建筑物架空设计对室外风环境的影响研究

建筑形体设计对建筑室内外风环境有很重要影响,而架空设计是改善室外风环境的手段之一。将计算流体力学(CFD)模拟与建筑设计相结合,能够更好地为建筑设计提供依据,优化建筑设计方案。通过CFD模拟,探究西交利物浦大学中心楼在有无架空及不同架空高度对建筑周边人行高度风环境的影响。结果表明,建筑架空设计对建筑周边高度1.5 m处的风环境有良好的提升作用。对于案例和类似高度的建筑而言,架空高度在2.4～3.0 m时,架空设计能够提升建筑迎风区1.5 m人行高度的风速大小,当架空设计高度在3.0 m以上时,架空设计对建筑迎风区1.5 m高度处风速大小影响较小。     

建筑高度对周围风场环境影响的数值模拟

建筑风环境作为建筑节能设计的一个重要方面,其对于区域气候与局部微气候的影响都不容忽视。本文应用基于RNG k-ε模型的CFD软件数值模拟研究不同的建筑高度差对建筑周围风场环境的影响,揭示有利于风流动的建筑因素,为进一步的住区建筑规划提供思路。模拟结果显示,在来流风速一定双体建筑高度差不同时,建筑间谷区风速与形成涡旋的中心位置和大小均不同。     

沿海城市住宅小区风环境研究

随着城市的飞速发展,住宅小区风环境问题日益突出。沿海地区受海陆风影响明显,全年风速一般较大,其住宅小区的风环境研究需特别考虑。本文通过IECM CFD10.0建立数值风洞,采用SSTK-ω湍流物理模型求解住宅小区内风速的方法来研究某沿海城市住宅小区的群体建筑风环境。研究表明,数值方法能准确模拟小区风流场,建筑布局和来流方向对小区风环境影响明显,可结合城市风玫瑰图合理规划建筑布局。采用数值方法,可以对己建小区提出措施改进不良风环境,还可以指导、优化未建小区的规划与设计,以营造健康舒适的居住区微气候环境。     

某大型建筑行人风环境数值模拟研究

伴随着我国城市化的进程,各大城市中出现越来越多的大型公共建筑与设施,其建筑周围行人风环境品质越来越引起人们的广泛关注。本文根据气象统计资料,结合当地典型季节风速风向联合频率分布数据,采用计算流体动力学(CFD)中雷诺平均的方法对某大型建筑周围风环境状况进行了详细数值模拟研究。根据数值模拟计算得到该大型建筑在16个方位风向角下周边的速度场分布,并基于大概率发生事件的风环境品质评估标准,按照行人的坐、站立、行走等活动类别舒适性评判标准,对大型建筑周围人员活动密集场所行人高度位置的224个测点的风环境品质进行了评估,通过数值模拟研究和分析,得到具有参考价值的结论。     

面向城市高密度街区舒适风环境的设计策略研究——以北京三条商业街的实地数据分析为例

城市建筑布局与城市外部风资源的相互作用决定了城市建成环境内部风环境的特征,对城市热岛效应、建筑能耗、建筑室内外的热舒适、空气质量以及居民健康都具有一定的影响作用。本研究试图避免复杂且高成本的计算机模拟,而基于常年大量现场测试的物理环境指标,采用数据统计分析的方法,通过相对简单的城市建成环境的形态参数和外部城市风环境获取步行街区行人高度下的微环境风速,而同时又保证风环境关键信息的可接受精度和准确性。研究数据的获取主要基于北京王府井步行街、前门大街、大栅栏商业街三处街区环境,并同步采集了城市外部的风向与风速数据。提出并建立的城市行人尺度下的风环境模型能够更加有效地应用于高密度城市区域规划与设计实践的初步设计阶段。     

基于CFD模拟技术的深圳市城市风环境分析

常规建筑自然通风设计均是基于城市尺度的主导风向和风速,并未考虑建筑所处地区的地理位置对主导风速和风向产生的影响,然而城市风由于城市街道、河流、建筑高度、布局、以及太阳辐射、温湿度不同,会发生很大的变化,继续利用城市主导风向作为建筑自然通风分析的边界条件,会产生很大的误差。以深圳市为例,通过CFD软件对城市尺度风环境进行模拟分析,初步得出城市不同分区的风环境。     

底部架空住区风环境风洞试验研究

为研究底层架空建筑住区风环境,通过大气边界层风洞试验的方法,以广州地区某建筑底部架空住区为对象,研究了底部架空对于住区人行高度风环境以及建筑表面风压的影响。研究结果表明:对于各组团建筑周边开敞区域的风速测点位置,大部分风向下无架空情况的阵风等效风速比稍大于有架空情况;无架空情况下二层高度平均风压系数略高于有架空情况,而对于整体风压有无架空影响不大;在夏季主导风向下,无架空情况各组团建筑表面平均风压差均略高于有架空情况。     

