紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究紫荊公寓住區(qū)風(fēng)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(shí)間最長(zhǎng)的住區(qū)微環(huán)境，則更是對(duì)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(fēng)環(huán)境兩個(gè)部分。

數(shù)值模擬方法數(shù)值模擬方法不受時(shí)間空間限制、廣泛適用于對(duì)住宅區(qū)的分析研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。使用數(shù)值模擬方法對(duì)住區(qū)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，對(duì)優(yōu)化小區(qū)規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)有重要的指導(dǎo)意義。紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

一、研究背景

住區(qū)風(fēng)環(huán)境的評(píng)價(jià)及其標(biāo)準(zhǔn)

“根據(jù)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)玫瑰圖，對(duì)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行典型氣象條件的模擬預(yù)測(cè)，優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。達(dá)到：

(1)在建筑物周圍行人區(qū)1.5m處風(fēng)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(fēng)?！?/p>

－－－“中國(guó)生態(tài)住宅技術(shù)評(píng)估手冊(cè)（2003版）”紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

二、研究概要研究?jī)?nèi)容和目的(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量驗(yàn)證數(shù)值模擬方法研究小區(qū)風(fēng)環(huán)境的可靠性，并討論應(yīng)用于實(shí)際工程問(wèn)題的可能性；(2)通過(guò)對(duì)紫荊公寓住區(qū)的數(shù)值模擬分析，對(duì)紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行總體的評(píng)價(jià)；研究采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究采用的方法是CFD技術(shù)。PHOENICS該軟件由英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院CHAM研究所開(kāi)發(fā)，實(shí)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(fēng)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(hào)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(hào)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(gè)區(qū)域周圍有比較開(kāi)闊的區(qū)域，受周圍環(huán)境影響較小，也使得對(duì)問(wèn)題的描述較為簡(jiǎn)單。因此，使用紫荊公寓住區(qū)來(lái)進(jìn)行以上研究是有一定價(jià)值的。紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

二、研究概要紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

三、風(fēng)環(huán)境模擬方法研究－討論研究對(duì)象的簡(jiǎn)化(1)忽略周圍建筑對(duì)其風(fēng)場(chǎng)；(2)忽略住區(qū)內(nèi)草木對(duì)風(fēng)場(chǎng)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(guò)空洞來(lái)近似表達(dá)。

邊界條件

梯度風(fēng)模型

標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型

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三、風(fēng)環(huán)境模擬方法研究－研究過(guò)程Step1預(yù)模擬(西南風(fēng)工況)速度大小

有比較典型的風(fēng)速數(shù)值速度方向

方向穩(wěn)定且易于判斷測(cè)量方便

周圍環(huán)境的影響紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

三、風(fēng)環(huán)境模擬方法研究－研究過(guò)程Step2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)儀器準(zhǔn)備

熱球風(fēng)速儀和同方自計(jì)儀

擬合誤差曲線實(shí)地測(cè)量

以上得到的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)

來(lái)流梯度風(fēng)紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

三、風(fēng)環(huán)境模擬方法研究－研究過(guò)程

Step3數(shù)據(jù)處理和對(duì)實(shí)際工況的模擬實(shí)地測(cè)值和修正結(jié)果模擬結(jié)果紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

三、風(fēng)環(huán)境模擬方法研究－研究過(guò)程Step4實(shí)測(cè)結(jié)果和模擬結(jié)果比較分析從表中可見(jiàn)，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(shì)基本一致。可見(jiàn)CFD模擬結(jié)果是符合實(shí)際情況的，在反映客觀事實(shí)上具有一定的可靠性和準(zhǔn)確性。紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

