绿色建筑室外风环境模拟相关问题探讨
绿色建筑室内外风环境的模拟与分析
绿色建筑室内外风环境的模拟与分析吕添添刘智勇兰州交通大学环境与市政工程学院摘要：近年来，随着我国人口聚集，高楼林立，能源危机、温室效应等环境气候问题愈来愈突出。
为了达到节约能源，善用资源，保护环境，降低污染的目标，绿色建筑应运而生，对绿色建筑的评价分析具有现实性意义，势必将给建筑行业带来新的发展。
本文运用计算流体力学方法，按照绿色建筑评价标准的要求，对北京某绿色公共建筑的室内外风环境的速度场、压力场进行数值模拟与分析，探讨风环境对建筑室内外舒适度的影响，以提高绿色建筑的设计水平，为绿色建筑的自然通风提供参考依据。
关键词：绿色建筑；计算流体力学；风环境；数值模拟1引言随着我国人口增多，高楼林立，随之出现的问题是建筑通风不畅，室内空气污染物加重[1]。
建筑具有良好的通风设计是绿色建筑可持续发展的重要对策，自然通风便成为了天然的建筑节能和改善室内空气品质的手段，同时也为建筑空调耗能的降低提供有效途径[2]。
绿色建筑是指在全寿命期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑[3]。
本文将使用CFD 方法，按照《绿色建筑评价标准》的要求，对北京市某绿色公共建筑的室内外风环境的速度场、压力场进行数值模拟分析，探讨了风环境对建筑室内外舒适度的影响，以提高绿色建筑的设计水平，为绿色建筑的自然通风提供参考依据。
2计算模拟软件采用CFD(ComputationalFluidDynamics，计算流体力学)的方法对绿色公共建筑的室内外风环境进行模拟分析。
CFD原理是运用数值求解控制流体的基本微分方程，得出流场在连续区域上的离散分布，然后近似模拟流体的流动情况[4]。
目前CFD的计算方法常用的有有限差分法和有限体积法。
通常情况下，这两种方法的数学本质和表达方式是相同的，仅仅是在物理含义上有所区别：有限差分法是基于微分的思想，有限体积法则基于物理守恒原理。
室外风环境模拟分析报告
室外风环境模拟分析报告目录1项目概况 (3)1.1总平面图..................................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2三维视图..................................................................................................................... 错误!未定义书签。
2模拟概述............................................................................................................................ 错误!未定义书签。
2.1室外风环境 (3)2.2自然通风 (3)3技术路线 (4)3.1分析方法 (4)3.2软件介绍 (4)3.3紊流模型 (4)3.4模拟工况 (5)4参考依据 (6)5评价说明 (6)6室外风环境模拟建模 (7)6.1物理模型 (7)6.2参数设置..................................................................................................................... 错误!未定义书签。
6.2.1来流边界条件 (7)6.2.2出流边界条件 (8)6.2.3收敛判断 (8)7室外风环境模拟分析结果 (9)7.1工况1（冬季最盛行风，E） (9)7.1.1流场与风速 (9)7.1.2风压 (10)7.2工况2（夏季盛行风，SW） (11)7.2.1风压 ...................................................................................................................... 错误!未定义书签。
住区室外风环境模拟分析及优化设计——以济南市某小区为例
Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｗｉ ｎ ｄ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ａｒ ｏ ｕ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｃ ｔ ： Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ Ｄｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ Ｃｉ ｔ ｙ ａ ｓ ａ ｎ Ｅｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ
１ ． ２ 规 划 小 区 概 况
行西南 风 ， 冬季 受北 方冷 伞 ‘ 影响 ， 火气 球 冷 『 Ｉ － 降水 艟 稀少， 盛行东Ｊ 匕 偏 尔风 ， 全年 盛 行 西南偏 南 风 。７ ｌ ： 季 和 秋季 为过渡 零节 ， 降 水 低 ， 候 卜 燥． ．窜外 冬 季平 均 风速 为 ３ ． ４ ｍ ／ ｓ ， 夏季平 均风速 为 ３ ． ５ ｍ／ ｓ ．
是 国家 重 视 的 民 心 工 程 ， 但 是 随着 济 南 市 城 市 的 建 设， 棚户 区改 造 项 目的增 多 ， 高 产 的建 筑 必 定 也 带 来
诸 多 问题 。人 口 的增 长 也 使 得 住 宅 数 量 及 住 宅 高 度
小 区 内建 筑 风 环 境 受 到 多 方 面 的 影 响 ， 包 括 植 被、 道路 、 建 筑布 局 、 建筑 形 体 等 。不 同的 因 素会 导 致 风 速风 向产 生 变 化 。大 体 量 建 筑 或 者 狭 窄 的高 层 通
一
在 规划 设计 阶段 中对建 筑 群进 行 风 环 境 模 拟 分 析 ， 具
有 很 高 的参考 价值 与建 设性 意 义 。
，
具有 城市 风 环境 的 复 杂性 也 具 有 自身 的特 殊 性 。
绿色建筑室外风环境模拟相关问题探讨
探 讨的问题 。提 出了相应思考 ，一方面对 以后模拟具有一定 的参考价值 ，另～方面引发 同行思考 ， 形成共 同解 决绿 色建筑 在实施 过程 中所 遇问题的合力 。
【 关键 词 】 绿 色建筑 ；风环 境模 拟；气象参数；几何建模；计算区域 ；建筑初始布局
中图分类号 Ｔ Ｕ８ ３ ４
ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｎ ｅ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ， ｎｄ ａ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｏ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｄ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｒ ｅ ｈ ｅ ｌ ｐ ｆ ｕ ｌ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ
第２ ８卷 第 ４期 ２ ０ １ ４年 ８月
制冷 与 空 调
Ｒｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ａｉ ｒ Ｃｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ
、 ， ０１ ４ ． ４ ７ ９ ￣４ ８ ３
文 章编 号 ： １ ６ ７ １ ． ６ ６ １ ２（ ２ ０ １ ４ ）０ ４ ． ４ ７ ９ ． ０ ５
绿 色建 筑 室外 风 环 境 模 拟相 关 问题 探 讨
绿色建筑设计中的自然通风问题研究
绿色建筑设计中的自然通风问题研究【摘要】：社会的日新月异，使得人们对建筑设计中通风问题越来越重视。
本文对绿色建筑中通风问题的有关要点进行分析研究，说明通风在建筑设计中具有重大意义。
【关键词】：绿色建筑；自然通风；问题；研究一．前言远古时代，人们就懂得通过对风的利用，对生活环境进行改善。
一直以来，聪明的人类根据自身生活环境的特点，寻找出一套套有利于对自身的生活环境进行通风的措施。
而科学的发展，使得传统的通风技术被人们遗忘在角落，直至到了今天，当能源逐渐被开发完毕，地球面临着越来越大的压力，在这样的情况之下，人们又开始有了对生态技术的追求，并试图寻找能通过对风的利用，达到降低能耗的效果，并且能够改善人们生活的室内环境，使室内环境变得更舒适、凉爽。
