热岛室内外通风模拟教程
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实验一 室内气流组织模拟实验一、实验目的通过室内气流组织模拟实验,掌握常用风口、常见室内送回风口布置对室内气流分布、工作区温度速度均匀性的影响;掌握室内工作区温度和速度的测量方法、气流演示实验方法。
二、实验原理室内气流组织的优劣直接影响室内热环境的舒适性和空调设计的实现,同时也直接影响空调系统的能耗量。
通常室内工作区由余热而形成的负荷只占全室总负荷的一部分。
另一部分产生于工作区之上。
良好而经济的气流组织形式,应在保证工作区满足空调参数要求的前提下,使空调送风有效地排出工作区的余热,而不使工作区以外的余热带入工作区,从而达到不增加送风量且提高排风温度的效果,直接排除这部分热量,以提高空调系统的经济性。
为此引入评价室内气流组织经济性指标——能量利用系数η:on op t t t t --=η 式中,t n 、t o 、t p 分别为室内工作区空气平均温度、送风温度及排(回)风温度。
通过实测获得能量利用系数η,以评价室内气流组织的经济性。
三、实验方法1.气流组织测量方法 (1).烟雾法将棉球蘸上发烟剂(如四氯化钦、四氯化锡等)放在送风口处,烟雾随气流在室内流动。
仔细观察烟雾的流动方向和范围,在记录图上描绘出射流边界线、回漩涡流区和回流区的轮廓,或者采用摄影法直接记录气流形态。
由于从风口射出的烟雾不大而且扩散较快,不易看清楚流动情况,可将蘸上发烟剂的棉花球绑在测杆上,放到需要测定的部位,以观察气流流型。
这种方法比较快,但准确性差,只在粗测时采用。
(2).逐点描绘法将很细的合成纤维丝线或点燃的香绑在测杆上,放在测定断面各测点位置上,观察丝线或烟的流动方向,并在记录图上逐点描绘出气流流型,或者采用摄影法直接记录气流形态。
这种测试方法比较接近于实际情况。
应注意上述用于记录气流形态的摄影法对拍摄焦距、烟雾与背景的对比度等要求较高。
2.能量利用系数测量方法分别在室内工作区、送回风口处布置温度测点,温度测量仪器采用热电偶测量,工作区温度应采用多点布置取其平均值,计算求得能量利用系数。
《建筑室外风环境CFD模拟》主讲人:第七代师兄本教程由百度文库账号:a谷雨c燕,原创,任何侵权行为,将追究法律责任和经济赔偿01建筑风环境研究方法建筑室外风环境评价建立CFD 建筑模型建筑风环境-网格划分0203040506速度云图-矢量图压力云图-建筑表面压力分布编写建筑风环境模拟报告课程小结及安排07080910参数设置及迭代计算(前3节,可免费试看)主讲人:第七代师兄本教程由百度文库账号:a谷雨c燕,原创,任何侵权行为,将追究法律责任和经济赔偿本教程由百度文库账号:a谷雨c燕,原创,任何侵权行为,将追究法律责任和经济赔偿巷道风建筑群风环境风对建筑的影响效应冲刷边角增强巷道风建筑遮挡效应建筑自身1.建筑室外风环境概述1.建筑室外风环境概述建筑室内通风-节能本教程由百度文库账号:a谷雨c燕,原创,任何侵权行为,将追究法律责任和经济赔偿城市中高大建筑的数量与日俱增,这些建筑将很大程度上,改变城市风环境分布。
高大密集的建筑群降低了城市的通风、净化能力,加剧了在低风速条件下城市的空气污染和热岛效应。
建筑风环境问题此外,在风速较大时,高大建筑周围会产生局部强风,影响行人室外活动的舒适与安全,甚至引发行人一系列的风环境问题,造成经济损失。
计算机数值模拟(Computational Fluid Dynamics: CFD )是在计算机上对建筑物周围风流动所遵循的动力学方程进行数值求解,可以准确地模拟计算建筑内外的三维速度场、温度场,压力分布等可以,分析和评价建筑群的室外风环境现状,为建筑设计规划提供参考依据。
