莆田國際珠寶產業(yè)園西區(qū)6綜合配套辦公工程項目-室外風環(huán)境模擬分析報告

1、莆田國際珠寶產業(yè)（西）6#綜合配套（辦公）工程項目室外風環(huán)境模擬分析： 傳真：地址：區(qū)園目錄1. 模擬概述11.1.1.2.1.3.1.4.項目概況1風環(huán)境簡述3參考依據4評價說明42. 技術路線52.1.2.2.2.3.2.4.2.5.2.6.分析方法5湍流模型6幾何模型7參數設置9氣候狀況11模擬工況113. 模擬結果123.0. 工況 1（冬季；風向 NNW；風速 3.0 m/s）123.2. 工況 2（夏季；風向 SSE；風速 3.0 m/s）17結果分析21評分判斷22莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目室外風環(huán)境模擬分析1. 模擬概述1.1. 項目概況項目概況本項

2、目為莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目。位于莆田市荔城區(qū)北高鎮(zhèn)埕頭村，東臨規(guī)劃路，西臨次六路，南臨支七路。建設用地面積為 5400.97m2，總建筑面積為 48113.83m2，結構體系為框筒結構。本工程由1#、2#兩棟樓組成，其中 1#樓為地上 5 層，1 層，建筑至頂層屋面高度為23m（不含女兒墻），總規(guī)劃建筑高度為 26.9m（含女兒墻）；2#樓為地上 26 層，1 層，建筑至頂層屋面高度為 99.65m（不含女兒墻），總規(guī)劃建筑高度為108.3m（含女兒墻）。1#、2#樓室內均以為主，為產業(yè)園區(qū)配套辦公建筑。莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目的設

3、計效果如錯誤!未找到源。所示，總平面布局如圖 2 所示。圖 1莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目效果圖（紅線區(qū)域）圖 2莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）總平面布局圖（紅色虛線區(qū)域）1.2. 風環(huán)境簡述建筑群和高大建筑物會顯著改變城市近地面層風場結構。近地風的狀況與建筑物的外形、尺寸、建筑物之間的相對位置以及周圍地形地貌有著很復雜的關系。在有較強來流時，建筑物周圍某些地區(qū)會出現(xiàn)強風；如果這些強風區(qū)出現(xiàn)在建筑物適、甚至帶來、通道、露臺等行人頻繁活動的區(qū)域，則可能使行人感到不舒，形成惡劣的風環(huán)境問題。在一般的氣候條件下，他們直接影響著城市環(huán)境的小氣候和環(huán)境的舒適性；

4、一旦遇到大風，這種影響往往會變成，使建筑外墻局部的玻璃幕墻、窗扇、雨棚等受到破壞，威脅著室內外的安全。建筑合理布局是改善室外行人區(qū)熱舒適的關鍵；主要是避免在寒冷冬季室外行人區(qū)風速（西北況下），如風巷效應，同時在與西北風垂直方向最好增加裙房，加大底座尺寸，避免沖刷效應和邊角效應等，如圖2 所示。圖 2室外空氣與建筑之間所產生的效用示意圖統(tǒng)計顯示：在建筑周圍行人區(qū)，若平均風速 V5 m/s 的出現(xiàn)頻率小于10 %，行人不會抱怨（在 10 %大況下建筑周圍行人區(qū)風速小于 5m/s，即可認為建筑周圍行人區(qū)是舒適的）；頻率在 10 %20 %之間，抱怨將增多；頻率大于 20 %，則應采取補救措施以減小風

5、速。另外，行人在風速分布不均區(qū)域活動時，若在小于 2 m 的距離內平均風速變化達 70 %，即從低風速區(qū)突然進入高風速區(qū)，人對風的適應能力將大減。因此在設計階段，應對建筑物的室外風環(huán)境做出評價，分析建筑之間位置關系對室外風環(huán)境的影響。同時，室外風環(huán)境深刻影響建筑室內風環(huán)境，特別對建筑防風與自然通風有著決定性影響。冬季建筑防風，有效減少氣流滲透，降低采暖能耗，而夏季與過渡季節(jié)的自然通風則能降低建筑空調能耗。自然通風主要有以下 3 種作用：舒適通風、降溫通風、健康通風。通過通風增加人的舒適度，從而提高人體熱舒適感覺；通過建筑周圍氣流將建筑周邊以及房間里的熱量散發(fā)到空氣中去；同時通過通風，為室內提供