二．绿色建筑和自然通风的定义1.绿色建筑：所谓的绿色建筑，是指建筑在全寿命的周期之内，在资源上能够进行最大的节约，比如节地、节能、节水以及节材等，能减少污染，对环境进行保护，并能为人类提供舒适、健康以及高效的使用空间，能够做到和睦相处，谐平共生。
2.自然通风。
建筑内部是不是具备通风条件，将对人们的健康起着重大影响。
具有通风条件的建筑内部，通过空气的流通以及气流对人体的影响，并通过对室内温度、气温以及内表面的温度，对人们的健康进行间接影响。
关于自然通风所产生的作用，人们通常认为有3种功能，且功能不同：第一，热舒适通风。
皮肤如果过于潮湿，会引起不舒适的感觉，这类通风可以对皮肤的不舒适起到改善作用，可以帮助体内散热；第二，健康通风。
这类通风可以保持室内的空气质量；第三，降温通风。
当室内温度比室外温度高时，可以对建筑构件进行降温。
根据有关资料表明，当室内与室外的温度相差比较大的时候，开窗达到十分钟以上，就可以对室内空气换气一次，温度相差不大时，大约三十分钟左右会换气一次。
热压与风压是自然通风的最基础的条件，因此，为了实现通风，通常依靠三种方法：第一，通过对热压的利用进行通风；第二，通过对风压的利用进行通风；第三，通过对风压与热压的利用进行通风。
0-室外风环境模拟分析总结要点
一、室外风环境模拟分析正文要点①由于建筑体量较大，因此，背风区较大，建筑背风处整体风速较低，约1-1.5m/s，可通过增加建筑间隙或架空增加通风道，改善风环境。
②在地块周边无其他建筑的情况下，风速较大，建议结合景观设计绿化植物，以减缓来流风速。
③室内门窗设计中，建议采用穿堂风或错位通风方式，避免采用侧穿堂方式。
④建议外窗采用平开窗或推拉窗，能够增加有效通风面积；如选用悬窗，建议可开启角度应尽量大，可开启角度应大于45度，悬窗较平开窗或推拉窗的有效通风面积小，通风阻力大，因此，自然通风效果较平开窗、推拉窗差；⑤迎背风面风压差是实现室内自然通风的先决条件，可在风压差较大的立面上设置外窗，以实现较好的室内自然通风；但冬季应注意防风保暖，在迎背风面风压差较大的立面安装气密性好的门窗；⑥从夏季和冬季1.5米处人行高度风速图可以看出，建筑外场人行高度没有发现较大涡流风场，也没有出现风速大于5m/s的区域。
整个建筑流场区域没有出现大面积风景区，滞留区，风速大小适宜，对行人没有不利影响。
⑦从夏季和冬季1.5米处人行高度风压图可以看出，由于建筑遮挡，风压分布不均，东侧风压较小，而西侧风压较大。
从15米和30米风压图可以看出，西侧建筑风压差较大，需做好冬季防风措施。
其余大多数建筑迎风面和背风面能够形成3-5pa左右的压力差，能够较好的满足建筑队自然通风的要求，适宜采用开窗进行自然通风。
⑧从夏季和冬季1.5米人行高度空气龄分布图可以看出，建筑周围人行区域的空气龄大多在300~450区间，没有出现滞留区和涡旋区，空气质量良好，适宜自然通风和人户外运动。
⑨冬季建筑北墙的风压值较大，其余面较为均匀，所以应加强北外墙的构造设计，尤其是提高门窗密闭性能，减小寒风渗透侵袭影响。
⑩夏季，建筑周围人行活动处绝大部分位置风速不超过5米/秒，满足《绿色建筑评价标准》中对室外风环境的要求。
但因建筑较多外廊和形体变化，在局部存在低风区和涡旋区，污染物不易扩散，在极端风环境下会形成风漩涡，影响人员活动。
46.绿色建筑设计常见问题解析
户型对于室内自然通风的影响？
户型对室内自然通风影响的案例介绍：
案例模型：6个房间尺寸相同、开窗 位置不同，模拟计算初始条件完全 相同 内部地板净面积：5m*5m 房间高度：4m 房间容积：100m3 窗洞尺寸：见右图中标注 边界条件：入口侧设置速度边界条 件，出口侧为初始风压0Pa 初始风速：0.2m/s，（从左侧吹向 右侧）
1、采用附加源/汇方法，对建筑周围 区域种植植物，起到挡风效果；
2、在建筑转角处设置遮风板，以及使 建筑边角圆润化，以此达到削弱边角风强 度，降低道路周边人行区域风速。
9 项目布局对室外风场有何影响？室外风场不达标时，如何进行优化？
• 多数人的做法：往往只建立红线内的建筑的模型（图1） • 稍合理的做法：少部分人以往会建立周边建筑的模型（图2） • 精确做法：1）建立场地内外的建筑、道路、水体、绿化、广场、停车场等模型（图3）
14
（3）逐点模拟计算采光系数法：由于方法《建筑采光设计标准》中提 供的（1）和（2）主要是针对相对规则的建筑形式，而对一些有阳台、 遮阳、挑檐、挡板等自遮挡的建筑、大型复杂建筑、以及非规则的采光 形式不适用。因此针对此类项目建议采用逐点模拟计算的方法，使用专 业计算机软件求出室内的平均采光系数。通常绿色建筑评审中使用的也 是此方法。
