严寒地区住区空间形态与冬季采暖期PM2.5扩散的影响研究

严寒地区住区在冬季采暖期期间,由于采暖导致空气中的PM_(2.5)浓度剧增。为了研究住区空间形态对PM_(2.5)扩散的影响,本文以哈尔滨市为例,采用实地测试和CFD模拟的方法对典型住区的PM_(2.5)浓度场进行探究。结果表明,住区中温度、相对湿度以及空间形态均对PM_(2.5)浓度变化及浓度场分布产生影响。PM_(2.5)浓度与温度呈显著的负相关性,与相对湿度呈显著的正相关性,且相对湿度越大其正相关性越强;在围合式住区中,院落开口相对且偏离中轴线以及院落长宽比为1:1.5的住区形态均不利于PM_(2.5)扩散;在行列式住区中,风向角越大越有利于PM_(2.5)扩散,而竖向错列的排列方式在大多数的风向角下均对PM_(2.5)的扩散不利。     

环渤海典型围合式住宅组团风环境模拟及布局研究

选取环渤海城市1980年后的3个典型围合式住宅组团案例并分析其形态特征,对这3种原型设计9种比选模块,运用Airpak软件进行风环境模拟,以人行高度平均风速比为评价指标,研究12种模块的冬季防风及夏季通风性能,初步总结各形态要素与组团风环境的关联性,为将来适应环渤海寒冷地区风环境的围合式住区设计提供思路。     

围合式高层住区空间布局的风模拟比较与优化——以长沙为例

运用流体模拟计算软件Fluent对长沙地区典型的围合式高层住区实例进行风环境模拟,得出各住区总平面上通风现状中的优势与不足。根据围舍式住区中各空间布局模式的通风潜力及可优化因素,首先从总平面开口方向着手调整实例一后进行二次对比模拟,验证得出较优化的住区开口方向,再从住区空间布局方面做实例二的比较模拟,得出较优化的空间布局方式,以期为长沙地区高层住区的绿色设计提供参考。     

华南典型住区地面能量计算方法—太阳辐射

城市热岛与居民舒适健康和城市用能息息相关。太阳辐射作为热岛问题的重要成因之一,其计算方法对认识和预测城市热岛有重要的作用。住区是城市的有机组成单元。本文以广州作为华南典型城市代表,通过107个住区的调研统计得到典型住区的设计特征,以具有代表性的行列式和围合式住区作为测试对象,开展夏季晴天地面入射的太阳辐射测试,将测试值与计算值对比发现:直射辐射较强时考虑建筑一次反射的计算值更接近测试值,对全天而言,是否考虑反射的计算值相接近(根均方差(RMSE)相差3～13 W/m~2),本文建立的计算公式可用于华南住区地面入射太阳辐射的预测。     

哈尔滨旧城住区街道冬季热环境实测研究

由于严寒地区冬季时间较长且室外环境恶劣,给城市居民的户外活动造成诸多不便,因此亟需对城市住区街道热环境进行研究与改善。本文通过对哈尔滨市旧城典型住区街道的冬季热环境进行现场实测,对比分析了不同街道朝向、立面连续性、街道高宽比以及建筑阴影条件下街道内空气温度以及黑球温度。分析结果表明不同朝向的街道内存在明显温差;立面连续性对于黑球温度的影响十分显著;街道高宽比会影响街道内温度值及温度变化趋势;阴影会影响温度变化趋势,并使温度峰值出现延迟。本文的研究内容为进一步研究严寒地区旧城住区街道热环境及街道空间优化设计提供数据基础。     

严寒地区滨江住区布局对风环境的影响

基于城市可持续发展的需要,居住区风环境受到了建筑从业者的高度重视。在严寒地区,风环境既需考虑夏季通风,又需考虑冬季防风,给该地区住区风环境改善增加了难度,但目前相应研究较少。由于水体会对风环境产生影响,滨江住区的风环境需特别关注。为此,研究以哈尔滨松花江南岸滨江住区为例,采用Fluent模拟研究了滨江住区布局与风环境的关系。基于滨江住区中53个居住地块的风环境模拟结果,发现高层布局的风环境优于其他垂直向布局。除高层布局外,在水平向布局中,混合式布局优于行列式布局;而围合式布局则因不满足夏季通风,其风环境最差。此外,道路走向、建筑密度、容积率、建筑位置、建筑与江岸夹角等要素均对住区风环境有一定的影响。     

中国城市住区居住密度特征

城市住区的居住密度特征反映深层的城市结构。分析了我国城市中5类典型住区的居住密度特征,包括传统住区、低层低密度住区、低层高密度住区、多层住区、高层住区。具体分析了各类密度住区的居住形态特征,为城市规划中地块开发强度的控制提供参考。     