建筑风环境问题风环境模拟的意义风环境模拟的意义良好的建筑室外风环境,一方面可以保障建筑室内良好的自然通风,满足人员舒适度要去,另外一方面可以减少系统设备运行使用频率,实现建筑节能的目的。
1.建筑室外风环境概述1.建筑室外风环境概述感谢观看Thanks for watching主讲人:第七代师兄本教程由百度文库账号:a谷雨c燕,原创,任何侵权行为,将追究法律责任和经济赔偿风洞试验网格法CFD数值计算2.研究方法本课程采用CFD(计算流体力学)方法对风场进行求解。
㊀第22卷㊀第2期2024年4月中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业JournalofChineseUrbanForestryVol 22㊀No 2Apr 2024缓解城市热岛效应的通风廊道构建研究进展∗徐晨曦㊀张曦文㊀吴玲玲广东工业大学建筑与城市规划学院㊀广州㊀510090㊀收稿日期:2023-06-06∗基金项目:国家自然科学基金(42101273)ꎻ广东省自然科学基金(2024A1515010038)㊀第一作者:徐晨曦(1998-)ꎬ女ꎬ硕士生ꎬ研究方向为城市降温与生态规划ꎮE-mail:xucxchancy@163 com㊀通信作者:张曦文(1993-)ꎬ女ꎬ博士ꎬ讲师ꎬ研究方向:景观生态与土地利用ꎮE-mail:zhangxiwen@gdut edu cn摘要:在全球气候变暖的背景下ꎬ构建通风廊道是缓解城市热岛效应的有效途径ꎬ对改善局地气候环境有重要作用ꎮ文章通过梳理1995 2023年国内外通风廊道相关研究文献ꎬ总结了城市通风廊道对缓解城市热岛效应的作用机制以及构建通风廊道的研究方法ꎬ并对当前缓解热岛效应的通风廊道建设标准㊁多尺度评估㊁协同规划㊁现状研究缺陷和未来发展方向进行探讨ꎬ旨在为城市热环境改善和可持续宜居城市建设提供参考ꎮ关键词:城市ꎻ热岛效应ꎻ通风廊道ꎻ冷却效应DOI:10.12169/zgcsly.2023.06.06.0002ResearchProgressinVentilationCorridorsConstructiontoMitigateUrbanHeatIslandEffectXuChenxi㊀ZhangXiwen㊀WuLingling(SchoolofArchitectureandUrbanPlanningꎬGuangdongUniversityofTechnologyꎬGuangzhou510090ꎬChina)Abstract:Underthebackgroundofglobalwarmingꎬtheconstructionofventilationcorridorsisaneffectivewaytomitigatetheurbanheatislandeffectꎬwhichplaysacrucialroleinimprovinglocalclimatecondition.Byreviewingrelevantliteratureonventilationcorridorsin1995and2023athomeandabroadꎬthispapersummarizestheworkingmechanismsthroughwhichurbanventilationcorridorsalleviatetheurbanheatislandeffectꎬandconcludestheresearchmethodologies.Furthermoreꎬthecurrentstandardsforventilationcorridorconstructionaimingtomitigatetheurbanheatislandeffectꎬalongwithmulti ̄scaleassessmentsꎬcollaborativeplanningꎬexistinglimitationsinresearchandfuturedevelopmentdirectionsꎬhavebeendiscussed.Thestudyisexpectedtoprovidereferencesforimprovingurbanthermalenvironmentsandconstructingsustainableandlivablecities.Keywords:cityꎻheatislandeffectꎻventilationcorridorꎻcoolingeffect㊀㊀城市的快速增长导致城市下垫面结构急剧变化ꎬ这种由自然地表向城市使用土地变化的过程必然会对生态环境带来严重影响[1-3]ꎮ2022年7月和8月ꎬ地表温度是自1880年以来的第六高[4]ꎮ未来城市将会面临更强烈的热岛效应和更频繁的热浪事件ꎬ因此ꎬ有效缓解城市热岛效应成为全球可持续发展的重要挑战ꎮ研究表明ꎬ构建城市通风廊道可有效缓解城市热岛效应[5-8]ꎮ城市通风廊道通过将新鲜空气导入城市内部从而减轻城市热岛效应[9]ꎮ通风廊道在城市规划研究领域不仅影响区域气候㊁风热环境㊁空气质量和建筑能耗ꎬ还对城市生态过程产生间接影响[10]ꎮ许多地区已将通风廊道规划纳入城市规划㊀第2期㊀徐晨曦㊀张曦文㊀吴玲玲:缓解城市热岛效应的通风廊道构建研究进展㊀㊀中ꎬ促进了通风廊道构建㊁环境效应及量化分析等方面的研究[11-13]ꎮ随着可持续发展理念的盛行和气候变化的挑战ꎬ城市通风廊道的研究也在不断深入与优化[14]ꎮ文章通过中国知网(CNKI)㊁WebofScience㊁GoogleScholar数据库检索了1995 2023年通风廊道相关文献ꎬ梳理和总结通风廊道对缓解城市热岛效应的作用机制㊁研究方法和规划实践等内容ꎮ本研究旨在探讨通风廊道在城市热岛缓解中的潜力和可行性ꎬ为我国高质量发展目标下的城市降温规划与设计提供具有针对性的建议ꎬ同时会对城市通风廊道的时空格局优化及 双碳 目标实现等方面产生积极影响ꎮ1㊀通风廊道缓解城市热岛效应的作用机制㊀㊀城市热岛效应(UrbanHeatIslandEffect)是指城市中的空气温度明显高于城市外围郊区的现象[15]ꎮ构建城市通风廊道的主要目的是为城市外到建成区内的空气流动提供一条通道ꎬ改善城市热岛效应[16]ꎮ通风廊道通过创造开放的空间通道ꎬ利用周围风的流动实现自然通风ꎬ排出热岛区域积聚的热空气ꎬ并引入凉爽的外部空气ꎬ从而有效降低城市表面和周围环境的温度ꎮ德国学者Kress[17]根据局地环流运行规律将城市通风系统分为作用空间㊁补偿空间与空气引导通道ꎬ其中ꎬ作用空间是指需要改善风热环境的区域ꎻ补偿空间是指产生冷空气的区域ꎻ空气引导通道则是指为了引导空气流动而设计ꎬ可以将空气从补偿空间引导到作用空间的连接通道ꎬ即通风廊道[18]ꎮ基于此机制ꎬ构建城市通风廊道缓解城市热岛效应的作用主要体现在3个方面:1)打破城市热岛环流ꎬ使城市周边的冷空气向城市建成区内转移ꎬ缓解城市热岛效应ꎻ2)增强城市内部空气的流动性ꎬ有利于防止城市区域出现局部高温的情况ꎻ3)分割大面积的城市空间ꎬ减小热岛的规模效应和叠加效应ꎮ2㊀通风廊道模拟构建的技术方法缓解城市热岛效应的通风廊道构建研究通常从城市和街区尺度展开ꎬ具体研究方法包括边界层风洞实验方法㊁计算机数值模拟法㊁基于GIS技术的形态分析方法(表1)