三、風(fēng)環(huán)境模擬方法研究－結(jié)論數(shù)值模擬方法在預(yù)測(cè)實(shí)際住區(qū)風(fēng)場(chǎng)時(shí)有較好的準(zhǔn)確性和可靠性；因此，采用這種方法研究住區(qū)室外風(fēng)環(huán)境是可能的。理論上，更精細(xì)的網(wǎng)格、更長(zhǎng)的計(jì)算時(shí)間能夠得到更符合實(shí)際情況的模擬結(jié)果。在本工況的模擬中，整個(gè)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(shí)間約為30h。而考慮到實(shí)際工程應(yīng)用中遇到的問(wèn)題可能精度要求較低且看重經(jīng)濟(jì)效益，因此可以考慮在一定范圍內(nèi)減小網(wǎng)格密度。在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要根據(jù)不同的問(wèn)題、不同的精度要求來(lái)選擇網(wǎng)格密度甚至選用其他模型，以實(shí)現(xiàn)解決問(wèn)題和方法經(jīng)濟(jì)合理的平衡。紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)－南風(fēng)南風(fēng)為北京夏季的主導(dǎo)風(fēng)向，來(lái)流風(fēng)速按統(tǒng)計(jì)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(dòng)區(qū)域的風(fēng)速分析

1.5m高度速度不超過(guò)5m/s(2)建筑自然通風(fēng)的風(fēng)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(fēng)效果分析局部沒(méi)有明顯旋渦和死角

紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)－南風(fēng)室外人員活動(dòng)區(qū)域的風(fēng)速分析最大速度為5m/s左右，基本不會(huì)造成人體不適和行動(dòng)不便。紫荊園底層架空紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)－南風(fēng)建筑自然通風(fēng)的風(fēng)壓分析

(1.5m高處壓力場(chǎng)圖)

紫荊1、4、8、11號(hào)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(fēng)環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境評(píng)價(jià)－南風(fēng)室外環(huán)境的通風(fēng)效果分析整個(gè)區(qū)域基本風(fēng)速都在1~5m/s之間研究生樓北側(cè)風(fēng)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(fēng)環(huán)境研究

四、紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境－綜合評(píng)價(jià)總體上紫荊住區(qū)有比較好的風(fēng)環(huán)境，主要體現(xiàn)在：(1)典型的風(fēng)速作用下沒(méi)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(fēng)條件較好；(4)夏季紫荊公寓住區(qū)內(nèi)部基本沒(méi)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(duì)整個(gè)住區(qū)影響不大。紫荊公寓地區(qū)的設(shè)計(jì)從風(fēng)環(huán)境的角度來(lái)看比較成功；進(jìn)一步改善：種植高大喬木紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

五、研究總結(jié)研究解決的問(wèn)題使用實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了數(shù)值模擬可靠性，闡述了應(yīng)用于實(shí)際工程問(wèn)題的一些要點(diǎn)；以紫荊公寓住區(qū)為例，闡述了使用數(shù)值模擬方法來(lái)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)小區(qū)風(fēng)環(huán)境的基本方法。進(jìn)一步研究需要解決的問(wèn)題(1)對(duì)研究對(duì)象更精確的描述；(2)提高測(cè)量和計(jì)算的精度；(3)對(duì)模擬方法進(jìn)行更深入的研究；(4)將住區(qū)風(fēng)環(huán)境和熱濕環(huán)境結(jié)合研究，并考慮污染物排放等問(wèn)題；(5)給出實(shí)際工程中對(duì)住區(qū)微環(huán)境評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和方法。Thanksforyourattention!紫荊公寓住區(qū)風(fēng)環(huán)境研究

儀器和標(biāo)定轉(zhuǎn)速12.545酒精微壓計(jì)示數(shù)/mmHg柱0.160.531.191.67由壓強(qiáng)求得的實(shí)際風(fēng)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(fēng)速儀誤差曲線

風(fēng)速計(jì)420相對(duì)誤差曲線實(shí)地測(cè)量－四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和來(lái)流風(fēng)預(yù)模擬結(jié)果1.5m高處速度場(chǎng)矢量圖實(shí)驗(yàn)測(cè)量值－研究時(shí)間段驗(yàn)證模擬結(jié)果使用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的來(lái)流風(fēng)速Zg=16，Ug=3.6m進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果如下(1.5m高度即風(fēng)速儀的測(cè)量高度)：疏密網(wǎng)格下模擬