夏热冬冷地区开放街区气候适应性设计研究

随着城市居住空间需求的急剧扩张,高层高密度小区逐渐发展为不可避免的城市居住模式。由于传统封闭住宅小区引发了一系列社会经济问题,"开放街区"成为现今住宅小区的发展趋势。研究选取上海典型住区为研究对象,采用街区类型设计和计算机数值模拟方式研究建筑布局和绿化形式对开放街区的微气候影响,为优化高密度住宅小区的布局提供参考,并为实际规划方案的评估过程提供优选策略。研究结果表明,在夏热冬冷气候区,围合式开放街区的室外热舒适度高于点式开放街区;建筑垂直绿化对围合式布局的影响程度大于半围合式和点式布局;南立面绿化和东立面绿化在行人高度处会带来更高的热舒适度。     

基于WRF/UCM数值模拟的严寒地区城市热岛效应研究

本文探究严寒地区城市热岛效应的时空变化规律,为严寒地区的城市规划与建设提供参考依据,以典型严寒地区城市哈尔滨为例,选取冬、夏两季的高温晴朗天气作为气象背景,采用中尺度WRF/UCM系统模拟城市热岛的时空分布,分析不同季节热岛效应对严寒城市环境的影响。结果表明,严寒地区热岛效应对冬季室外热环境起到明显促进作用;哈尔滨白天热岛分布均匀、强度较低,夜间热岛以城市中心呈现逐级递减趋势;实验分析得到冬季热岛强度最大值出现比夏季提前1～2 h,其中最大热岛(UHI)强度为5.52℃,且日平均热岛强度比夏季高出1.03℃,热岛效应对严寒城市的气候环境影响冬季比夏季更为强烈。     

武汉市高密度居住区夏季室外热环境实测分析

为了研究夏热冬冷地区高密度居住小区夏季热环境的特点,通过对武汉市某高密度居住小区在夏季典型气象日的空气温度,相对湿度以及风速风向进行现场实测,定量的分析了夏热冬冷地区高密度居住小区的热环境现状以及不同的建筑,区域绿化和水体对区域热环境的影响。结果表明:高密度居住区的热环境较一般地带差,且与区域内的建筑布局有关,高密度居住区内空气温度较气象站高出3℃,平均风速低0.5 m/s。位于混凝土柏油路面上的测点上方空气温度整体相对其他测点要高,接着是花岗岩硬质铺地,位于绿化草坪内的温度最低。其次位于围合式建筑布局区域的温度较行列式布局高,当城市下垫面类型相同时,测试区域的绿化遮阳和建筑阴影对热环境的改善作用较为明显。     

建筑布局对住宅住区室外微环境的影响研究

建筑布局形式会显著影响住宅小区的微环境。以青岛市居住区最常采用的3种建筑布局形式(行列式、围合式、点群式)为研究对象,采用城市微气候模拟软件ENVI-met进行数值模拟,研究了不同建筑布局居住区的室外微环境特征。结果表明:不同建筑布局的微环境存在较大差异,围合式和行列式建筑布局比点群式更易产生热岛效应。     

上海地区住宅建筑布局对室外风环境的影响分析

建筑布局是住宅小区室外风环境的重要影响因素之一,为研究不同布局在不同季节工况下对风环境的影响,本文建立了3种不同布局形式的典型住区模型,基于上海地区的气象数据,利用Windperfect软件进行数值模拟分析,得出各季节下点式布局通风性最佳,其次是行列式,围合式最劣,夏季及过渡季节的人行区域风舒适性也遵循上述规律,但冬季点式布局的局部区域风速过大,风舒适性低于行列式,相关成果可为建筑设计提供参考。     

严寒地区围合住区街道风环境模拟研究

冬季对严寒地区城市住区室外环境及居民热舒适度产生的影响较大,其中风的影响不容小觑。本文通过ENVI-met建立了严寒地区围合住区街道空间模型,比较不同街道朝向、街道高宽比、沿街开口条件下的风环境状况。研究结果表明:不同朝向街道的风环境差异十分明显,当主导风向为西南风时,考虑空气质量及行人舒适度的街道朝向范围是北偏西30o至北偏东30o、北偏东60o至北偏西60o;在0.8~1.3范围内,街道高宽比越小,街道风环境越好。当存在沿街开口时,开口附近的风速明显衰减,有无开口时的风速差值在1.0 m/s以上,开口宽度越大,开口附近风速越小。本文内容为进一步研究严寒地区住区街道热环境提供了数据基础及优化建议。     

供暖室外计算温度下空气源热泵容量选型研究

给出了制热量衰减系数和结霜损失系数计算式，对制热工况下的空气源热泵模型进行了修正。以严寒和寒冷地区11个典型城市为例，探讨了基于供暖室外计算温度选型的空气源热泵供暖时，室外环境温度和结霜对热量供需平衡关系、供暖室内最低温度及不保证天数的影响。结果表明，室外环境温度过低和结霜会导致空气源热泵制热量低于建筑热负荷，从而导致建筑室内温度偏低，不保证天数延长，而且结霜对基于供暖室外计算温度选型的空气源热泵供暖效果的影响更显著。建议在基于供暖室外计算温度选型容量的基础上乘以一个修正系数，严寒B区和C区修正系数分别取1.00和1.05,寒冷地区取1.15～1.30。     

