定紊 流流場。本節將就建築物周邊氣流的特性做定性描述:
1. 迎風面渦漩(upstream vortex):當風遇到高層建築物時,部份氣流會由 建築物上方與兩側加速地繞過去,部份氣流沿建築物的迎風面向下 切,在建築物的前方形成渦漩,此種下切氣流又稱為掀裙風。建築物 的迎風面愈寬愈大,下切氣流愈強。
圖 2.2 下切氣流之示意圖
2. 建築物尾流(building wake):當風遇到建築物時,會在建築物的背風面 (leeward side)會形成一流場紊亂的尾流區。因尾流區之壓力低於大氣壓 力,故越過建築物上方的氣流會受到背風面之負壓力的吸引,向下及 向建築物後方流動,形成一個氣流迴旋的流場。其尾流區的流場特性
會受到建築物的幾何外型、風向角和周遭建築物的影響。
圖 2.3 建築物尾流之示意圖
3. 穿堂風(through flow):建築物迎風面與背風面之間有氣壓差,以致當 有前後貫通的通道或開口打開時,大樓內的通道會形成氣流的快速流 動,此現象稱之為穿堂風,會對進出大樓及經過出入口的行人構成不 舒適的情形。
圖2.4 穿堂風之示意圖
4. 角隅強風(corner flow):當氣流要由建築物兩側繞過去時,流體會有加 速的現象。同時在角隅處,會產生渦漩分流現象,造成建築物角隅兩 側有較強的風速。建築物角隅的細部設計與幾何形狀會影響到此處的 風場。譬如矩形的建築物,渦漩會發生在角隅處;但圓弧形的建築物,
渦漩分離點則與表面粗糙度有關。
圖2.5 建築物角隅強風之示意圖
圖2.6 角隅渦漩發生處
5. 遮蔽效應(shelter effect):近似高度與規模的建築群比鄰而立時,對於 迎面而來的氣流產生類似阻牆的遮蔽作用,迫使氣流由建築群的上方 越過及側邊繞過。反之,若高層建築物的前方為低矮建築物,則兩建 築物之間會有極強的渦漩發生。
圖2.7 遮蔽效應之示意圖
6. 金字塔效應(pyramid effect):對於逐漸上升且退縮的建築或建築群,建 築物頂部分離剪力層受到漸次升高的邊界影響,匯聚成一股向上湧昇 的氣流。在金字塔效應的影響下,下切氣流與角隅強風會較弱。
圖 2.8 金字塔效應之示意圖
7. 縮流效應(venturi effect):當風由一寬廣之區域吹進狹窄的街道時,由 於流通斷面積減小,氣流會有加速的現象,形成高風速區出現。氣流 加速的現象會隨著建築物之間距離的增大會明顯減低。
圖 2.9 縮流效應之示意圖
8. 渠化效應(channel effect):都會區中沿街兩側建築物多具有較平整的立 面且相互庇鄰,對於運行期間的氣流而言,猶如渠道之兩壁,一般稱
之為街谷(street canyon),此現象會驅使接近地面的氣流脫離原來的風 向而沿街谷的走向流動。
圖 2.10 渠化效應之示意圖
由以上的描述可知,都會地區建築物周遭的行人風場是十分複雜的現 象。若要針對某個建築物評估其對行人風場的影響,必須考量當地的氣象 資料、建築物的幾何外型、周遭建築物的相關位置與周遭區域的使用規 劃,並無通則可循。而目前較為實際可行的評估方法仍是以製作建築物及 其周遭建築物的縮尺模型,配合基地的風速、風向資料在風洞中模擬其流 況才能做較為完整的風場評估。