城市风光环境分析
南京明城墙周边环境景观设计分析研究

伟大创造和骄傲,也是世界城池建筑史上的雄伟奇观。
1.1.2明城墙周边环境这旱所指的明城墙周边环境包括了“城墙保护区”和“环境衬托区”。
城墙保护区以城墙本体为主要区域,严格按照历史文化遗产保护法则为准,不得随意建造或更改城墙历史遗产。
环境衬托区是本篇论文研究的重点,以城墙周边环境为主要区域,即设计研究的重点区域。
由此,明城墙周边环境以城墙保护区和环境衬托区两者之和为主要研究范围,即城墙两侧各不少于50米的范围,形成城墙绿带,同时还包括放大的节点,即独立景点,遗址广场及公园等(图卜1)。
I刳卜1明城墙及周边环境剖面图图片来源:笔者自绘具体来说,明城墙周边环境是以围绕明城墙周边的环境为绿带,依次串连起玄武湖、鸡鸣寺、九华山、富贵山、紫金山、琵琶湖、前湖、中山陵、中ffj门、月牙湖、白鹭洲、中华门、莫愁湖、汉中门、清凉山、国防园、鬼脸城、绣球公园、狮子山、秦淮河等山水景观,形成重要的景观视觉通廊,成为嵌入主城区内一串流光溢彩的翡翠项链(图卜2)。
吴家骅先生在《景观形态学》中提到:“对设计任务图12南京自然人叉景观图的分析,尤其是对被设计场所与其周边环境的分析是十分图片来源:中国山水文化与城市规重要的。
这种共生环境极其关键,因为没有任何环境设计划日全国、走向世界的重要步骤。
于是,南京政府从上个世B90年代以来有意识地配合明城墙维修,进行了一一系列q城墙景观带的建设。
而最具代表性的是,1998年南京Ⅲ划院《南京明城墙风光带规划文本》的出台。
南京明城墙风光带规划从人类文化遗产的高度审视&墙的历史文化价值以及古城墙、城河及其相关的公园绿A对南京主城绿地系统所起到的主骨架作用,对城墙实行}方位、多层次的保护,并采用多种方式展示与利用城墙£其周围的风景园林资源。
经过近几年的规划实施,明城§风光带成为名副其实的环城绿带,改善了南京的生态环i及视觉景观。
.2明城墙景观设计的分布圈2—1南京现存城墙七段分布图图片来源:笔者自绘,参考《走遍南京交通旅游图》目前仅有神策门、中华门、清凉门、石城门4座城门i存较好,其余城门均已荡然无存。
开远市人居环境气候舒适度分析

开远市人居环境气候舒适度分析开远市位于云南省东部,是一个拥有悠久历史和独特自然风光的城市。
然而,随着城市化的发展,人居环境问题逐渐凸显,影响人们的生活。
本文将对开远市的气候和人居环境进行分析,探讨其舒适度。
一、气候分析开远市位于东经102°16'至103°8',北纬23°12'至24°6'之间,是典型的亚热带湿润季风气候区。
一年四季分明,温差大,雨量充沛。
2019年,开远市的平均气温为17.6℃,降水总量为1062毫米。
夏季(6月至8月)气温较高,平均温度为23.9℃。
由于季风气流的影响,降水量也较高,平均为496毫米。
夏季气候炎热潮湿,对人体的不适感较强。
秋季(9月至11月)气温适宜,平均温度为18.9℃,降水量为209毫米。
此时温度适宜,风景优美,是出行的好季节。
冬季(12月至2月)气温较低,平均温度为9.9℃,降水量为79毫米。
冬季寒冷干燥,气候干燥,易引发感冒等疾病。
春季(3月至5月)气温回升,平均温度为17.6℃,降水量为276毫米。
春季空气清新,阳光明媚,适宜旅游。
二、人居环境分析1.气候舒适度根据PMV模型(Predicted Mean Value模型)计算得出,开远市的气候舒适度总体较低。