6、新鮮空氣，降低室內濃度。建筑室外風環(huán)境模擬分析，主要考慮室外風場以及室外風環(huán)境對室內環(huán)境影響兩方面內容。1.3. 參考依據莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目室外風環(huán)境模擬主要參考資料為：福建省綠色建筑評價標準DBJ/T 13-118-2014民用建筑設計通則GB 50352-2005建筑結構荷載規(guī)范GB 50009-2012民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范GB 50736-2012委托方提供的莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目總平面圖、建筑設計圖紙、建筑效果圖等圖紙資料委托方提供的其他相關資料1.4. 評價說明莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦

7、公）工程項目參評綠色建筑，福建省綠色建筑評價標準DBJ/T 13-118-2014 第 4.2.6 條針對建筑室外風環(huán)境狀況提出了評分要求：“4.2.6 場地內風環(huán)境有利于室外行走、活動舒適和建筑的自然通風，評價總分值為 6 分，評分規(guī)則如下：1在冬季典型風速和風向條件下，建筑物周圍人行區(qū)風速小于 5m/s，且室外風速放大系數小于 2，得 1 分；過渡季、夏季典型風速和風向條件下，場地內人活動區(qū)不出現(xiàn)渦旋或無風區(qū)，得 3 分；除迎風第一排建筑外，建筑迎風面與背風面表面風壓差不大于 5Pa，得 1分過渡季、夏季 50%以上可開啟外窗室外表面的風壓差大于 0.5Pa，得 1分。莆田國際珠寶產業(yè)園（

8、西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目位于莆田市，屬于暖地區(qū)。對項目內參評建筑周邊風環(huán)境狀況的評價主要從室外風場分布情況及室外風環(huán)境對室內兩方面內容通過流場、風速、風壓三個進行分析。2. 技術路線主要對莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目室外風場分布狀況及其對室內自然通風的影響進行分析，評價本項目對應福建省綠色建筑評價標準DBJ/T 13-118-2014 第 4.2.6 條的得分情況。2.1. 分析方法建筑物室外風環(huán)境的評價方法目前主要采用的方法有風洞試驗、網絡法及數值計算方法。風洞試驗是當前建筑室外風環(huán)境及風工程領域使用的主要方法，它是通過制作實際建筑物的縮尺模型在大氣邊界層

9、風洞中進行的，通過必要段產生類似于實際建筑周圍的風場，然后通過布置在模型表面及其周圍的試驗儀器測量風速、風壓等相關數據，當前內容已經涵蓋了建筑物在不同地貌下以及各種體型的建筑的風壓風速分布以及不同高度比和相對位置的變化所產生的相互干擾影響。但是風洞試驗也存在著諸如模型制作費時費力，試驗周期較長，難以同時不同的建筑設計方案等缺點，而且縮小尺寸的試驗模型并不總是能反映全比例結構的各方面特征，另外，在測點布置、同步測壓等一系列問題上也有很多不足有待解決。網絡法是從宏觀角度對自然通風進行分析，主要用于自然通風建筑設計初期的風量。它利用質量、能量守恒等方程計算風壓和熱壓作用下的自然通風量。但由于網絡法不

