柳州市某住宅小區(qū)風(fēng)環(huán)境模擬分析

【摘 要】 介紹柳州市某小區(qū)的工程概況，采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法，對住宅小區(qū)內(nèi)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算與分析。指出了小區(qū)內(nèi)建筑分布與風(fēng)場的關(guān)系，為柳州地區(qū)住宅小區(qū)建筑布局的規(guī)劃建設(shè)提供指導(dǎo)和優(yōu)化途徑。

【關(guān)鍵詞】 柳州；住宅小區(qū)；風(fēng)環(huán)境模擬；數(shù)值模擬；建筑分布

【Abstract】Introduction of a district in Liuzhou， the general situation of the project， using the method of computational fluid dynamics， air environment of residential district in the numerical calculation and analysis. Point out the area of a building distribution and wind field， for the Liuzhou area residential building layout planning and construction to provide means to guide and optimize.

【Key words】Liuzhou； residential district； wind environment simulation； numerical simulation； building distribution

1、概況

該小區(qū)位于柳州市位于柳州市城中區(qū)，由四棟高層住宅組成，其中1#樓建筑高度49.95m，2#～4#樓的建筑高度均為47.75m。

住宅小區(qū)風(fēng)環(huán)境是城市區(qū)域微熱環(huán)境的重要組成部分，不僅具有一般城市風(fēng)環(huán)境的復(fù)雜性，還有其自身的獨(dú)特性。城市住宅小區(qū)風(fēng)環(huán)境狀況將直接影響居民的日常生活及居住建筑能耗，南方地區(qū)運(yùn)用合理的風(fēng)環(huán)境布局有利于室內(nèi)的自然通風(fēng)，還可以提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。

2、模型的建立

2.1 氣候條件

柳州市地處桂中北部，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，影響柳州市的大氣環(huán)流主要是季風(fēng)環(huán)流，夏半年盛行偏南風(fēng)，高溫、高濕、多雨，冬半年盛行偏北風(fēng)，寒冷、干燥、少雨。夏長冬短、雨熱同季，光、溫、水氣候資源豐富，但地區(qū)差異較大，北部各縣具有較明顯的山地氣候特征。太陽輻射量年平均為95～110千卡/平方厘米，南部多于北部，一年中以7～8月最高，1～2月最低。日照時(shí)數(shù)平均1250～1570小時(shí)。氣溫自北向南漸增，年平均氣溫北部18.1～19.4℃，其余20.1～20.7℃，年際變化北部小于中、南部，最高年與最低年相差1.3～2.0℃。最冷月1月平均氣溫7.2～10.4℃，歷史上極端最低溫度為-2.5～-5.8℃，高寒山區(qū)可達(dá)-8℃以上。最熱月7月平均氣溫27.2～28.9℃，歷史上極端最高氣溫為38.6～39.5℃。年總積溫5700～6800℃，南北相差1100℃。年總降雨量1345～1940毫米，但地區(qū)分布和季節(jié)變化很大。雨季一般始于四月下旬，終于9月上旬初，這期間降水量占全年降水量的70%以上。雨量分布，北部多于南部，山區(qū)多于平原，融水縣貝江流域?yàn)榱菔械囊粋€(gè)多雨中心，年降水量可達(dá)2000毫米以上。多年平均蒸發(fā)量1600～1700毫米，自南向北漸減，南部超過1700毫米，大于降水量，為半濕半干狀態(tài)，而北部的降水量多超過蒸發(fā)量，氣候濕潤。冬季為北北西風(fēng)向（337.5°），參考高度處（h=10m）平均風(fēng)速1.7m/s。夏季為正南風(fēng)（90°），參考高度處（h=10m）平均風(fēng)速2.1m/s。

2.2 模型圖

本報(bào)告采用CFD的方法對建筑周圍風(fēng)環(huán)境狀況進(jìn)行模擬評價(jià)，采用英國帝國理工大學(xué)開發(fā)的CFD軟件PHOENICS，它也是世界上第一套商業(yè)CFD軟件，其準(zhǔn)確性獲得了不同領(lǐng)域的驗(yàn)證。

將建筑模型導(dǎo)入CFD計(jì)算軟件PHOENICS進(jìn)行三維流動(dòng)數(shù)值模擬從而得到建筑周邊的流場和建筑表面的壓力分布，計(jì)算結(jié)果經(jīng)網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證。為了簡化建模，對模型做了適當(dāng)?shù)暮喕雎粤瞬糠謱︼L(fēng)壓分布影響較小的部件。

3、數(shù)值計(jì)算與分析

3.1 模擬參數(shù)的設(shè)定

（二）室內(nèi)條件設(shè)置

3.1.3 建模

采用CFD（Computational Fluid Dynamics 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）的方法對建筑的風(fēng)環(huán)境狀況進(jìn)行模擬評價(jià)。

依據(jù)設(shè)計(jì)院提供建筑平面圖，在AUOTOCAD模式下進(jìn)行拉伸，形成三維模型實(shí)體，建筑平面尺寸及立面高度按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸。

項(xiàng)目四棟樓中標(biāo)準(zhǔn)層均為一致，故室內(nèi)只設(shè)計(jì)一套標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)行模擬分析。

3.2 室外風(fēng)環(huán)境的模擬分析

3.2.1 風(fēng)速模擬

根據(jù)柳州地區(qū)氣候特點(diǎn)和項(xiàng)目所處位置，且根據(jù)《綠色建筑綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)條目內(nèi)容，按季節(jié)風(fēng)向進(jìn)行風(fēng)環(huán)境模擬，分兩種工況進(jìn)行：

一、室外風(fēng)環(huán)境模擬

4、結(jié)論

經(jīng)以上分析，得到如下結(jié)論：

1、從圖2和圖3可清晰得到項(xiàng)目室外冬季及夏季主導(dǎo)風(fēng)向的環(huán)境條件下，評價(jià)對象某住宅小區(qū)周圍的人行空間的1.5m行人高度風(fēng)速均在5m/s以下。冬季風(fēng)速放大系數(shù)均不大于2，風(fēng)速較舒適，且不影響室外活動(dòng)的舒適性及建筑通風(fēng)。

2、從圖4和圖5可清晰得到項(xiàng)目室外冬季及夏季主導(dǎo)風(fēng)向的環(huán)境條件下，評價(jià)對象某住宅小區(qū)周圍的人行空間的1.5m行人高度壓強(qiáng)差均在5Pa以下，較適宜室外活動(dòng)。

3、從室內(nèi)風(fēng)速以及壓強(qiáng)圖中得到，在整個(gè)室內(nèi)不會(huì)形成無風(fēng)區(qū)或渦旋區(qū)，不會(huì)嚴(yán)重的阻礙空氣流動(dòng)，影響室外散熱和污染物消散。

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