基于超越阈值概率的某千米级摩天大楼室外平台行人风环境评估

为评估某千米级摩天大楼的行人风环境,采用超越阈值概率法评估了该大楼最不利风环境平台的行人风环境,给出了风舒适性与风安全性的实用分区。首先针对大连地区2004—2014年10 m高度处的气象资料进行统计分析,获得了16个风向角下的风向频率及风速Weibull分布函数。基于风环境试验和CFD数值模拟所得的行人高度小时平均风速和阵风风速,比较了Lawson标准和NEN 8100标准的严格程度。并采用Lawson标准对室外平台的行人风环境进行评估,分析了不同挡风板高度和形式的影响。结果表明:相比于Lawson标准,NEN 8100标准对风环境要求更严格;高3 m挡风板基准模型的行人风环境很差,需采取措施进行改善;变化挡风板高度和形式等气动措施对"风安全性"水平的改善效果显著,但对"风舒适性"水平的改善效果有限。     

某小区建筑群室外风环境的数值模拟

建筑风环境对于行人的舒适性与安全、建筑的节能和污染物的扩散等都具有很大影响.通过对东风、东南风和东北风3种风向下南京某小区内的风环境进行数值模拟,并对小区的风环境品质进行了评估.结果表明:在3种风向下,小区内部行人高度处(Z=1.5 m)的风速均不会超过4.5 m/s,不会影响人的舒适性;在东南风和东北方风向时大部分建筑前后的风压为2～3 Pa左右,能够较好地利用自然通风,节约能耗;但由于小区建筑群面积较大、建筑较多,有小范围内的无风区域和涡旋区,不利于污染物的扩散.     

基于热环境模拟分析的滨河住区建筑布局研究

城市河流对住区热环境具有显著的改善作用。以深圳气候条件为参考,探讨河流与建筑布局对滨河住区热环境的影响,对改进滨河住区布局,提高住区热环境舒适性有重要作用。研究运用CFD模拟技术方法,分析在不同建筑布局模式下,基于河流影响的住区温度、相对湿度和风速的变化情况;以标准有效温度SET*为评价标准,探讨滨河住区建筑布局与热舒适的关系;基于河流产生的良好微环境气候效应,对住区建筑布局提出优化方法,为营造生态、舒适的滨河住区环境起到重要作用。研究表明,减小建筑面向盛行风的垂直投影面积、创造利于河流风向的通风降温廊道、以及营造相应的住区开敞空间等,是改善滨河住区热环境舒适性的主要建筑布局方法。     

截面旋转及朝向对建筑周边行人风环境的影响

基于风洞试验和风环境评估理论对方形、矩形、椭圆形等基本形体及其相应截面旋转形体的超高层建筑周边行人风环境进行研究,分析了不同朝向及不同旋转角度下建筑周边行人风环境的舒适性和安全性。结果表明：朝向变化对方形截面建筑行人风环境影响较小,对矩形及椭圆形等双轴不等长截面建筑影响较大,将短边垂直于主导风向可以显著改善建筑周边行人风环境;截面旋转改变了朝向变化对建筑行人风环境的影响规律,旋转建筑与基本截面建筑的行人风环境分布随朝向的增加呈现相反的变化趋势;截面旋转不利于方形截面建筑周边行人风环境分布;对于矩形和椭圆形截面建筑,截面旋转可以减小朝向的变化对行人风环境的影响。研究成果探明了截面旋转角度及朝向变化对基本形体超高层建筑周边行人风环境的影响规律。     

不同建筑密度及容积率下架空层的设置对自然通风影响的量化分析

利用PHOENICS软件,以室外舒适风区比例、建筑组团中的平均风速、准静风区的平均风速及舒适风区的平均风速为指标,系统、定量地分析了不同建筑密度及容积率下建筑底层架空的设置对自然通风的影响。结果表明,建筑底层架空时,对建筑组团的风环境状况有较好的改善作用,其中对于改善高建筑密度、低容积率建筑组团的风环境状况更为有效。     

历史街区中既有建筑风环境模拟及优化设计——以青岛小扬州宾馆为例

历史街区作为历史发展和物质表现的载体,在城市演变中的重要性是不言而喻的。而风环境作为城市微气候中的一个重要方面,对城市整体的空气环境质量和人体舒适度都有着很重要的影响。将风环境与历史街区建筑方案设计相结合,探究历史建筑设计方案中风环境的应用。本研究以青岛市历史街区江苏路小扬州宾馆重建方案为例,基于CFD数值模拟技术,运用PHOENICS软件进行风环境模拟,对方案在冬夏两季主导风速、风向下的风速图、风压图进行分析,得出更适合当地气候的建筑形态。     

