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灏于
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1 2016年第1期 / 西部人居环境学刊 / 119 DOI: /j.cnki.hsfwest 管毓刚, 陈宏, 甘月朗. 从绿色建筑评价标准看建筑风环境模拟与优化的思路以广西百色某商业综合体为例[J]. 西部人居环境学刊, 2016, 31(01): 从绿色建筑评价标准看建筑风环境模拟与优化的思路* 以广西百色某商业综合体为例 Study on the Wind Environment Simulation and Optimization Based on the Evaluation Standard for Greening Building Taking the Commercial District in Baise City of Guangxi Province as an Example 管毓刚陈宏甘月朗 GUAN Yugang, CHEN Hong, GAN Yuelang 摘要运用流体模拟计算软件F luent对 Abstract: Fluent, a CFD software, could be used to calculate wind environment simulation 广西百色地区某商业综合体进行风环境模 of a commercial district in Baise city of Guangxi Province. The results are analyzed based 拟并结合绿色建筑评价标准 G B / on the Evaluation Standard for Greening Building. The simulation method is discussed in T 进行分析判定对于夏季工 detail, and some suggestions for wind environment optimization are put forward, which 况风环境不佳的状态提出优化思路以期 might be helpful for similar research. 为类似项目的绿色设计提供参考 Keywords: CFD; Wind Environment; Green Building; Performance Simulation; Environment 关键词 CFD 风环境绿色建筑性能模 Optimization; Building Design 拟环境优化建筑设计 0 引言城市下垫面人工化现象严重城市中心区杂乱无章的建筑次序严重影响城市内自然通风城市内部较好的自然通风有助于缓解城市热岛效应本文运用流体模拟计算中图分类号 TU-023 软件Fluent对广西百色地区某商业综合体进行风环境模拟并结合绿色建筑评价标准文献标识码 B GB/T [1] 进行分析判定对于夏季工况风环境不佳的状态提出优化思路以期文章编号 (2016) 为类似项目的绿色设计提供参考 * 华中科技大学自主创新研究基金资助项目 2015QN057 作者简介管毓刚华中科技大学建筑与城市规划学院讲师 @163.com 陈宏华中科技大学建筑与城市规划学院教授甘月朗华中科技大学建筑与城市规划学院博士研究生建筑群将改变风场结构建筑群的外形尺寸及地形关系与周边风环境关系密切如果建筑群设计不合理会导致风速放大系数过大将使人感觉不舒适如果风速放大系数过大的区域出现在建筑物的出入口通道楼台等区域则会使得附近行人的极度不舒适如果建筑周边的风场存在较大涡流区或无风区则在该建筑周围由于汽车尾气空调外机等产生的废气废热则得不到缓解城市热岛效应则会加剧因此在建筑与规划初期应对建筑群体周边的风环境状况进行模拟与分析优化建筑及规划的布局情况 [2] 在绿色建筑评价标准 GB/T 中规定了风环境优化的具体要求可以作为风环境优化的指导性意见具体条文如下

