室外風(fēng)環(huán)境模擬計(jì)算報(bào)告123

1、新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告 新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬計(jì)算報(bào)告計(jì)算軟件：風(fēng)模擬分析軟件PKPM-CFD開(kāi)發(fā)單位：中國(guó)建筑科學(xué)研究院建研科技股份有限公司合作單位：SoftwareCradleCo.,Ltd.上海韻能建筑科技有限公司應(yīng)用版本：Ver1.002015.10.19室外風(fēng)環(huán)境模擬分析報(bào)告項(xiàng)目名稱：新項(xiàng)目項(xiàng)目地址：建設(shè)單位：設(shè)計(jì)單位：參與單位：規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)參考依據(jù)：1、綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50378-2014)2、民用建筑設(shè)計(jì)通則(GB50352-2005)3、綠色建筑評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告 一、項(xiàng)目概述計(jì)算模型概況統(tǒng)計(jì)對(duì)象統(tǒng)計(jì)值統(tǒng)計(jì)對(duì)象統(tǒng)計(jì)值申報(bào)用地面積（

2、m2）0.00建筑占地面積（m2）10000.00地上建筑面積（m2）0.00地下建筑面積（m2）0.00綠化面積（m2）0.00人行區(qū)域面積（m2）12466.66（含空地）建筑棟數(shù)（棟）4周邊建筑棟數(shù)（棟）5建筑物概況圖1建筑群平面圖，紅線內(nèi)建筑為目標(biāo)建筑建筑物名稱計(jì)算性質(zhì)建筑物底標(biāo)高（m）建筑物高度（m）3#目標(biāo)建筑0.00118.90建筑物名稱計(jì)算性質(zhì)建筑物底標(biāo)高（m）建筑物高度（m）建筑1周邊遮擋0.0011.001#目標(biāo)建筑0.00156.204#目標(biāo)建筑0.0011.002#目標(biāo)建筑0.0095.70建筑2周邊遮擋0.0010.00建筑3周邊遮擋0.0010.00建筑4周邊遮擋0

3、.0010.00建筑5周邊遮擋0.0010.00二、指標(biāo)要求針對(duì)室外風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)依據(jù)為綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50378-2014）中有關(guān)室外風(fēng)環(huán)境的條目要求。規(guī)范的評(píng)價(jià)要求綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50378-2014）中有關(guān)室外風(fēng)環(huán)境的具體要求如下：4.2.6場(chǎng)地內(nèi)風(fēng)環(huán)境有利于室外行走、活動(dòng)舒適和建筑的自然通風(fēng)。評(píng)分規(guī)則如下：1冬季典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，建筑物周圍人行區(qū)風(fēng)速低于5m/s，且室外風(fēng)速放大系數(shù)小于2,得2分；除迎風(fēng)第一排建筑外，建筑迎風(fēng)面與背風(fēng)面表面風(fēng)壓差不超過(guò)5Pa，再得1分。2過(guò)渡季、夏季典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，場(chǎng)地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)不出現(xiàn)渦旋或無(wú)風(fēng)區(qū)，得2分；50%以上可開(kāi)啟外窗室

4、內(nèi)外表面的風(fēng)壓差大于0.5Pa,得1分。模擬條件設(shè)置要求1、室外風(fēng)環(huán)境模擬的邊界條件和基本設(shè)置需滿足以下規(guī)定：1）計(jì)算區(qū)域：建筑覆蓋區(qū)域小于整個(gè)計(jì)算域面積3%；以目標(biāo)建筑為中心，半徑5H范圍內(nèi)為水平計(jì)算域。建筑上方計(jì)算區(qū)域要大于3H；H為建筑主體高度；2）網(wǎng)格劃分：建筑的每一邊人行高度區(qū)1.5m或2m高度應(yīng)劃分10個(gè)網(wǎng)格或以上；3）湍流模型選擇：標(biāo)準(zhǔn)k-模型。高精度要求時(shí)采用Durbin模型或MMK模型。三、模擬概述模擬原理簡(jiǎn)述建筑物室外通風(fēng)過(guò)程的數(shù)值模擬研究主要有節(jié)點(diǎn)法、數(shù)學(xué)模型法和計(jì)算流體力學(xué)法。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）針對(duì)某一區(qū)域或房間（計(jì)算領(lǐng)域），建立質(zhì)量、能量及動(dòng)量守恒等基本微分方程，