在2019年,90%的时间内,开远市的PMV值都在-1至+1之间,表明大部分时间内气候较为舒适。
但同时,约有10%的时间内,PMV值超出了±1,当气温或湿度较高时,会感到不适。
2.空气质量开远市的空气质量水平一般。
根据2019年的监测数据,开远市全年的PM2.5平均浓度为44.7微克/立方米,高污染天数为19天。
尽管空气质量水平不高,但相比其他大城市,开远市的空气质量仍算较好。
3.交通开远市的交通问题相对较为突出。
城市规划不够合理,交通堵塞现象比较严重,公交化程度不高,出租车较难打到。
因此,出行不太方便。
此外,市区内部缺乏完善的自行车道和步行道,行人与车辆共享道路,交通安全隐患较大。
城乡风貌优秀案例

城乡风貌优秀案例介绍城乡风貌是指城市和农村在建筑、环境、人文等方面的特色和风格。
优秀的城乡风貌案例能够展示出当地地域特色、历史文化和人民生活,提升城乡形象,吸引游客和投资者。
本文将介绍几个优秀的城乡风貌案例,并分析其成功的原因。
一、案例一:乌镇1.1 概述乌镇位于浙江省嘉兴市,是中国著名的古镇之一。
乌镇的城乡风貌以水乡特色为主,古老的街巷、石桥、运河等构成了独特的风景线。
1.2 成功之处1.保护传统建筑:乌镇保护了大量的明清时期建筑,如古宅、庙宇等,使游客能够感受到悠久的历史文化。
2.人文活动:乌镇举办了许多传统文化活动,如水乡婚礼、龙船竞渡等,吸引了大量游客和文化爱好者。
3.旅游设施:乌镇建设了完善的旅游设施,如停车场、游客中心等,提供了便利的游览条件。
二、案例二:阳朔2.1 概述阳朔位于广西壮族自治区桂林市,是中国著名的旅游景点之一。
阳朔的城乡风貌以山水田园风光为主,壮族的民俗文化也是其特色之一。
2.2 成功之处1.自然景观:阳朔拥有独特的喀斯特地貌,山峦、溪流、洞穴等自然景观让游客流连忘返。
2.农耕文化:阳朔保留了许多传统的农耕文化,如田园劳作、稻田画等,让游客感受到原生态的乡村生活。
3.生态保护:阳朔注重生态环境保护,大力推广生态农业和有机农业,使游客能够享受到绿色、健康的食品和环境。
三、案例三:丽江3.1 概述丽江位于云南省,是中国著名的历史文化名城。
丽江的城乡风貌以古城区和周边的自然景观为主,古城区被认为是中国保存最完整的古建筑群之一。
3.2 成功之处1.古城保护:丽江古城被列入世界文化遗产名录,保护了大量的古建筑和历史文化遗迹,吸引了大量游客和学者。
2.民俗文化:丽江保留了纳西族的传统文化,如东巴文化、纳西族音乐等,展示了丰富多彩的民俗风情。
3.旅游发展:丽江发展了旅游业,建设了酒店、景区等设施,提供了舒适便利的旅游环境。
结论优秀的城乡风貌案例能够通过保护传统建筑、举办文化活动、发展旅游业等方式展示当地的地域特色和历史文化。
城市景观生态规划的实例(三个实例)

实例一沧州市景观生态格局规划一现状景观生态格局分析1 生态格局概况通过对1995、2000、2005三个年份TM影像的解译,得到各年份土地利用类型分布。
1995-2000年,沧州市城镇规模总体扩张较小,比较显著的是在东部临海地区工矿用地的增加较多,以及在现港城地区出现建设用地;而林地面积有所减少,且区域零散分布;盐碱地得到一定程度的利用和改善,主要是用做一般农田,以及部分用于城镇建设;部分滩涂湿地资源开始出现退化现象。