2 ISSUE 1 FEB / JOURNAL OF HUMAN TTLEMENTS IN WEST CHINA / 120 第条场地内风环境有利于室行模拟分析评价室外流场分布状况计行走活外动舒适和建筑的自然通风评算软件选择商用软件F luent 该软件有较价总分值为6分并按下列规则分别评分好的收敛速度与求解精度 [8] 本报告根据并累计建筑周围环境以及其他相关资料建立百色在冬季典型风速和风向条件下按下列规则分别评分并累计 1 建筑物周围人行区风速小于5m/s 且室外风速放大系数小于 2 得 2分鼎盛中央城项目的室外风环境模拟模型分析模型包括百色鼎盛中央城和其周边可能对风环境产生影响的建筑物项目周边建筑物高度根据总图进行设置模型外场 2 除迎风第一排建筑外建筑迎尺寸选择主要以不影响建筑群边界气流风面与背风面表面风压差不大于5Pa 得1 流动为准根据相关工程经验并做模拟试图1 百色某商业综合体模型效果图分算后确定设置外场计算尺寸为 m Fig.1 the model picture for the project 过渡季夏季典型风速和风向条件下按下列规则分别评分并累计 140 0m 450m 长宽高模型及网格效果分别如图1-2所示 1 场地内人活动区不出现涡旋或无风区得 2 分 2 50 %以上可开启外窗室内外表面的风压差大于 0.5Pa 得1分 1.2 参数设定 1 来流边界条件根据目前计算流体力学的研究理论本文中以广西百色地区某大型商业综来流风速与地表的形态有很大的关系其合体项目为例讨论在绿色建筑评价标准大小沿着竖向高度会呈指数倍数增加称指导下的风环境优化思路以期为类似项之为梯度风指数大小与地表粗糙度关系 [3] 目提供参考较大 [9] 指数的选择方式,如图3所示因此风速与竖向高度的关系可以用 1 技术路线如下公式描述 V h =V0 h/h 0 n 本文主要对百色地区某商业综合体项目周边的风环境状况进行模拟与分析并结合绿色建筑评价标准 G B / T 提出设计修正思路图2 百色某商业综合体模型网格效果图 Fig.2 the grid image for the project 在上述公式中 V h代表竖向高度为h处的风速 m/s V0 代表基准高度h 0 处的风速 m/s 一般取10m处的风速 h 0 代表梯度指数一般情况下在市区 1.1 预测手段目前对于风环境的预测的主要采用方法有风洞试验网络法及数值模拟计算的方法风洞试验存在着诸如模型制作费时费力试验周期较长难以同时研究不同的建筑设计方案等缺点而且缩小尺寸的试验模型并不总是能反映全比例结构梯度指数值取0.20 ~ 0.50 在空旷地区n值取0.14左右百色鼎盛中央城项目处于广西中心区模拟计算时梯度指数取出风口边界条件设定出风口按照理想状况考虑即湍流发展充分,设定为自由出口 3 收敛判断的各方面特征另外在测点布置同步测 CFD数值模拟代数方程的终止标准按压等一系列问题上也有很多不足有待解连续性方程与能量方程残差为1.0 E- 4以决 [4-6 ] 网络法主要用于自然通风建筑设图3 不同地形大气边界层曲线图 Fig.3 different terrain atmospheric boundary layer graph 下收敛曲线及观测点的值如图4所示计初期的风量预测它利用质量能量守恒等方程计算风压和热压作用下的自然通 [7] 风量进入数字时代后随着计算机技术的飞速发展数值计算已成为评价方法的主流 1.3 模拟工况 1 气候状况百色气候特点是亚热带季风气候根据中国建筑热环境分析专用气象数据对该项目采用计算流体力学的手段集 [10] 和中国气象科学数据共享服务网提图4 CFD计算的收敛曲线对百色地区某商业综合体项目的微环境进供的相关气象数据将其室外用气象参数统 Fig.4 CFD calculation convergence curve

2016年第1期 / 西部人居环境学刊 / 121 判断是否会影响形成风速过大区域[11] 表1 设计用室外气象参数 Tab.1 outdoor meteorological parameters 速云图图中可见二层商业部分风环境整体较好弱风区较少三处较差部分的风季节风向风速/ m/s 夏季主导风向 1.8 冬季主导风向 2.1 全年最多风向 1.

5m处风速云图及优化思路区域遮挡较少整体风环境较好不用考虑图5为夏季主导风向为时平均风速体型优化问题图8为夏季风向为时百色条件下百色某商业综合体周边1.

2.1. 4 迎风面与背风面风压统计与室内从上表可见无论是冬季夏季及全么在区域体形的塑造上需要降低东南向迎通风潜力判定年风向均为仅由于季节的不同风速风面密度降低有效迎风面宽度减小背从建筑物能耗角度来看合理运用自略有不同因此在进行风环境模拟时取后风影区在图中1号区域右上角体块可适然通风一般有两种目标一是加强自然通两个工况