10、考慮房間內部的空氣形態(tài)對自然通風效果的影響，所以無法給出房間內部的空氣詳細情況分析。近年來隨著計算機技術的飛速發(fā)展，數值計算已成為評價方法的主流。而通風過程的數值模擬主要有節(jié)點法、數學模型法和計算流體力學法。計算流體力學（CFD）法因其快速簡便、準確有效、成本較工程問題得到使用，并逐漸成為有效的處理工程問題優(yōu)點在越來越多的在段，受到廣泛認可。CFD 模擬是從微觀角度，針對某一區(qū)域或房間，利用質量、能量及動量守恒等基本方程對流場模型進行求解，分析其空氣狀況。采用 CFD 對自然通風模擬，主要用于自然通風風場布局優(yōu)化和室內流場分析，以及對象中庭這類高大空間的流場模擬，通過 CFD 提供的直觀詳細的

11、信息，便于設計者對特定的房間或區(qū)域進行通風策略調整，使之更有效的實現(xiàn)自然通風。采用 CFD對莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目周邊風環(huán)境進行模擬，中綜合考慮流場、風速、風壓三個，對莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目周邊的風環(huán)境狀況進行分析評價，并進一步為其室內自然通風適用性及舒適性分析提供參考數據。2.2. 湍流模型模擬中采用標準- 模型求解莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目周邊的風環(huán)境狀況，涉及到的控制方程主要包括：連續(xù)性方程、動量方程、能量方程，可以寫成如下通用形式：名稱變量主要以不影響建筑群邊界氣流為準，建筑到各邊界的距離均為

12、400 m 以上，確定設置外場計算尺寸為 1450 m710 m400 m（長寬高），模型及網格效果分別如圖3、圖4 所示。圖 3莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目模型效果圖表 2莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑模型網格劃分情況計算域劃分實際模型大?。t線）標準要求計算域大小實際計算域大小長 X （m）268540（5H）1000寬 Y （m）224540（5H）1000高 Z（H） （m）108324（3H）400網格設置項本項目設置Z 軸 02.0 米網格層數10總網格個數（萬）1356124最小網格尺寸（m m m）0.1m 0.1m 0.1

13、m圖 4莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目網格效果圖2.4. 參數設置1) 來流邊界條件建筑來流方向風速為均勻分布，不同高度平面上的來流風速大小沿建筑高度方向按梯度遞增。模擬分析時按大氣邊界層理論設置來流風速，不同地形的風速梯度不同，如圖 5 所示。計算域劃分實際模型大小（紅線）標準要求計算域大小實際計算域大小最大網格尺寸（m m m）3.0m 3.0m 3.0m圖 5不同地形大氣邊界層曲線圖因此，不同高度的風速不同，高度與風速的計算公式如下：2) 出流邊界條件建筑出流面上空氣按湍流充分發(fā)展考慮，邊界條件按出口設定。3) 收斂判斷本項目采用k- 湍流模型的數值模擬方法，根據

14、夏季、過渡季、冬季的環(huán)境主導風向、風速對建筑方案周邊風環(huán)境進行模擬。方案中，考慮建筑周圍的相對位置、外形以及四周地形、地貌，并建立簡化室外風場模型。設置計算域計算步數為1000 次，終止標準按連續(xù)性方程與動量方程殘差為1.0 E-4 以下，能量方程殘差為 1.0 E-4 以下，收斂曲線如圖 6 所示。圖 6CFD 計算的收斂曲線2.5. 氣候狀況莆田氣候溫暖多雨，是典型的亞熱帶海洋性季風氣候，而相對充足的日照則是莆田的一大特征。莆田年平均氣溫在 18 -21 之間， 年均降水量有 1200mm-1600mm，無霜期 300-350 天，氣候溫和，常年多為東南風，氣候宜人，溫暖濕潤，終年鮮花爭艷

15、，四季佳果飄香。2.6. 模擬工況根據莆田地區(qū)典型氣象年氣象數據設定 2 個模擬工況，各工況的具體風向及風速設置如表 所示。表 4模擬工況工況 1 主要分析冬季情況下莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目周邊人行區(qū)域距地1.5 m高度處風速是否小于5.0 m/s，同時分析冬季情況下的防況；工況 2 主要分析在主導風向平均風速條件下莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目前后壓差是否有利于室內利用自然通風；各工況同時需要分析莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目周邊是否會形成無風區(qū)、渦流區(qū)，從而影響周邊空氣品質。3. 模擬結果3.1. 工況 1（冬季

