紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

一、研究背景住區(qū)微環(huán)境環(huán)境是指圍繞人體的空間，及其中可以直接、間接影響人們生活和發(fā)展的各種自然因素的總體。在這其中，城鎮(zhèn)人口密度最大、人員停留時間最長的住區(qū)微環(huán)境，則更是對人們的日常生活有著直接而重要的影響。主要包括住區(qū)熱濕環(huán)境和風環(huán)境兩個部分。

數(shù)值模擬方法數(shù)值模擬方法不受時間空間限制、廣泛適用于對住宅區(qū)的分析研究，具有重要的現(xiàn)實價值。使用數(shù)值模擬方法對住區(qū)風環(huán)境進行預(yù)測評價，對優(yōu)化小區(qū)規(guī)劃與建筑設(shè)計有重要的指導(dǎo)意義。紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

一、研究背景

住區(qū)風環(huán)境的評價及其標準

“根據(jù)當?shù)氐娘L玫瑰圖，對風環(huán)境進行典型氣象條件的模擬預(yù)測，優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計方案。達到：

(1)在建筑物周圍行人區(qū)1.5m處風速小于5m/s；

(2)冬季保證建筑物前后壓差不大于5Pa；

(3)夏季保證75%以上的板式建筑前后保持1.5Pa左右的壓差，避免局部出現(xiàn)旋渦和死角，從而保證室內(nèi)有效的自然通風?！?/p>

－－－“中國生態(tài)住宅技術(shù)評估手冊（2003版）”紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

二、研究概要研究內(nèi)容和目的(1)通過實驗測量驗證數(shù)值模擬方法研究小區(qū)風環(huán)境的可靠性，并討論應(yīng)用于實際工程問題的可能性；(2)通過對紫荊公寓住區(qū)的數(shù)值模擬分析，對紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境進行總體的評價；研究采用數(shù)值模擬方法進行住區(qū)風環(huán)境研究采用的方法是CFD技術(shù)。PHOENICS該軟件由英國帝國理工學(xué)院CHAM研究所開發(fā)，實踐應(yīng)用證明，其分析結(jié)果具有比較好的可靠性。紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

二、研究概要紫荊公寓住區(qū)概況范圍包括紫荊1-13號樓、紫荊園食堂、在建的研究生公寓以及繼續(xù)教育學(xué)院公寓和留學(xué)生公寓；紫荊1～11號樓高25m；紫荊園高20m；研究生樓高50m，六座在建中的繼續(xù)教育學(xué)院留學(xué)生公寓為35m；紫荊公寓住區(qū)面積較大、容積率較高、建筑布局和結(jié)構(gòu)多樣，在民用住區(qū)中有一定的代表性；而這個區(qū)域周圍有比較開闊的區(qū)域，受周圍環(huán)境影響較小，也使得對問題的描述較為簡單。因此，使用紫荊公寓住區(qū)來進行以上研究是有一定價值的。紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

二、研究概要紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

三、風環(huán)境模擬方法研究－討論研究對象的簡化(1)忽略周圍建筑對其風場；(2)忽略住區(qū)內(nèi)草木對風場的影響；(3)忽略建筑物本身的的特殊形狀；而紫荊各樓底層的架空結(jié)構(gòu)，則通過空洞來近似表達。

邊界條件

梯度風模型

標準k-ε模型

紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

三、風環(huán)境模擬方法研究－研究過程Step1預(yù)模擬(西南風工況)速度大小

有比較典型的風速數(shù)值速度方向

方向穩(wěn)定且易于判斷測量方便

周圍環(huán)境的影響紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

三、風環(huán)境模擬方法研究－研究過程Step2現(xiàn)場實測儀器準備

熱球風速儀和同方自計儀

擬合誤差曲線實地測量

以上得到的四個關(guān)鍵點

來流梯度風紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

三、風環(huán)境模擬方法研究－研究過程

Step3數(shù)據(jù)處理和對實際工況的模擬實地測值和修正結(jié)果模擬結(jié)果紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

三、風環(huán)境模擬方法研究－研究過程Step4實測結(jié)果和模擬結(jié)果比較分析從表中可見，誤差在允許的誤差范圍以內(nèi)；而從圖上，兩組數(shù)據(jù)趨勢基本一致?？梢奀FD模擬結(jié)果是符合實際情況的，在反映客觀事實上具有一定的可靠性和準確性。紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