3 2016年第1期 / 西部人居环境学刊 / 121 判断是否会影响形成风速过大区域[11] 表1 设计用室外气象参数 Tab.1 outdoor meteorological parameters 速云图图中可见二层商业部分风环境整体较好弱风区较少三处较差部分的风季节风向风速/ m/s 夏季主导风向 1.8 冬季主导风向 2.1 全年最多风向模拟结果分析调整二层风环境会有所改善 2.1 工况1模拟结果与优化分析工况1设定为夏季工况风向为南表2 模拟工况 Tab.2 simulation mode 环境受一层的影响较大通过一层的体块 m处风速云图及优化思路图7为夏季风向为时百色某商业综偏东45 风速为1.8m/s 合体周边12m高度处的风速图上部高层 m处风速云图及优化思路区域遮挡较少整体风环境较好不用考虑图5为夏季主导风向为时平均风速体型优化问题图8为夏季风向为时百色条件下百色某商业综合体周边1.5m高度某商业综合体在纵剖面上的风速云图从处的风速云图图中主要街道空间风环境剖面图中不难发现风环境的优化重点在良好建筑街道走向及区域划分较为合商业裙房部分作为裙房之上的板式高层理局部区域风环境较差较差区域已在间距较大且与来流风向呈一定角度风影图中用红色方框圈出由于夏季主导风向区涡流区较小及全年主导风向均为东南风方向那迎风面与背风面风压统计与室内从上表可见无论是冬季夏季及全么在区域体形的塑造上需要降低东南向迎通风潜力判定年风向均为仅由于季节的不同风速风面密度降低有效迎风面宽度减小背从建筑物能耗角度来看合理运用自略有不同因此在进行风环境模拟时取后风影区在图中1号区域右上角体块可适然通风一般有两种目标一是加强自然通两个工况即夏季工况与冬季工况对于全当调整一字型排开南侧预留开敞空间风以达到降温除湿的目的二是防风以减年最多风向如若夏季风满足要求那么全可做集中活动场地左上角体块可在东少热损失就某一建筑或建筑群而言可年工况也应自然满足要求模拟工况设定南侧适当开口减小迎风面密度下部两个能着重于加强自然通风或防风也可能需见表2 体块右侧部分可适当更改开口方向开口要在不同时段实现不同的目标而对于中工况1主要对夏季主导风向平均风速条向右 2号 4号 5号区域可以在东南侧预国大部分地区而言常常需要实现两个目件下建筑前后压差建筑周围风环境情况留适当风口 3号区域可以适当更改开口方标一是在夏季温和季和过渡季加强自进行分析判断自然通风情况周边是否会向并在中间联系体部分适当预留风口然通风二是在冬季合理防风那么在工形成涡流滞风区域从而影响周边空气品 m处风速云图及优化思路况1中需要判定建筑前后压差大小来确工况季节风向风速/ m/s 工况1 夏季主导风向 1.8 工况2 冬季主导风向 2.1 计如表1 质工况2主要对冬季主导风向平均风速条图6为夏季风向为时平均风速条件定通风潜力从图9及图10中可以看出上件下建筑周边周边流场风速进行分析下百色某商业综合体周边5.7m高度处的风部板式高层建筑迎风面及背风风压差大于图5 夏季主导风向距地1.5 m 高度风速云图图6 夏季主导风向距地5.7 m高度风速云图图7 夏季主导风向距地12m高度风速云图 Fig.5 summer wind speed image of 1.5 m level Fig.6 summer wind speed image of 5.7 m level Fig.7 summer wind speed image of 12 m level

5Pa 具有良好的通风潜力但在底部裙房部分建筑迎风面遮挡较为严重需要重新组织商业裙房部分的建筑形体场及风压差

4 ISSUE 1 FEB / JOURNAL OF HUMAN TTLEMENTS IN WEST CHINA / 122 图9 夏季主导风向下迎风面风压图 Fig.9 summer wind pressure image of the former 图8 夏季主导风向纵剖面风速云图图10 夏季主导风向下背风面风压图 Fig.8 summer wind speed image of profile Fig.10 summer wind pressure image of the back 1.5Pa 具有良好的通风潜力但在底部裙房部分建筑迎风面遮挡较为严重需要重新组织商业裙房部分的建筑形体场及风压差 [12] 根据绿色建筑评价标准在冬季典型风速和风向条件下需要考量建筑物周围速放大系数的最大值为1.05 符合设计要求风压差的平均值约为3.1Pa 符合绿色建筑评价标准的规定 [14] 人行区风速及室外风速放大系数与风压 2.2 工况2模拟结果与优化分析差 [13] 所谓风速放大系数即建筑物周围离工况2设定为冬季工况风向为南地面高1. 5m 处最大风速与开阔地面同高偏东45 风速为2.1m/s 根据绿色建筑度风速之比在本项目的设计阶段可以看评价标准冬季工况主要判定建筑周边风到建筑周边1.5m内风速最大为2.1m/s 风 3 结语通过上述两个工况的模拟可以进行总结与归纳

2016年第1期 / 西部人居环境学刊 / 123 urban spaces[j]. Energy and Buildings, 2003(35): 95-101. [10] 中国气象局气象信息中心气象资料室清华大学建筑技术科学系. 中国建筑热环境分析专用气象数据集[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2005. [11] 江步. 绿色建筑设计方法研究[D].