ꎮ表1㊀构建通风廊道的主要研究方法㊀㊀主要研究方法㊀㊀㊀方法概述㊀㊀㊀优点㊀㊀㊀缺点边界层风洞实验结合常规气象资料ꎬ对空气流过研究区域时的详细变化进行客观的观测便于实际操作ꎻ研究结果客观㊁真实ꎻ在方案设计阶段即可进行风环境评估实验所需人力㊁物力成本较高ꎻ模拟范围有限ꎻ对物理模型精度要求严格计算机数值模拟CFD软件对区域空气流动形成的温度场㊁速度场结果进行直观显示ꎮ构建模型进行城市微气候模拟ꎬ评估各类城市热岛效应缓解策略的功效分辨率高ꎻ模拟所需人力㊁物力成本相对较低ꎻ可通过相关参数的设置进行策略验证模拟ꎻ结果直观详细计算复杂及背景信息获取困难ꎻ无法准确进行大尺度模拟ꎻ模型假设和参数设定较为复杂ꎻ无法完全模拟高度复杂的实际情况WRF模型采用物理参数化方案㊁建筑参数化㊁边界条件和后处理评估等方法ꎬ模拟和预测城市和地区的热环境变化ꎮ通过考虑各因素ꎬ提供详细的温度㊁湿度㊁风速和风向等气象参数具有多尺度模拟能力ꎻ可扩展性㊁易于维护㊁操作简单ꎻ能弥补气象站点数据缺失或精度不足等问题需要高性能计算设备ꎻ受空间分辨率限制可能无法完全捕捉城市细小尺度特征基于GIS技术的形态分析最小成本路径模型研究地理空间中最优路径选择的方法ꎬ通过准备数据㊁生成成本表面㊁搜索最小成本路径㊁评估和调整路径ꎬ并进行可视化和结果分析ꎬ实现路径选择的优化和规划综合性强ꎻ足够的空间分析能力ꎻ计算效率高ꎻ结果直观ꎻ可提供可视化和定量分析数据要求高ꎬ前期数据获取和处理工作量大ꎻ对于复杂的现实情况存在一定局限性2 1㊀边界层风洞实验方法边界层风洞实验方法是结合常规气象资料模拟和研究城市通风环境[19-20]ꎮ从1960年代起ꎬ风洞实验就被引入到城市通风环境的研究中ꎬ为城市通风规划提供了技术支撑ꎮ例如ꎬ关吉平等[21]对上海某拟建大楼周边进行了风洞试验ꎬ发现该建筑大部分区域的通风和舒适性都达到了要求ꎬ但一些建筑边缘区需要进行改造ꎮ该方法虽能够对城市通风流场的详细变化进行客观测量ꎬ但会受到高实验成本㊁模拟范围有限和物理模型34㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第22卷的精度等限制ꎬ大多数研究仅限于街区尺度ꎮ2 2㊀计算机数值模拟法在通风廊道的研究中ꎬ常用的计算机数值模拟方法包括计算流体动力学软件(ComputationalFluidDynamicsꎬCFD)和中观气象模型(WeatherResearchandForecastModelꎬWRF)ꎮCFD软件通过数值模拟直观显示区域空气流动的温度场和速度场ꎬ以验证中小尺度区域的气候效应或单个地块的热岛效应缓解策略的性能[22]ꎮ例如ꎬ尹杰和詹庆明[23]将地理信息系统和CFD的方法相结合ꎬ评估街道的通风潜力ꎬ并综合建筑迎风面积密度提取了武汉市的通风廊道ꎮ然而ꎬ由于计算量大及获取大区域背景信息困难ꎬCFD通常用于小规模㊁高分辨率的流体模拟[24]ꎮ因此ꎬ该方法主要用于中小尺度的风道识别和局部地块的验证评估ꎮ为了弥补CFD软件的不足ꎬ近年来一些学者将中观气象模型WRF和CFD模式结合ꎬ利用WRF模型所提供的大范围环流信息ꎬ以实现更精确的通风廊道构建[25-26]ꎮ此方法是利用土地利用数据以及常规和自动气象站数据在WRF中进行模拟ꎬ通过城市三维数据㊁风向和风速等参数ꎬ评估城市通风潜力并构建通风廊道ꎮ然而ꎬ传统的WRF模拟对城市下垫面的描述较为简化ꎬ未能充分考虑城市下垫面结构的不均匀性以及城市建筑对低层大气的动力㊁热力特征和地面能量平衡的影响[27]ꎮ因此ꎬ一些研究采用城市冠层模型(UrbanCanopyModelꎬUCM)与WRF模式耦合以提升WRF模拟的表现[28]ꎮ2 