总体而言,沧州市属于生态良好地区,但由于重度盐碱化等各方面原因,东西部覆被条件存在明显差异,其景观格局有一定的改善空间,主要是中部耕地和草地类型过于集中,降低了生态系统的整体稳定性和安全度,属于脆弱生态系统;东部地区虽有南大港、管养场、杨埕等众多湿地资源,而景观格局未成体系。
因此,需构建适合沧州市本底条件的生态安全格局。
沧州景观生态格局呈现明显的人工化较重、分布较为广泛的态势。
在今后的生态格局构建中,开发过程应注重提高质量而非数量;生态建设同样应在保证质量的基础上,有序地扩大数量。
图9 沧州市1995年土地利用类型分布图图10 沧州市2000年土地利用类型分布图图11 沧州市2005年土地利用类型分布图(土地利用现状将于2006年12月底解译完成)2景观生态指数计算根据沧州市土地利用类型分布图和遥感影象图,作了景观格局指数测算,针对本市实际情况选取以下指数进行测算和分析:(一)景观异质性指数可采用类型图数据,通过斑块的组成和配置来研究。
具体选用的指标有:多样性指数:是指景观元素或生态系统在结构、功能以及随时间变化方面的多样性,它反映了绿地景观类型的丰富度和复杂度。
Shannon多样性指数SDI=-∑[Piln(Pi)],每一斑块类型所占景观总面积的比例乘以其对数,然后求和,取负值;均匀度指数:该指数反映景观中各斑块在面积上分布的不均匀程度,表明景观各组成成分分配得越均匀。
SEI= SDI/ SDImax =-∑[Piln(Pi)]/ln(n),当SEI趋近于1 时,景观斑块分布的均匀度也趋于最大。
杭州西湖风景名胜区生态环境问题分析及优化对策

杭州西湖风景名胜区生态环境问题分析及优化对策摘要:三2011年6月24日,在第35届世界遗产大会上西湖被列入《世界遗产名录》,成为国内唯一一处湖泊类文化景观遗产,自此西湖迎来一崭新的时代,走向了世界,同时,西湖的保护与建设也越来越受到世人的关注。
杭州西湖风景名胜区自古以其秀丽的湖光山色和众多的名胜古迹群闻名中外,它是人工与自然景观结合最为成功的案例。
在深厚的传统文化和造园艺术的影响下,持续以西湖山水创造景观,自唐代至今所形成的景观对中国乃至东亚等地都产生了深远的影响,尤以"两堤三岛";的景观格局和题名景观"西湖十景";的影响最大。
生态系统具有为人类提供自然资源和生存环境的服务功能,但随着社会经济的发展,人们为了获得更大的经济效益,重经济、轻环境,以前所未有的规模和速度对环境施压,使环境污染日益加剧,导致许多自然生态系统(海洋、湖泊、森林等)健康状况日益恶化,出现了一系列全球性的环境问题,如臭氧层破坏,温室效应,土壤酸化,土地沙漠化,水体富营养化,有毒物质的生物富集等。
生态系统结构和功能的退化,严重影响了地球生命支持系统的稳定性和持续性,同时也影响了人类自身的发展。
正是在这种背景下,使生态系统健康的研究具有重要的应用价值,它丰富了现代生态学的研究内容,并为生态学的发展注入了新的活力。
生态系统健康的研究在自然科学、社会科学和健康科学之间架起了一座桥梁,为全球生态环境问题的解决带来了新的希望。
关键词:杭州;生态环境;问题;优化一.生态环境的基本含义、构成和特点(一)生态环境的基本含义生态环境迄今为止还没有形成统一的概念,但一般认为它包括两个层次的基本含义:一是要避免由于生态环境恶化与资源短缺经济环境构成威胁的基础上,以维护国家生态环境、自然资源可持续经济发展环境支持能力;二是避免生态环境严重恶化和资源严重短缺造成环境难民和导致暴力,防止生态环境为地区稳定和环境问题的国家环境的威胁。
景观原因分析报告模板

