风环境和热环境评估

1风环境和热环境评估

1.1计算模型及边界条件

1.1.1气象条件

本报告主要针对夏季、冬季典型气候条件进行模拟。根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中杭州的有关气象数据，模拟选用的具体工况数据如下表所示：

表7.1.1风速选取表

1.1.2计算模型

本报告根据委托方提供的总平面图以及其他相关资料建立室外风环境模拟模型，若由于委托方提供资料不实或方案变化而导致分析差错，我方将不予保证。

分析模型包括本项目内各单体建筑，为了简化建模，对模型做了适当的简化，忽略了部分对风压分布影响较小的部件，项目模型如下图所示。

图7.1.2 建筑模型示意图

图中，紫色体块为本项目，灰色体块为周边建筑，绿色区域为绿化地带，橘黄色体块为道路。

建筑的风流动属于不可压缩、低速湍流，符合 Boussinesq 假设。选用k -ε方程对问题进行模拟求解。

1.1.3 边界条件

由于地表摩擦的作用，接近地表的风速随着离地高度的减小而降低。只有离地300 ～ 500m 以上的地方，风速才不受地表的影响，可以在大气梯度的作用下自由流动。来流面风速的变化规律以指数率表示为：

其中，U 为高度Z 处的水平方向风速；U 0为参考高度Z 0（＝10m ）处的风

速；α为由地形粗糙度所决定的幂指数，取值宜按下表选取。

表7.1.1 地形粗糙度α取值表

本项目位于市区，周边建筑群较为密集，综合考虑，取α＝0.22。

1.1.4 计算区域

计算区域选取要求为：以目标建筑为中心，半径 5H 范围内为水平计算区域。建筑上方计算区域要大于 3H （其中 H 为计算目标建筑中最高的建筑）。本项目计算区域为1400m×1400m×300m 。采用非均匀网格分布，建筑所在区域局部加密，保证本建筑所在区域网格满足节能评估技术导则要求，采用稳态算法，紊流模型为k-ε模型，收敛判断准则0.1%。

a

Z Z U U ?

??? ??=00

1.1.5室外风环境和热环境评价要点

本报告对项目参评建筑周边风环境状况主要从室外风场分布情况及室外风环境对室内环境影响两方面内容通过风速、风压两个因素进行分析评价。条文要求具体如下：

1）建筑周围人行区距地1.5 m高处，风速V<5 m/s；

2）冬季风速放大系数小于2；

3）夏季、过渡季建筑前后压差大于1.5 Pa；

4）冬季建筑前后压差小于5 Pa；

5）避免某些区域形成无风区和涡旋区影响室外散热和污染物消散。

1.2风环境评估

1.2.1冬季工况模拟分析结果

①典型条件下压力分布

图7.2.1 距地面1.5m平面压力分布

从距地面1.5m平面压力分布可以看出，由于冬季最多风向为北风，本项目

北侧人行区受遮挡较少，风压较大，最大风压超过7Pa；

图7.2.2 建筑南侧压力分布

图7.2.3 建筑北侧压力分布

1#、2#、9#楼北外墙由于直面来流风，风压较大，最大近15Pa，这两栋楼前后表边压差过大，建议将北外墙处的外窗将气密性等级提至7级，以减少冬季冷风渗透，降低空调能耗，提高室内舒适度。

2、典型条件下风速分布

图7.2.4距地面1.5m平面风速分布（云图）

涡流区

图7.2.5距地面1.5m平面风速分布（矢量）

图7.2.6距地面1.5m风速放大系数（W AMP）分布

图7.2.7 建筑南侧风速分布

图7.2.8 建筑北侧风速分布

①从上述风速分布图可以看出：距地面 1.5m处，本项目周边风速均小于5m/s（基本小于3m/s），1#楼东侧风速较大，风速放大系数均小于2，人行区冬季风速满足要求。

②距地面1.5m处，冬季人行区局部易产生涡流区，如图7.2.5所示，设计时不宜将低些停车库排气口、垃圾回收点等设置在这些区域。

③另建议在2#楼适当整体往小区南侧移动一些距离，增大其与1#和9#楼之间的距离，增大通风走廊，可以有效缓解建筑前后表面压差过大的问题，并且减小小区内涡流现象的产生。

1.2.2夏季工况模拟分析结果

①典型条件下压力分布

图7.2.9 距地面1.5m平面压力分布图

图7.2.10 建筑南侧表面压力分布

图7.2.11建筑北侧表面压力分布

从上述压力分布图可以看出：

①夏季各住宅楼南北面压差基本大于1.5Pa，有利于形成自然通风。

②5#、6#（图7.2.10红色方框内）前后表面压差较小，建议加大可开启扇面积增加通风。

2、典型条件下风速分布

图7.2.12 距地面1.5m平面风速分布（云图）

图7.2.13 距地面1.5m平面风速分布（矢量）

图7.2.17距地面1.5m风速放大系数（W AMP）分布

图7.2.15 建筑南侧表面风速分布

图7.2.16建筑北侧表面风速分布

①从上述风速分布图可知，距地面1.5m平面上，人行区风速小于5m/s，风速放大系数小于2，行人不会感觉到明显吹风感。

②距地面1.5m处，夏季人行区通风通常，如图8-15所示，无明显涡流区域。

1.3热环境评估

分析软件同夏季风环境模拟，不同之处在于热环境模拟要考虑夏季建筑物表面、绿地、道路的热过程，包括吸收、反射太阳辐射热量、空气对流传热等。因此建立建筑周边绿地、周边道路，且开启能源项。计算域入口气流温度为夏季通风室外计算温度，32.3℃。计算结果如下：

1.3.1模拟分析结果

图7.3.1 距地1.5m温度分布图

图7.3.2 建筑南侧表面温度分布

图7.3.3 建筑北侧表面温度分布

从上述图片可以看出：

①距地面1.5m平面上，夏季下午14:00时主要高温区域在道路表面，主要低温区域在小区中心绿化区域，小区内人行区温度主要在32℃~35℃左右。小区通风状况非常好，使小区内没有明显热量堆积。

②各楼表面通风良好，2#，5#楼屋顶受辐射较严重，但此处设计了

屋顶花园，可以有效降低表面温度。