西安城市街道“单拱”型林荫街谷 空间冬季微气候测试分析

城市街道空间是城市重要的户外公共生活空间。由行道树和街谷构成的林荫街谷空间对改善街道空间微气候和调控冬夏两季热舒适环境起着重要作用。通过对西安2组城市“单拱”型林荫街谷空间进行冬季微气候实态测试，分析归纳林荫街谷冬季动态热环境的气温变化特征，将“相对热舒适”区域划分为“冷区”(不舒适区)、“暖区”(舒适区)、“日晒区”(愉悦区)，并建立2种热环境动态变化模式，同时基于人体热健康“动态热适应”原理，提出冬季面向健康热环境的街道空间调控策略，对以西安为代表的建筑气候区划中的寒冷地区街道空间气候适应性设计提供了一定的参考价值。     

基于微气候及热舒适性的城市更新项目优化研究

在全球气候变化及城市快速发展的背景下,城市极端气候日频出,室外环境恶劣的微气候严重地影响了室外的热舒适性情况及行人的活动。传统城市更新方法中,很少通过定量模拟的方法分析街区的微气候,以此作为街区环境的前置分析。本文聚焦于夏季极端湿热天气条件下的城市微气候及室外热舒适性情况,以上海为例,通过对街区微气候及热舒适性相关因素的归纳,论述了基于微气候优化的城市更新策略,然后结合城市更新项目的特征,以上海曹杨一村为对象进行定量模拟和分析,最后总结了上海地区通过微气候及热舒适性策略进行城市更新项目规划设计的方法。     

能量平衡与街谷微气候

街谷是有代表性的城市表面基本单元,具有明显的小尺度微气候特征。本文以能量平衡理论为线索,系统梳理气候条件、街谷形态及热物性对街谷微气候和行人热舒适的影响研究。综述表明,街谷高宽比、走向、树木绿化、表面铺装和骑楼等因素对街谷气温和行人得热及热舒适有影响,且影响与气候条件密切相关。太阳辐射和平均辐射温度是认识街谷行人热舒适的关键。不同因素之间可能存在交互作用。能量平衡理论是认识街谷能量传递和微气候的基础。     

住区规划布局对其通风环境及节能效果的影响研究——以桂林市居住小区为例

从住区布局形式、道路组织、建筑间距三者出发,借助ECOTECT模拟软件对住区的风速、风向、风压等进行分析,并结合实际能耗数据,对规划布局与风环境及住宅能耗的相关性进行研究。研究发现,住区风环境与住区能耗存在一定影响关系,通过风环境对住区微气候环境的改善,能对室内人居能耗行为产生积极影响。同时,采用南北行列式布局、合理利用道路及周边开敞空间对住区通风散热有利,而底层架空设置及高层建筑的狭管风效应会对建筑局部能耗产生不利影响。     

成都市旧城住区广场微气候调查分析

旧城住区广场是市民主要的户外休憩场所,其微气候舒适性直接影响旧城住区居民的户外活动。文章以成都市旧城住区中的为民广场为例,通过实测广场中的温度、湿度、风速、太阳辐射照度等气象参数,探讨影响城市广场微气候的主要因素及其影响规律,提出在湿热旧城住区广场微气候舒适性的营造策略。研究结果对旧城住区广场热舒适性的改善有借鉴的理论价值。     

教学组团夏季室外热环境特征与计算模型验证

对湿热地区典型教学组团的夏季室外热环境进行了33 h昼夜连续实测.根据气象参数,行人高度上温度、湿度、风速和湿球黑球温度（WBGT）分布以及典型地表温度等的测试结果,得到湿热地区教学组团夏季室外热环境的主要特征.测试结果表明,组团内的天井、架空、透水砖可有效降低夏季白天行人高度处的空气温度及WBGT,一些建筑设计手法对组团夏季白天室外热舒适的改善效果依次为：架空>天井>透水砖路面>不透水砖路面>混凝土路面.夜间,各测点的热舒适性基本一致.将测试结果对组团室外风速和WBGT现有计算模型进行验证研究.研究表明,数学公式计算值的相对误差均不超过6%,与实测统计值相吻合.     

基于街区尺度风热环境模拟的城市设计优化——以湘潭市河东商业中心区为例

街区的热舒适性主要与街道的方位、街道高宽比、天空视域因子、建筑组合模式以及场地绿化面积等城市设计因素密切相关。以湘潭市河东商业中心区城市设计为例,首先用Ecotect软件对场地温度、湿度、风速风向等进行详细模拟分析,针对该街区特定的气候状况和风热环境特征,对影响街区风热环境的因子进行不同的参数设置,建立基准方案和改进方案模型,再通过CFD开发下的Fluent软件进行数值模拟,证明改进方案比基准方案的温度低了3~4℃,其通风条件也得到良好改进,量化参数引入街区尺度的城市设计之中。