景观原因分析报告模板1. 引言景观是指人们在环境中观赏或欣赏的自然或人工景色。
对于城市和乡村的发展以及旅游业的推动,景观的重要性日益凸显。
本报告旨在分析景观的原因以及对人们的影响,为进一步改善景观提供参考。
2. 景观的原因分析2.1 自然原因自然原因是造成景观的最主要因素之一。
以下是几个常见的自然原因:- 地貌和地形:地貌和相对高度的不同会形成各种景观,如山脉、河流和海岸线等。
- 气候和季节:气候和季节变化会使得景观呈现出不同的色彩和氛围,如秋天的红叶和冬天的雪景。
- 水资源:水资源的丰富与否会直接影响景观,如湖泊和瀑布等。
2.2 人文原因除了自然原因,人文原因也是塑造景观的重要因素。
以下是几个常见的人文原因:- 历史和文化:历史和文化经验会影响人们对景观的认知和喜好,例如古建筑和名胜古迹等。
- 建筑和城市规划:建筑和城市规划的设计会直接影响景观的形成和呈现,如现代化高楼和古镇街区等。
- 艺术和创造力:艺术和创造力在景观设计中起到关键作用,如雕塑和园林艺术等。
3. 景观对人们的影响景观对人们的生活和心理有着重要的影响。
以下是几个主要的影响方面:3.1 美学享受景观能够提供美学享受,激发人们的情感和审美体验。
美丽的景观能够带来心灵的愉悦和满足感,增加人们的幸福感和生活质量。
3.2 休闲和娱乐景观为人们提供了休闲和娱乐的场所。
人们可以在景区进行散步、跑步、骑行等活动,享受自然风光和户外运动的乐趣。
3.3 文化和教育景观也承载着丰富的文化和教育内涵。
许多景区都与历史和文化有关,人们可以通过参观景区了解和学习不同的文化和历史知识。
3.4 旅游和经济景观是旅游业的重要组成部分。
许多地方因其独特的景观而成为热门旅游目的地,吸引着大量的游客,为当地的经济发展和就业机会带来了机遇。
4. 结论和建议本报告分析了景观的原因和对人们的影响。
为了进一步改善景观,提高人们的生活质量,我们提出以下建议:1. 保护自然景观:加强对自然景观的保护,避免人类活动对自然环境的破坏。
城市环境设计的美学与功能分析

城市环境设计的美学与功能分析在当今快节奏的城市生活中,城市环境设计扮演着至关重要的角色。
它不仅关乎城市的外在形象,更是影响着居民的生活质量和幸福感。
城市环境设计需要在美学与功能之间找到平衡,以创造出既美观又实用的城市空间。
美学在城市环境设计中具有不可忽视的重要性。
一个具有美学价值的城市环境能够给人带来愉悦的视觉享受,提升城市的吸引力和魅力。
比如,富有特色的建筑风格、精心规划的景观布局以及协调统一的色彩搭配,都能让城市展现出独特的风貌。
当我们漫步在古老的欧洲城市,那些哥特式、巴洛克式的建筑让人仿佛穿越时光;而现代都市中摩天大楼的玻璃幕墙与钢结构所展现的简洁与大气,同样令人赞叹。
这些美学元素不仅让城市成为一道道亮丽的风景线,还能增强居民的归属感和自豪感。
然而,城市环境设计不能仅仅追求美学上的表现,功能同样是关键因素。
功能性的城市环境设计能够满足居民的各种需求,提高生活的便利性和舒适度。
良好的交通规划就是一个典型的例子。
合理布局的道路网络、便捷的公共交通系统以及充足的停车位,能够有效地减少交通拥堵,方便人们的出行。
此外,公共设施的设置也至关重要。
公园、广场、图书馆、医院等设施的合理分布,能够让居民在短距离内就能享受到各种服务和休闲娱乐活动。
在城市环境设计中,如何实现美学与功能的有机结合是一个需要深入思考的问题。