另外，某些省份规定了本省项目的计算 工况，有些可能会按照春季、夏季、秋季、 冬季四个工况进行计算。
什么是地面粗糙度？
4
地面粗糙度是指地面凹凸不平的 程度。当空气受力平衡形成梯度风时， 风速与高度呈指数关系，不同地形条 件地面粗糙度不同。参考国内外标准 以及我国研究成果，建议不同地貌情 况下入口梯度风的指数α取值如下表:
室外风环境模拟时通常要考虑哪些工况，这些工况如何设置？
基于PKPM绿色建筑模拟软件在建筑中的室外风环境模拟应用及分析
基于PKPM绿色建筑模拟软件在建筑中的室外风环境模拟应用及分析人类生存环境的可持续性发展已成为当代社会发展的基本课题。
近年来，随着人们生活水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高。
随着绿色建筑、健康建筑体念不断提出，人们生活居住环境的舒适性越来越成为人们关注的重点。
在各种生活环境中，和人们密切相关的就是所处的风环境和热环境。
良好的室外风环境对热环境有非常直接的影响，同时良好的的室外风环境也为室内自然通风提供了基础。
居住区内建筑较多，布局多样，建筑之间的互相干扰，都会在建筑物附近形成一定的风环境。
室外风环境受到诸多因素的影响，例如建筑群体布局形式、建筑之间的间距、建筑迎风面朝向、建筑形体、景观布局、道路布局等。
其中任何一个要素的改变都会对建筑室外的风场分布产生影响。
典型案例室外风环境模拟分析及评价河北省沧州市新城悦隽风华项目选取河北省沧州市某一高层住宅——新城悦隽为例，采用PKPM软件对其室外风环境进行模拟分析及评价。
本项目主要参考依据为《河北省绿色建筑评价标准》（DB13（J）/T113-2015）、《民用建筑设计通则》（GB 50352-2005）、《绿色建筑评价技术细则》。
根据暖通规范河北沧州气象参数，主要为西南风，冬季最大风速为2.8 m/s，夏季、过渡季最大风速为2.7 m/s。
因此对新城悦隽风华住宅项目室外风环境分为冬季工况和夏季、过渡季工况进行模拟，具体工况如下表：河北沧州各个季度主导风向与风速（一）冬季工况冬季最多风向为西南风，风速为2.8 m/s。
从人行高度处风速云图可以看出，小区室外整体风速均未超过5 m/s，模拟计算结果人行活动区域最大风速为3.6 m/s，满足“建筑周围人行区风速<5.0m/s”的要求。
风速放大系数1.9，满足“室外风速放大系数<2.0”的要求。
由此可见，人行高度处风环境舒适度良好，同时也不会产生因风速突变而产生的人行高度不舒适感。
冬季工况整个计算域1.5m平面高度处风速原始云图根据迎背风面风压图可以看出，所有建筑的迎风面平均风压大于4pa，背风面平均风压在-4pa之间。
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绿色建筑室外风环境模拟相关问题探讨
作者：孙薇莉， Sun Weili
作者单位：大连市建筑设计研究院有限公司 大连116021
刊名：
制冷与空调（四川）
英文刊名：Refrigeration & Air Conditioning
年，卷(期)：2014,28(4)
1.能源世界2013年绿色建筑评价标识项目数量分析
2.Jiang Xinbo;Liu Zehua;Liu Yuanquan Air environment in a laboratory animal room under different pressure differentials 2009
3.JiangXinbo;Liu Zehua;Harunori Yoshida Pressure differential analysis of a laboratory animal room 2006
4.杨丽;宋德萱居住区规划中建筑平面空间组合与风环境的关系研究 2013(02)
5.民用建筑绿色设计规范 2010
6.蒋新波;陈蔚;廖建军南方城市小区风环境模拟与分析 2012(04)
7.李金牛城市建筑群竖直方向的温湿度与空气质量研究 2010
8.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 2012
9.中国气象局气象信息中心气象资料室;清华大学建筑技术科学系中国建筑热环境分析专用气象数据集 2005
10.卢军;高小龙室外风环境分析在空调通风设计中的应用 2006
11.绿色建筑评价标准 2009
引用本文格式：孙薇莉.Sun Weili绿色建筑室外风环境模拟相关问题探讨[期刊论文]-制冷与空调（四川） 2014(4)。