5、根據(jù)周邊環(huán)境，設(shè)定合理的邊界條件，然后利用劃分的風(fēng)格，對(duì)微分方程進(jìn)行離散，將微分方程離散為代數(shù)方程，通過(guò)迭代求解,得到空氣流動(dòng)狀況。采用CFD對(duì)自然通風(fēng)模擬，主要用于自然通風(fēng)風(fēng)場(chǎng)布局優(yōu)化和室內(nèi)自然通風(fēng)優(yōu)化分析。由于建筑物周圍的流動(dòng)往往是湍流，模擬中常采用標(biāo)準(zhǔn)K弋模型及其它湍流模型方程。涉及到的控制方程主要包括：連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程，K弋模型方程可以寫(xiě)成如下通用形式：該式中的Q可以是速度、湍流動(dòng)能、湍流耗散率以及溫度等。其具體表現(xiàn)形式如下表:名稱孌量連續(xù)性方程100X速度UA/=#也dx:dx+削崎舊41V速度V如=#禺即6工&韻+瓦2速度如=#-&一竺十空&Sr朗d(占I+務(wù)廣湍流動(dòng)

6、能k:?匸十G-ps湍流耗散5溫度T壬十亙Pr新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告 J=0.08+5”-dut6&:JJ，G嚴(yán)饑邑?耳=也二crrdyClf=1.42，Clr=L6S；=tauh=0.S5；儒+2.3929a；+23929總計(jì)算其中0=1-。如果嚴(yán)曲；則氣=広=1.393衛(wèi)一=竺2辿二空2乂蘭其中并=弧蟲(chóng)=4一兀0=0012風(fēng)速放大系數(shù)計(jì)算公式風(fēng)速放大系數(shù)=V2/V1vi=vo（i.s/ioy/n式中：VO：10米高度開(kāi)闊地的風(fēng)速，即工況風(fēng)速；V1:1.5米高度開(kāi)闊地的風(fēng)速；V2:人行區(qū)1.5米處最大風(fēng)速；n:由項(xiàng)目所處的環(huán)境類型決定。該項(xiàng)目所處的環(huán)境類型是大城市中

7、心1/n=0.28計(jì)算工況設(shè)置表工況名季節(jié)風(fēng)向風(fēng)向（中文）風(fēng)速（m/s）頻率（）值來(lái)源冬季工況冬季N北6.623.0暖通規(guī)范夏季工況夏季S南4.617.0暖通規(guī)范過(guò)渡季工況過(guò)渡季S南4.617.0暖通規(guī)范用戶設(shè)置計(jì)算目標(biāo)表工況名風(fēng)速過(guò)大控制不產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)與旋渦區(qū)建筑迎背風(fēng)面壓差控制外窗內(nèi)外表面壓差控制風(fēng)速要求應(yīng)達(dá)標(biāo)面積比風(fēng)速要求不出現(xiàn)無(wú)風(fēng)的面積比無(wú)旋渦的面積比壓差要求應(yīng)達(dá)標(biāo)面積比壓差限值應(yīng)達(dá)到的面積比（個(gè)數(shù)比）冬季工況5m/s95%不判斷不判斷不判斷0lm/s95%95%不判斷不判斷05pa50%過(guò)渡季工況不判斷不判斷0lm/s95%95%不判斷不判斷05pa50%3.5計(jì)算范圍及網(wǎng)格大小設(shè)置圖

8、2計(jì)算域與網(wǎng)格劃分設(shè)置計(jì)算域設(shè)置計(jì)算域劃分實(shí)際模型大?。t線）標(biāo)準(zhǔn)要求最小計(jì)算域大小實(shí)際計(jì)算域大小長(zhǎng)X(m)196.2781.0(5H)784.6寬Y(m)155.5781.0(5H)781.0高Z(H)(m)156.2468.6(3H)624.8網(wǎng)格劃分設(shè)置網(wǎng)格設(shè)置項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求本項(xiàng)目設(shè)置總網(wǎng)格個(gè)數(shù)（萬(wàn)）無(wú)要求86最小網(wǎng)格尺寸（mXmXm）無(wú)要求1.0mX1.0mX1.0m新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告 網(wǎng)格設(shè)置項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求本項(xiàng)目設(shè)置最大網(wǎng)格尺寸(mXmXm)無(wú)要求30mX30mX30m3.6參與迎背風(fēng)面壓差判斷的建筑設(shè)置冬季工況工況參與建筑風(fēng)壓壓差判斷的

9、建筑列表圖3參與風(fēng)壓判斷的建筑物(紅色為參與判斷建筑物)參與建筑迎背風(fēng)面風(fēng)壓差判斷的建筑物名稱未參與建筑迎背風(fēng)面風(fēng)壓差判斷的建筑物名稱3#、1#、4#、2#建筑1、建筑2、建筑3、建筑4、建筑5四、模擬結(jié)果冬季工況的模擬結(jié)果冬季工況自然通風(fēng)的基本情況：冬季、北向、平均風(fēng)速6.60m/s。冬季工況的人行活動(dòng)區(qū)域風(fēng)速計(jì)算結(jié)果（1）整個(gè)計(jì)算區(qū)域風(fēng)速結(jié)果圖4冬季工況整個(gè)計(jì)算域1.5m處風(fēng)速原始云圖冬季工況計(jì)算區(qū)域風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表風(fēng)速范圍（m/s）該風(fēng)速范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積5）占總面積百分比（）03.85287.3042.43.87.65614.1345.07.611.11565.2312.62）人行活動(dòng)區(qū)域