三、風環(huán)境模擬方法研究－結(jié)論數(shù)值模擬方法在預(yù)測實際住區(qū)風場時有較好的準確性和可靠性；因此，采用這種方法研究住區(qū)室外風環(huán)境是可能的。理論上，更精細的網(wǎng)格、更長的計算時間能夠得到更符合實際情況的模擬結(jié)果。在本工況的模擬中，整個區(qū)域大小為700×580×50m，采用網(wǎng)格數(shù)為150×120×20，則得到較好的結(jié)果所需時間約為30h。而考慮到實際工程應(yīng)用中遇到的問題可能精度要求較低且看重經(jīng)濟效益，因此可以考慮在一定范圍內(nèi)減小網(wǎng)格密度。在實際工程應(yīng)用中，需要根據(jù)不同的問題、不同的精度要求來選擇網(wǎng)格密度甚至選用其他模型，以實現(xiàn)解決問題和方法經(jīng)濟合理的平衡。紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境評價－南風南風為北京夏季的主導(dǎo)風向，來流風速按統(tǒng)計數(shù)據(jù)設(shè)為10m高處為3m/s。分析的主要內(nèi)容為(1)室外人員活動區(qū)域的風速分析

1.5m高度速度不超過5m/s(2)建筑自然通風的風壓分析

75%以上的建筑前后保持1.5Pa左右的壓差(3)室外環(huán)境的通風效果分析局部沒有明顯旋渦和死角

紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境評價－南風室外人員活動區(qū)域的風速分析最大速度為5m/s左右，基本不會造成人體不適和行動不便。紫荊園底層架空紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境評價－南風建筑自然通風的風壓分析

(1.5m高處壓力場圖)

紫荊1、4、8、11號樓以及靠南的繼教學(xué)院公寓研究生公寓紫荊2、3、5、6紫荊園紫荊10、12、13等樓紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境評價－南風室外環(huán)境的通風效果分析整個區(qū)域基本風速都在1~5m/s之間研究生樓北側(cè)風速在0.5m/s以下改善措施是在建筑底部設(shè)架空層

紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境－綜合評價總體上紫荊住區(qū)有比較好的風環(huán)境，主要體現(xiàn)在：(1)典型的風速作用下沒有出現(xiàn)明顯的局部速度高于5m/s的區(qū)域。(2)冬季大部分建筑物前后壓差不大于5Pa，有利于冬季的節(jié)能；(3)夏季大部分建筑前后保持1.5Pa左右或以上的壓差，通風條件較好；(4)夏季紫荊公寓住區(qū)內(nèi)部基本沒有有大面積局部旋渦和死角，極少數(shù)局部漩渦也在住區(qū)邊界附近，對整個住區(qū)影響不大。紫荊公寓地區(qū)的設(shè)計從風環(huán)境的角度來看比較成功；進一步改善：種植高大喬木紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

五、研究總結(jié)研究解決的問題使用實驗分析驗證了數(shù)值模擬可靠性，闡述了應(yīng)用于實際工程問題的一些要點；以紫荊公寓住區(qū)為例，闡述了使用數(shù)值模擬方法來預(yù)測評價小區(qū)風環(huán)境的基本方法。進一步研究需要解決的問題(1)對研究對象更精確的描述；(2)提高測量和計算的精度；(3)對模擬方法進行更深入的研究；(4)將住區(qū)風環(huán)境和熱濕環(huán)境結(jié)合研究，并考慮污染物排放等問題；(5)給出實際工程中對住區(qū)微環(huán)境評價的標準和方法。Thanksforyourattention!紫荊公寓住區(qū)風環(huán)境研究

儀器和標定轉(zhuǎn)速12.545酒精微壓計示數(shù)/mmHg柱0.160.531.191.67由壓強求得的實際風速m/s1.62.934.395.2341示數(shù)值m/s0.721.693.574.63誤差值×100%-55.00%-42.32%-18.68%-10.96%351示數(shù)值m/s0.691.613.244.75誤差值×100%-56.88%-45.05%-26.20%-8.65%412示數(shù)值m/s0.752.233.945.23誤差值×100%-53.13%-23.89%-10.25%0.58%414示數(shù)值m/s0.752.224.075.5誤差值×100%-53.13%-24.23%-7.29%5.77%420示數(shù)值m/s0.772.213.935.27誤差值×100%-51.88%-24.57%-10.48%1.35%風速儀誤差曲線

風速計420相對誤差曲線實地測量－四個關(guān)鍵點和來流風預(yù)模擬結(jié)果1.5m高處速度場矢量圖實驗測量值－研究時間段驗證模擬結(jié)果使用實驗測得的來流風速Zg=16，Ug=3.6m進行數(shù)值模擬，結(jié)果如下(1.5m高度即風速儀的測量高度)：疏密網(wǎng)格下模擬