16、；風向 NNW；風速 3.1 m/s）模擬冬季情況下建筑周邊流場分布狀況時，設定風向為 NNW，風速為 3.1m/s。截取 1.5 m 高度處流場、風速、風壓進行分析，主及相對變化情況。明規(guī)劃區(qū)風速大小1) 流場工況基本情況風向風速(m/s)評價內容工況 1冬季NNW3.1行人舒適性及防風節(jié)能工況 2夏季SSE3.0行人舒適性及自然通風圖 7距地 1.5 m 高度風速矢量圖（冬季）圖 7 為冬季主導風向 NNW 時莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑周邊距地 1.5 m 高度處流場分布情況。圖中可見：參評建筑周邊流場分布較為均勻，周邊未出現(xiàn)旋渦區(qū)、無風區(qū)，有利于室外污染物

17、的消散。2) 風速圖 8距地 1.5 m 高度處風速云圖（冬季）圖 8 為冬季主導風向 NNW 國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑周邊距地1.5 m 高度處風速分布情況，等值線間距為0.2 m/s。圖中可見：參評建筑周邊人行區(qū)域的風速基本在 4.0m/s 以內，符合行人舒適要求。表 5 放大系數統(tǒng)計表莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目周邊區(qū)域距地1.5 m 高度處初始風速、最大風速分別為 2.2 m/s、4.0 m/s，風速放大系數約為1.8。3) 風壓工況季節(jié)計算條件實際計算值限值10 米高處工況風速（m/s）1.5 米高處開闊地的風速V1（m/s）1

18、.5 米高處考察建筑的最大風速 V2（m/s）風速放大系數風速放大系數限值冬季3.12.24.01.812.00判斷風速放大系數為 2.0，達到了“室外風速放大系數2.0”的要求；圖 9距地 1.5 m 高度風壓云圖（冬季）圖 9 為冬季主導風向 NNW 時下莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑周邊距地 1.5 m 高度處風壓云圖，等值線間距為 0.6Pa。圖中可見：參評建筑前后壓差基本在 15 Pa 之間，有利于冬季防風節(jié)能。莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑各立面風壓分布狀況詳見圖 10、圖 11，其等值線間距為 1.0 Pa。圖迎風側風壓圖（

19、冬季）10圖背風側風壓圖（冬季）114) 小結流場：冬季主導風向 NNW時，參評建筑周邊流場分布較為均勻，周邊未出現(xiàn)旋渦區(qū)、無風區(qū)，有利于室外污染物的消散。風速：冬季主導風向 NNW 時，參評建筑周邊區(qū)域風速基本在 4.0 m/s 以內，風速放大系數約為 1.8，符合行人舒適要求。風壓：冬季主導風向 NNW 時，參評建筑前后壓差基本在 15 Pa 之間，有利于冬季防風節(jié)能。表 6冬季情況匯總表指標限值實際計算值規(guī)范限值人行區(qū)最大風速（m/s）4.05.00風速放大系數1.82.00無風區(qū)面積比（%）-旋渦區(qū)面積比（%）-建筑迎背風面最大壓差（Pa）-判斷最大風速判斷人行區(qū)風速5.0m/s，故達

20、到了“建筑周圍人行區(qū)風速5.0m/s”的要求；無風區(qū)旋渦區(qū)判斷周邊未出現(xiàn)旋渦區(qū)、無風區(qū)，有利于室外污染物的消散；風速放大系數判斷風速放大系數為 1.8，達到了“室外風速放大系數小于等于 2.0”的要3.2. 工況 2（夏季；風向 SSE；風速 3.0 m/s）模擬夏季，設定風向為 SSE，風速為 3.0 m/s。截取 1.5 m 高度處流場、風速、風壓進行分析，主明規(guī)劃區(qū)風速大小及相對變化情況。1) 流場圖 12距地 1.5 m 高度風速矢量圖（夏季）圖 12 為夏季主導風向SSE 時莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑周邊距地 1.5 m 高度處流場分布情況。圖中可見：