首先,设计师需要充分了解城市的历史文化和地域特色。
每个城市都有其独特的文化底蕴和自然风貌,将这些元素融入设计中,能够使城市环境既具有美学价值,又能反映当地的特色。
例如,苏州的园林设计巧妙地结合了江南水乡的自然风光和传统文化,营造出一种宁静、优雅的氛围,同时也为人们提供了休闲和观赏的功能。
其次,要注重以人为本的设计理念。
城市环境是为居民服务的,因此在设计过程中要充分考虑人们的需求和行为习惯。
比如,在街道设计中,要设置足够宽的人行道,为行人提供安全舒适的行走空间;在公园设计中,要配备多样化的游乐设施和休息区域,满足不同年龄段人群的需求。
以自己熟悉的地域环境为例,分析其地区旅游资源的现状与开发利用

以自己熟悉的地域环境为例,分析其地区旅游资源的现状与开发利用一调研目的阜阳拥有丰富的旅游资源,已形成颇具地方旅游特色的“阜阳模式”。
阜阳市旅游资源开发也面临很多问题,必须采取有效措施,用科学、先进的旅游市场营销策略来武装自己,从而促进旅游业迅速健康有序高速发展。
二调研意义我市大体涉及到名胜古迹、遗址、古湖水文化、名人名家、民俗节庆、民间建筑、饮食文化、特产文化、出土器物、等非物质文化,这些文化资源都为旅游产品的开发利用提供了条件。
为更好地开发它们,有必要学习它们的特点,然后根据特点进行资源的学习整合和匹配,促进历史文化旅游资源的开发更加科学和合理。
三调研方式与方法:1.集体座谈,同届中有多位同专业的同学,他们同样热爱家乡,愿意一起探讨家乡的旅游资源状况。
2.实地调查,仅有的几个稍有名的景点都去过,印象深刻。
3.资料搜集,从各方面收集信息,全面了解。
四调研对象我的家乡,阜阳市五调查内容1 环境条件1)自然环境调查阜阳地理位置优越,是皖西北重要的门户,位于黄淮海平原南端、淮北平原的西部,因为地处黄淮海平原,地势平坦,周边数百里之内没有高档景,但气候适宜,资源丰富。
地处南北气候过渡带,四季分明,光照充区,有大片湿地资源。
2)社会环境调查阜阳人口974万(20xx年),是安徽省人口最多的城市,也是全国比较大的地级市之一,阜阳成为五路交汇、八线引人的全国六大路网性铁路枢纽之一,因此被誉为大京九枢纽城市,年客流量达300多万人。
阜阳市政府为长足发展旅游业,规划建设了一批文化长廊和文化园。
如在建的“三角洲公园“中的文化广场建设、颍上县的“管子文化园”的筹建等,3)市场环境调查随着人们生活水平的提高、生活方式的改变、对旅游的需求也逐步增加,而阜阳及其周边地区的人口密度又大,这给发展旅游经济提供了源源不断的客源条件。
在没有名山大川等自然景观的情况下,可以依靠我市内历史文化的开发利用来做旅游。
2.旅游资源状况自春秋至北宋是阜阳历史上的繁盛时期,这里经济发达、人才辈出;赵宋南迁后,加上黄淮水患频仍,阜阳在长达千年的时期内逐渐衰落,昔日的繁华竞逐之地,物逝人非,悄悄淹没在历史长河的涛声里。
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第一章建筑风环境利用建筑风环境是指某一区域内的风速风向分布,而不同建筑群造成的风压差和热压差则是形成通风的动力来源[1]。
建筑风环境的分布是复杂的,受到多层次、多方面环境条件的影响。
其基本特征主要包含两方面:(1)城市大气分层与纵向梯度风速变化;(2)建筑影响下的周边风场分布。
(1)城市大气分层与纵向梯度风速变化在气候与环境学科的研究中,城市风环境的讨论主要涉及到2个主要层次:城市边界层和城市覆盖层(图1)。