城市室外辐射计算模型在严寒地区冬季的适用性分析

本研究选取城市室外辐射环境模拟软件Rayman和SOLWEIG,模拟了哈尔滨这一典型严寒地区城市在冬季条件不同建筑布局下的长、短波辐射通量密度及平均辐射温度,并将模拟结果与现场实测结果相对比,以分析不同的城市室外辐射计算模型在严寒地区城市冬季条件下的适用性能和差异。结果表明,Rayman模型计算的由上至下和实体表面发射的长波辐射与实测结果有较强的相关性,且在计算半围合布局空间内平均辐射温度方面具有优势; SOLWEIG模型模拟参数更为全面,能得到平均辐射温度可视化图形,除了"短波西",其短波模拟值与实测值均有较强的相关关系,且计算开敞区域内平均辐射温度方面精确度更高。2种模型对来自冰雪下垫面的长波辐射模拟更为准确。     

典型住区形态下的风环境评估——以北京为例

随着城市化进程加快,许多城市环境质量堪忧,风环境的改善可有效地促进空气污染物的扩散降减和抑制城市热岛效应的形成。文章通过城市住区形态参数化研究和CFD模拟来研究风环境和街区形态的耦合关系。选取了北京市10种典型的住区进行城市形态参数化归纳,通过数值模拟,对各组模型在均一化来风初始条件下的不同高度平面的平均风速、湍流强度、2m高度低风速区占比等风环境参数进行了统计分析,发现了一些影响近地面(<20m)风环境的重要的城市形态参数。论文有助于揭示街区形态对城市风环境的影响规律,提出的基于风环境的住区形态规划设计建议,有利于选择合适的街区形态以促进近地面高度的空气污染物降减,为未来城市住区营造良好通风环境提供规划建议和参考。     

上海高密度住区内绿化体系对热环境影响的实测及评估

对高密度城市住区来说,绿化在提高周围环境的热舒适方面很有潜力。选取上海地区的两个典型高密度住区,在2012~2013年间的不同季节对绿化体系进行了现场实测,采用实测方法来评估绿化介入的影响,主要关注绿化体系对户外空间热环境的影响,如空气温度、湿度的变化。为调查对室外空间的致凉能力,采用对绿化的影响进行分类并分析的经验模型,这些影响基于不同变量,其中包括有无绿化、绿化类型、绿化覆盖率、季节以及时间因素。结果验证了有绿地比无绿化的温度要低,且在夏季晴天环境温度越高时降温幅度越明显,此间的平均降温幅度为2~3℃;并发现在城区环境中,树荫是一个很重要的设计因素,因为拥有大树冠树木的致凉效果比轻微遮挡的开敞草地更有效率。     

低环境温度空气源热泵在寒冷地区的供暖效果

结合实际工程,对低环境温度空气源热泵在寒冷地区的供暖效果进行实测分析。供暖初期典型日,室外温度范围为-5～0℃,热泵机组出水温度平稳,平均出水温度为41.2℃。供暖中期典型日,室外温度比较低(变化范围为-11.4～-3.9℃),热泵机组出水温度仅随室外温度的降低出现了小幅下降,平均出水温度为37.1℃,总体保持平稳。符合GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第5.4.1条的规定(热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35～45℃,不应大于60℃)。供暖中期的热泵机组制热性能系数低于供暖初期。在供暖初期,热泵机组平均制热性能系数超过3.0。在供暖中期,热泵机组平均制热性能系数接近3.0。室外空气温度是低环境温度空气源热泵性能的主要影响因素之一,低环境温度空气源热泵性能满足寒冷地区供暖要求。     

严寒地区被动房热泵空调机组冬季性能测试与分析

由于被动房围护结构具有良好的保温隔热性能，而严寒地区冬季时间长，室内外温差大、比焓差大，因此新风系统能耗在供暖空调系统总能耗中占比较大。本文对严寒地区某被动房的新风系统冬季运行参数进行了测试，对空气源热泵机组在严寒地区的运行效果进行了分析。结果表明：实际运行时，当室内人员较少时，该机组送风温度、送风量均能满足设计标准和舒适度的要求；热泵机组随室外空气温度的降低出现制热量不足的情况，当室外空气温度升高到-7℃时，该机组的性能系数达到了1.87,高于标准下限值要求。建议该机组在室外空气温度高于-7℃时工作。     

间歇运行建筑采暖室外计算温度取值

针对不同间歇使用模式下的建筑,对其使用期室外间断性逐时温度进行统计分析,提出间歇运行建筑采暖室外计算温度的统计方法。选取各气候区典型城市进行取值分析,结果表明:对于短期间歇运行建筑,在严寒、寒冷A区和寒冷B区分别可提高现行规范值5.3℃、4.6℃和1.6℃;对于长期间歇运行建筑,在严寒、寒冷A区和寒冷B区分别可提高现行规范值7.4℃、5.3℃和4.4℃。