10、的風(fēng)速結(jié)果圖5冬季工況人行區(qū)域1.5m風(fēng)速云圖冬季工況人行活動(dòng)區(qū)域風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表風(fēng)速范圍（m/s）該風(fēng)速范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（mJ人行活動(dòng)區(qū)域總面積（tf）占總面積百分比（）057272.3212466.6658.355194.3412466.6641.7匯總風(fēng)速5m/s的面積比=58.3%圖6冬季工況1.5m風(fēng)速達(dá)標(biāo)示意圖注：綠色代表風(fēng)速5.0m/s,紅色代表風(fēng)速三5.0m/s冬季工況在人行活動(dòng)區(qū)域最大風(fēng)速判斷表工況季節(jié)實(shí)際計(jì)算值限值人行區(qū)風(fēng)速最大值(m/s)風(fēng)速達(dá)標(biāo)的面積比例人行區(qū)最大風(fēng)速限值(m/s)風(fēng)速達(dá)標(biāo)的面積比例限值冬季11.058.3%5.095.0%判斷人行區(qū)風(fēng)速5.0m/s的面積

11、比例為58.3%,故未達(dá)到“建筑周圍人行區(qū)風(fēng)速5.0m/s的面積比例95.0%”的要求冬季工況的風(fēng)速放大系數(shù)計(jì)算結(jié)果圖7冬季工況風(fēng)速放大系數(shù)達(dá)標(biāo)圖冬季工況風(fēng)速放大系數(shù)判斷表工況季節(jié)計(jì)算條件實(shí)際計(jì)算值限值10米高處工況風(fēng)速V0(m/s)1.5米高處開(kāi)闊地的風(fēng)速V1(m/s)1.5米高處考察區(qū)域的最大風(fēng)速V2(m/s)風(fēng)速放大系數(shù)風(fēng)速放大系數(shù)限值冬季6.63.9（實(shí)值11.0（實(shí)值2.82.0新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告 l23.880)11.029,上圖黃線圈內(nèi)）判斷風(fēng)速放大系數(shù)為2.8,未達(dá)到“室外風(fēng)速放大系數(shù)2.0”的要求注：vl=6.60*0.1

12、5P.28=3.880風(fēng)速放大系數(shù)=v2/v1=11.029/3.880=2.8冬季工況的建筑風(fēng)壓計(jì)算結(jié)果圖8冬季工況迎風(fēng)面風(fēng)壓圖圖9冬季工況背風(fēng)面風(fēng)壓圖冬季工況建筑迎背風(fēng)面壓差數(shù)值表建筑名稱建筑迎風(fēng)面平均風(fēng)壓（Pa）建筑背風(fēng)面平均風(fēng)壓（Pa）建筑迎背風(fēng)面的平均風(fēng)壓壓差（Pa）3#12.5-28.941.41#24.0-16.240.24#16.513.33.22#23.7-47.270.9匯總有3棟建筑不滿足壓差5.0的要求冬季工況建筑迎背風(fēng)面壓差判斷表工況季節(jié)建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差的最大值（Pa）建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差限值（Pa）冬季70.95.0判斷所有建筑的迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓的壓差值

13、均不大于限值，故達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求冬季工況判斷匯總表指標(biāo)限值實(shí)際計(jì)算值規(guī)范限值人行區(qū)最大風(fēng)速（m/s）11.05.0風(fēng)速放大系數(shù)2.82.0未出現(xiàn)無(wú)風(fēng)的面積比（）未出現(xiàn)漩渦的面積比（）建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差的最大值（Pa）70.90.112360.0012466.6699.1不屬于無(wú)風(fēng)匯總未產(chǎn)生無(wú)風(fēng)面積比=99.1%，超過(guò)95.0%,故認(rèn)為未產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)圖11夏季工況1.5m處風(fēng)速矢量示意圖夏季工況旋渦區(qū)數(shù)值表旋渦半徑（m）該半徑范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（mJ人行活動(dòng)區(qū)域總面積（mJ占總面積百分比（%）備注無(wú)漩渦12466.6612466.66100%無(wú)漩渦有漩渦0.0012466.660%有漩渦匯總