从地球表面到500-1000m高的这一层空气一般叫做大气边界层,在城市区域上空则叫做“城市边界层”。
其厚度只是一个定性的分层高度,并没有一个严格的界限,主要巧决于地表粗掩度,农村地区、平原地区巧,在城市地区、山区较厚。
从地面到50-100m的这一层空气叫近地面层,在城市区域就叫做“城市覆盖层”,也可叫做“城市冠层”。
图1城市大气分层示意图[2]在城市风环境的研究中,有学者从城市空间形态出发,将城市覆盖层进行划分,如图2所示。
香港中文大学教授吴恩融在研究中对香港的建筑高度进行取样统计,分析进一步化划分出裙房层(0-15m)、建筑层(15-60m)、城市覆盖层(0-60m)的相应纵向范围。
图2香港城市的裙房屋、建筑屋、城市覆盖层划分示意图在大气边界层内,风速沿纵向一般会随髙度的増加而增大,呈现梯度变化规律。
在城市下垫面对气流摩擦力的作用下,紧贴地面处的风速为0,越往高处摩擦力影响越小。
风速逐渐增大。
风速随高度增加而变化所形成的函数曲线就叫做“风廓线”,如图3中曲线所示。
下垫面粗糙度越大,风廓线从地面随高度变化就越置著。
因此,城市中心、、近郊和开旷农村地区的风廓线也大不相同(图3)。
图3 不同地面粗糙度下的风廓线[3]风廓线的上部曲线是一个对数曲线,该对数曲线的起点商度为城市粗糙度z 0和零位替高度z d 之和(图1)。
对于梯度风速变化的规律还有一种指数风剖面的表达方式(图4),是根据实测结果推导得出的,该计算方法较为简单,因此得到了广范的应用,如式(1):图4 风速梯度指数分布示意图00()l l v z v z α= (1) 式中:v l 表示流场中某点l 的平均风速,m/s; v 0表示参考高度处的风速,m/s; z l 表示流场中某点l 的高度,m; z 0代表参考高度,m;我国气象台数据参考高度为10m; α取决于地面的粗糙度。
(2)建筑影响下的周边风场分布当风吹向单体建筑物时,遇到建筑物阻挡,在迎风面上一部分气流会上升越过屋顶,一部分气流会下沉至地面,另一部分则绕过建筑物两侧向建筑后方流去。
其中上升气流经过屋顶后在建筑背风面下沉会形成“背风锅旋气流”(图5);下行的气流沿建筑墙面下沉到地面,部分形成回流与水平方向的风叠加会在建筑迎风面形成端流风,部分沿建筑的底缘顺屋角向后流,进一步加强沿建筑两侧流动的气流,形成“角流”。
从行人高度(1.5m )处风环境来看,单体建筑两侧会形成风速加倍增大的“角流区”,建筑背风面则会形成较大巧围的风速急剧减弱的“风影区”,同时建筑迎风面也会形成小范围的风速减弱区域。
单体建筑的离度、形态、迎风面面巧的大小、以及与来风方向的角度等都会对建筑周边风场产生不同的影响(图4)。
图5 气流受到建筑物阻挡后分布情况[3]当两个建筑平行布局,且建筑间距相对较小的情况下,当来风方向与建筑平行时,两建筑之间气流会由于“狭管效应”使风速集聚增大,而当来风方向与平行建筑垂直时,建筑之间则会出现祸旋和升降气流,两建筑之间风速会出现不同程度的减弱。
城市街道就类似于这种情况,但扩大到实际城市当中,建筑物分布、组合的多样化与复杂性,就会使其风场分布产生更多的变化,更为复杂。
1.1 建筑风环境中风能发电利用模式建筑环境中的风能利用形式可分为以适应地域风环境为主的被动式利用——自然通风和排气;以转换地域风能为其他能源形式的主动式利用——风力发电。