21、參評建筑背風面流場較弱，但周邊整體流場較強，未出現(xiàn)旋渦區(qū)、無風區(qū)，有利于室外污染物的消散。2) 風速求；建筑風壓判斷建筑前后壓差為 15Pa，達到了“除去迎風第一排建筑，建筑迎風面風壓與背風面風壓不大于 5Pa”的要求。圖 13距地 1.5 m 高度處風速云圖（夏季）圖 13 為夏季主導風向SSE 時下莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑周邊距地 1.5 m 高度處風速分布情況，等值線間距為 0.25m/s。圖中可見：參評建筑周邊其他區(qū)域風速基本在 3.0 m/s 以內，符合行人舒適要求。表 7 風速放大系數統(tǒng)計表莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑

22、周邊區(qū)域距地1.5 m 高度處初始風速、最大風速分別為2.0 m/s、3.7 m/s，風速放大系數約為工況季節(jié)計算條件實際計算值限值10 米高處工況風速（m/s）1.5 米高處開闊地的風速V1（m/s）1.5 米高處考察建筑的最大風速 V2（m/s）風速放大系數風速放大系數限值夏季、過度季3.02.03.71.852.00判斷風速放大系數為 2.0，達到了“室外風速放大系數2.0”的要求；1.85。3) 風壓圖 14距地 1.5 m 高度風壓云圖（夏季）圖 14 為夏季主導風向SSE 時下莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑周邊距地 1.5 m 高度處風壓云圖，等值線間距

23、為 0.9 Pa。圖中可見：參評建筑前后壓差相對較大，基本在 215Pa 左右，有利于夏季、過渡季室內利用自然通風。莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目建筑各立面風壓分布狀況詳見圖 15、圖 16，其等值線間距為 0.9 Pa。圖迎風側風壓圖（夏季）15圖背風側風壓圖（夏季）164) 小結流場：夏季主導風向 SSE 時，參評建筑背風面流場較弱，但周邊整體流場較強，未出現(xiàn)旋渦區(qū)、無風區(qū)，有利于室外污染物的消散。風速：夏季主導風向SSE 時，參評建筑周邊人行區(qū)域風速基本在 3.0 m/s 以內，風速放大系數約為 1.85，符合行人舒適性。風壓：夏季主導風向SSE 時，參評建筑前后

24、壓差相對較大，基本在 215 Pa左右，有利于夏季、過渡季室內利用自然通風。表8夏季統(tǒng)計表4. 結果分析主要對莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目室外風環(huán)境狀況進行模擬，分夏季、冬季二個工況對建筑周邊人行區(qū)域風環(huán)境的舒適性、室內自然通風的可行性、冬季防風進行分析，匯總說明如下：風速莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目室外風環(huán)境模擬風速及放大系數匯總如表 所示。表 9 莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工程項目室外風速狀況各季節(jié)主導風向條件下，莆田國際珠寶產業(yè)園（西區(qū)）6#綜合配套（辦公）工況初始風速（m/s）最大風速（m/s）放大系數達標判斷冬季2.24.01.8夏季2.03.71.85指標限值實際計算值規(guī)范限值人行區(qū)最大風速（m/s）3.75.0風速放大系數1.852.0無風區(qū)面積比（%）-旋渦區(qū)面積比（%）-建筑迎背風面最大壓差（Pa）-判斷最大風速判斷人行區(qū)風速5.0m/s，故達到了“建筑周圍人行區(qū)風速5.0m/s”的要求；無風區(qū)旋渦區(qū)判斷周邊未出現(xiàn)旋渦區(qū)、無風區(qū)，有利于室外污染物的消散；風速放大系數判斷風速放大系數為 1.85，達到了“室外風速放大系數小于等于 2.0”的要求；建筑風壓判斷不參與判