14、未產(chǎn)生旋渦面積比=100.0%，超過(guò)95.0%,故認(rèn)為未產(chǎn)生旋渦區(qū)夏季工況無(wú)風(fēng)區(qū)旋渦區(qū)判斷表工況季節(jié)實(shí)際計(jì)算值限值人行區(qū)總面積（mJ不屬于無(wú)風(fēng)的面積（m）不屬于無(wú)風(fēng)的面積無(wú)旋渦的面積（mJ無(wú)旋渦的面積比例不屬于無(wú)風(fēng)的面積比限值無(wú)旋渦的面積比限值夏季12466.6612344.9999.0%12466.66100.0%95.0%95.0%判斷未產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)面積比例為99.0%，達(dá)到了“場(chǎng)地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)面積比95.0%”的要求；未產(chǎn)生旋渦區(qū)面積比例為100.0%，達(dá)到了“場(chǎng)地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生渦旋面積比95.0%”的要求。夏季工況判斷匯總表指標(biāo)限值實(shí)際計(jì)算值規(guī)范限值人行區(qū)最大風(fēng)速（m/s

15、）風(fēng)速放大系數(shù)未出現(xiàn)無(wú)風(fēng)的面積比（）99.0%95.0%新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告 未出現(xiàn)漩渦的面積比（）100.0%95.0%建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差的最大值（Pa）窗口內(nèi)外表面壓差達(dá)標(biāo)的面積比（%）50.0%判斷最大風(fēng)速判斷無(wú)要求無(wú)風(fēng)區(qū)旋渦區(qū)判斷未產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)面積比例為99.0%,達(dá)到了“場(chǎng)地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)面積比95.0%”的要求；未產(chǎn)生旋渦區(qū)面積比例為100.0%，達(dá)到了“場(chǎng)地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生渦旋面積比95.0%”的要求。風(fēng)速放大系數(shù)判斷無(wú)要求建筑風(fēng)壓判斷無(wú)要求窗口風(fēng)壓壓差判斷4.3過(guò)渡季工況的模擬結(jié)果過(guò)渡季工況自然通風(fēng)的基本情況：過(guò)渡季、南向、平均風(fēng)速4

16、.60m/s。4.3.1過(guò)渡季工況的無(wú)風(fēng)區(qū)與旋渦區(qū)計(jì)算結(jié)果圖12過(guò)渡季工況1.5m處無(wú)風(fēng)區(qū)示意圖過(guò)渡季工況無(wú)風(fēng)區(qū)數(shù)值表風(fēng)速范圍（m/s）該風(fēng)速范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（mJ人行活動(dòng)區(qū)域總面積（m）占總面積百分比（%）備注00.1106.6612466.660.9屬于無(wú)風(fēng)0.112360.0012466.6699.1不屬于無(wú)風(fēng)匯總未產(chǎn)生無(wú)風(fēng)面積比=99.1%，超過(guò)95.0%,故認(rèn)為未產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)圖13過(guò)渡季工況1.5m處風(fēng)速矢量示意圖過(guò)渡季工況旋渦區(qū)數(shù)值表旋渦半徑（m）該半徑范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（mJ人行活動(dòng)區(qū)域總面積5）占總面積百分比（%）備注無(wú)漩渦12466.6612466.66100%無(wú)漩渦有漩

17、渦0.0012466.660%有漩渦匯總未產(chǎn)生旋渦面積比=100.0%，超過(guò)95.0%,故認(rèn)為未產(chǎn)生旋渦區(qū)過(guò)渡季工況無(wú)風(fēng)區(qū)旋渦區(qū)判斷表工況季節(jié)實(shí)際計(jì)算值限值人行區(qū)總面積（mJ不屬于無(wú)風(fēng)的面積（m）不屬于無(wú)風(fēng)的面積無(wú)旋渦的面積（mJ無(wú)旋渦的面積比例不屬于無(wú)風(fēng)的面積比限值無(wú)旋渦的面積比限值過(guò)渡季12466.6612344.9999.0%12466.66100.0%95.0%95.0%判斷未產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)面積比例為99.0%，達(dá)到了“場(chǎng)地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)面積比95.0%”的要求；未產(chǎn)生旋渦區(qū)面積比例為100.0%，達(dá)到了“場(chǎng)地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生渦旋面積比95.0%”的要求。過(guò)渡季工況判斷匯總表指標(biāo)限值實(shí)際計(jì)算值規(guī)范限值人行區(qū)最大風(fēng)速（m/s）風(fēng)速放大系數(shù)未出現(xiàn)無(wú)風(fēng)的面積比（）99.0%95.0%未出現(xiàn)漩渦的面積比（）100.0%95.0%建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差的最大值（Pa）窗口內(nèi)外表面壓差達(dá)標(biāo)的面積比（%）50.0%判斷最大風(fēng)速判斷無(wú)要求無(wú)風(fēng)區(qū)旋渦區(qū)判斷未產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)面積比例為99.0%,達(dá)到了“場(chǎng)地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生無(wú)風(fēng)區(qū)面積比95.0%”的要求；未產(chǎn)生旋渦區(qū)面積比例為100.0%，達(dá)到了“場(chǎng)地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生渦旋面