建筑环境中风力发电的供电模式有[4]:(1)独立运行模式——风力发电机输出的电能经蓄电池储能,再供应用户使用;(2)与其它发电方式互补运行模式——风力-柴油机组互补发电方式,风力-太阳能光伏发电方式,风力-燃料电池发电方式;(3)与电网联合供电模式——采用小型风力发电机供电,以满足建筑的用电需求,电网作为备用电源供电。
当风力机在发电高峰时,产生的多余电量送到电网出售,使得用户有一定的收益。
当风力机发电量不足时,可从电网取电。
这种模式免去了蓄电池等设备,后期的维修费用也相对比较少,使得系统成本大幅度下调,经济性远大于其他两种模式。
1.2 建筑环境风能发电的技术研究目前国内外学者对建筑环境中风能的利用技术研究主要着眼于建筑风环境模拟、建筑风力集中器研究、适宜建筑环境的风力发电机研究以及建筑环境风力发电效益评估等方面。
1.2.1 建筑风场模拟[5][6]建筑风场模拟准确性的提高是建筑风能利用技术的一个重要环节。
风力涡轮机布置位置的选择直接影响发电效率,选择的位置应尽可能使风力发电的效率最高,同时还应该避免涡流区,对结构造成的负面影响最小,这需要提高对建筑风场模拟的准确度,提出更精确的湍流模型。
目前建筑风场模拟主要有:现场实测、风洞试验和数值模拟。
现场实测法是研究风场能量分布最有效、最直观的方法。
风洞试验法是当前研究建筑风场能量分布及风工程领域使用的主要分析方法,但存在着很多不足,诸如:模型制作费时费力,试验周期较长,难以同时研究不同的建筑设计方案等,而且缩小尺寸的试验模型并不总是能还原全比例实物的各方面特征。
另外,在测量点布置、同步测压等一系列问题上也有很多不足有待解决。
数值模拟方法是假设流动的风为不可压缩粘性流体的基础上,对流体连续性方程和动量方程进行离散,将微分方程转化为代数方程,求出微分方程组的数值解,进而获得流场的相关性质数据。
1.2.2 建筑风力集中器研究建筑风力集中器主要研究建筑对风能的强化和集结效应。
与郊外、近海相比,建筑环境中的风场有紊流加剧、风速降低的特点,为提高建筑环境中的风能利用效率,对建筑环境进行规划,对建筑进行特定的形体和结构设计,解决风场构筑、风力强化和集中是该研究的关键问题。
根据建筑中安装风力机位置,Mertens 提出的3种基本空气动力学集中器模(如图6):扩散体型、平板型和非流线体型。
图6 三种基本的建筑集中器模型[6]1)非流线体型风力集中器建筑型式是将风力涡轮机放置在建筑物屋顶上,利用建筑物屋顶较大的风速,进行风力发电。
2)平板型风力集中器建筑型式是在一个平板型建筑物中间的空洞内放置风力涡轮机,利用空洞聚集加强的风,驱动风力发电机。
3)扩散体型风力集中器建筑型式则是在两个建筑之间的风道内放置一个或多个风力涡轮机,利用风道内聚集的风进行风力发电。
1.2.3 适宜风力发电机研究考虑建筑在风环境中舒适度以及结构抗风设计的要求,大型风力发电机的运用受到了一定限制。
开发研究适宜建筑环境的小型风力发电机也是至关重要的。
目前风力发电机的研究主要着眼于增大发电功率、减少噪音和振动以及安全美观性等几个方面。
风力发电机实际上是将风的动能转化为其他形式的能量,通常用风力机的实际功率衡量[3]:312p P c v A ρ= (2) 式中:c p 为风力机输出功率系数;ρ为空气密度,与气压、气温和湿度水汽压有关,常温下,ρ的变化可以忽略不计;A 为气流通过的面积,即风力机的扫掠面积;v 为风速。