5 2016年第1期 / 西部人居环境学刊 / 123 urban spaces[j]. Energy and Buildings, 2003(35): [10] 中国气象局气象信息中心气象资料室清华大学建筑技术科学系. 中国建筑热环境分析专用气象数据集[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, [11] 江步. 绿色建筑设计方法研究[D]. 武汉: 华中科技大学, [12] 林海燕, 程志军, 叶凌. 国家标准绿色建筑评价标准 GB/T 解读 [J]. 建设科技, 2014(16): [13] 万一梦, 徐蓉, 黄涛. 我国绿色建筑评价标准与美国LEED比较分析[J]. 建筑科图11 冬季季主导风向1.5m风速云图图12 冬季主导风向1.5m风压云图 Fig.11 summer wind pressure image of 1.5 m level Fig.12 winter wind pressure image of 1.5m level 学, 2009, 25(08): 6-8. [14] 唐燕. 生态住区的适宜技术研究[D]. 天津: 天津大学, [15] 黄杉. 城市生态社区规划理论与方法研究首先对于建筑周边风环境的模拟与范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, [M]. 北京: 中国建筑工业出版社优化可以利用CFD的手段进行模拟与预 [3] 马京涛, 袁朵. 绿色办公建筑创作研测并以Fluent为例介绍了数值模拟软件究以南京某绿建大厦为例[J]. 生态城图表来源的边界条件设定方法市与绿色建筑, 2011(01): 图1-2, 4-12 作者绘制其次详细解析了绿色建筑评价标 [4] 赵凤山, 聂梅生, 张雪舟, 等. 绿色低碳住准 GB/T 关于风环境模拟的区的节能优化[J]. 生态城市与绿色建筑, 清华大学出版社, 2005: 66. 判定方法并以实际项目为例进行解析 2011(01): 表1-2 作者绘制最后在设计阶段风环境优化的思路 [5] 李鹍, 余庄. 基于气候调节的城市通风角度来看中国大部分地区而言常常需道探析[J ]. 自然资源学报, (0 6 ): 要实现两个目标一是在夏季温和季和过渡季加强自然通风二是在冬季合理防 [6] 唐毅, 孟庆林. 广州高层住宅小区风环风本文的案例中讨论了在设计阶段夏季境模拟分析[J]. 西安建筑科技大学学报, 风优化的可能性即从迎风面建筑密度及 2001(04): 建筑覆盖率两个角度进行优化减少风影区提升环境质量 [15] 图3 刘念雄秦佑国. 建筑热环境[M]. 北京: [7] MURAKAMI S DEGUCHI K. New criteria for windeffects on pedestrians[j]. Wind engineering industrial aerodynamics, 参考文献 1981(01): [1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 绿色 [8] 陈宏. 建筑体型与布局对城市空间换气建筑评价标准 GB/T [S]. 北京: 效率的影响[ J ]. 武汉理工大学学报中国建筑工业出版社, (07): [2] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 中华 [9] N I KOL OP OU L OU M ST E E M E R S 人民共和国行业标准 JGJ/T 备 K. Thermal comfort and psychological 收稿日期案号J 民用建筑绿色设计规 adaptation as a guide for design ing 编辑申钰文

说明为了反映教运行的基本状态, 为校和院制定相关政策和进行教建设与改革提供据依据, 校从程资源 ( 开类别开量规模 ) 教师结构程考核等维度, 对 2015 年春季期教运行基

说明为了反映教运行的基本状态, 为校和院制定相关政策和进行教建设与改革提供据依据, 校从程资源 ( 开类别开量规模 ) 教师结构程考核等维度, 对 2015 年春季期教运行基内部资料东北师范大教运行基本状态据报告 2015 年春季期教务处 2015 年 10 月 27 日说明为了反映教运行的基本状态, 为校和院制定相关政策和进行教建设与改革提供据依据, 校从程资源 ( 开类别开量规模 ) 教师结构程考核等维度,