由式(1)可知,风力发电机的发电功率与风速的三次方率成和风力机输出功率成正比,因此增大风速和提高风力发电机的风能利用效率成了关键的技术。
另外,如果涡轮机的转动与周围的构件如承重梁的谐合共振频率相匹配,则大楼本身也会振动,一方面会将噪声放大,另一方面对建筑的结构、舒适度也会产生不利的影响。
因此如何减少涡轮机的振动也很重要。
1.2.4 建筑结构安全性和可靠性的研究传统的结构设计以减小风的作用为目标,但在风能利用建筑中,为提高风能利用效率,要求风速尽可能的大,这对结构的抗风提出了新的要求。
风力发电机通常设置在建筑顶部和设备层,放置发电机的楼层要求在立面上开洞,洞的尺寸也可达十几米,乃至数十米,另外还需承受上部楼层的荷载,并且在洞口处,风压较大,受力较为复杂,采用何种结构形式需做进一步的研究。
1.2.5 建筑在风环境中舒适度的研究目前建筑风环境中风能利用当主要着眼于建筑对风能的强化和集结作用,忽略了舒适度的研究。
由于人对风速、风加速度以及风速比的承受能力有限,故对建筑对风能强化和集结的研究,必须建立在满足舒适度的要求上。
1.2.6. 建筑环境中风能利用效益的评估技术研究由于建筑风环境的不稳定,以及测量技术的限制,目前还无法准确的计算出风力发电机的发电功率,也就无法正确评估建筑环境中风能利用的效益1.3 建筑环境风能转换及储能技术的研究思路城市高层建筑群风能转换及储能技术的研究目标及任务:(一)研究城市高层建筑群周围的风场能量分布情况:确定合理适用的数学模型及求解算法,并对控制方程的离散化格式、边界条件等进行设定。
采用数值计算模拟得出几种不同布局的高层建筑群的风场能量分布图。
(1)数值模拟方程流体流动要受到物理守恒定律的支配,基本的守恒定律包括:质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。
(2)湍流及其模拟目前湍流的模拟方法可以分为直接数值模拟方法(DNS)和非直接数值模拟方法。
直接数值模拟方法就是直接用非稳态的Navier-Stokes方程对湍流进行计算。
非直接数值模拟方法主要是Reynolds平均法。
(3)风速的梯度效应分析风随高度的变化而变化。
不同高度的大气层分划:离地面2m以内的区域称为底层;2~100m的区域称为下部摩擦层;100m~1000m的区段称为上部摩擦层;以上统称为摩擦层。
粗糙度大的地面在近地层更易使空气的流动形成湍流状态,使得风速随高度增加的快,风速梯度大。
同时,也直观的表现了风速随高度变化的指数规律理论。
基于仿真分析结果可得到图2-9,其为由于地面粗糙度不同而引起的风速梯度变化情况图。
(4)不同布局高层建筑群风能量分析[6]高层建筑群的空间形态具有层次性、相对性,主要分为两种方式(图7):一种是错落式队列分布方式,另一种是方块状规则阵列分布方式。
图7 城市高层建筑群典型分布示意图(二)研究高层建筑群风能的应用方案:分析得出的风场能量分布数据,结合风力发电系统的特性、技术特点,并且联系高层建筑物的建筑特点,对城市高层建筑群风能的评估制定一套合理的、可行性高的实施方案。
(1)风能的评估[8]风能的多少是评估一个区域风能可利用性的重要依据。
衡量某区域风能的大小,评价其内在的风能潜力,风能密度是比较有价值的物理参数。
风能密度为气流在单位时间内垂直通过单位截面积的风能。
风能密度公式:3=(3)0.5E vρ由式(2)可知,风能密度的大小主要取决于空气密度ρ和风速v。