3㊀基于GIS技术的形态分析方法在气象数值模拟的基础上ꎬ借助地理信息系统GIS技术可以使获取的通风廊道信息更加详实[29]ꎮ其中ꎬ最具代表性的方法是利用最小成本路径(LeastCostPathꎬLCP)模型ꎬ计算下垫面的表面粗糙度来分析城市通风环境[30]ꎮ该方法的实现是基于天空开阔度指数和表面粗糙度指数开发通风阻力系数模型ꎬ结合城市主导风向和最小成本路径(LCP)模型构建城市通风廊道[12]ꎮ这种方法已取得了许多建设性的成果ꎬ并得到了证实[31-33]ꎮ然而ꎬ该方法无法识别通风廊道宽度和评估没有最小成本路径的区域通风条件ꎮ因此ꎬ有研究在此基础上结合电路理论进行通风廊道识别ꎬ能覆盖整个研究区域内的全部栅格点ꎬ从而改善了最小成本路径法的不足[34]ꎮ3㊀通风廊道的规划实践探索3 1㊀通风廊道建设标准研究不同的通风廊道建设标准会产生差异化的空间特征ꎬ进而对城市风热环境和缓解城市热岛效应的效果产生影响ꎮ国内外对城市通风廊道的建设标准进行了大量研究[35-36]ꎬ主要从廊道宽度㊁长度和走向等方面确定(表2)ꎮ较早是德国学者Kress[37]基于城市下垫面气候功能评价ꎬ从廊道宽度㊁长度以及地块控制提出城市通风廊道的建设标准ꎮ在此基础上ꎬ其他国外学者对廊道走向进行了研究[38-39]ꎮ国内相关研究起步较晚ꎬ国内学者梁颢严等[40]借鉴国外经验并结合国内实际ꎬ将廊道宽度㊁廊道走向及地块控制作为控制指标ꎬ提出通风廊道的建设标准ꎮ由于在实际规划中存在已建成的城市环境ꎬ廊道建设标准的落实存在一定困难ꎬ因此ꎬ有关针对已建成的城市环境进行有效且易落实的通风廊道的研究仍需加强ꎮ表2㊀国内外通风廊道建设标准学者廊道宽度/m廊道长度/m廊道走向/(ʎ)㊀㊀地块控制KRESS>30ꎻ50最佳ȡ500ꎻ1000以上最佳障碍物垂直于气流方向的宽度应尽量小于等于通道总宽度的10%ꎬ高度不超过10mꎬ相邻两个障碍物高度与水平间距的比值不应超过0 1(建筑物)与0 2(树木)吉沃尼㊁布朗>100与主导风向夹角ɤ30梁颢严主通风廊道:ȡ150次通风廊道:ȡ80与主导风向夹角ɤ45建设用地比例ɤ25%ꎻ建筑密度ɤ30%ꎻ相邻界面高宽比ɤ1ꎬ开放度ȡ30%党冰主通风廊道:ȡ200次通风廊道:ȡ120城区局部通风廊道:ȡ60主通风廊道:ȡ4000次通风廊道:ȡ2000城区局部通风廊道:ȡ1000与主导风向夹角ɤ30主通风廊道内建设用地比例ɤ20%ꎻ次通风廊道内建设用地比例ɤ25%ꎻ城区局部通风廊道内建设用地比例ɤ30%44㊀第2期㊀徐晨曦㊀张曦文㊀吴玲玲:缓解城市热岛效应的通风廊道构建研究进展㊀㊀3 2㊀多尺度通风廊道效应评估3 2 1㊀城市群尺度评估城市群尺度通风廊道的评估是对宏观层面50~500km范围内通风环境的评估ꎮ该评估是在充分认识区域风热环境的基础上ꎬ将城市群内涉及通风廊道的城市联合起来ꎬ开展 联防 协同 和 共治 ꎮ例如ꎬ张少康等[41]利用WRF模拟探索城市群通风廊道的识别技术与分析方法ꎬ构建珠三角城市群通风廊道体系ꎮ目前ꎬ对于城市群尺度下的通风廊道评估多在引导与控制层面ꎬ或与生态廊道结合ꎬ而系统科学的定性和定量评估及区域协同方面仍有待深入研究ꎮ3 2 2㊀城市尺度评估城市尺度通风廊道的评估是对中观层面1~50km的通风环境状况进行评估ꎮ最早是斯图加特市引入城市尺度通风廊道体系ꎬ成功改善了空气流动状况[42]ꎮ在亚洲地区ꎬ日本率先提出分层管理通风廊道的概念ꎬ建立主要风道系统引入新鲜空气缓解城市热岛[43]ꎮ国内由于近年来受城市化进程速度的影响ꎬ诸多城市相继开展了城市尺度的通风廊道研究[44-46]ꎮ目前的城市尺度评估研究多通过观测和模拟调整规划布局与建筑形态来缓解城市热岛效应ꎮ随着计算机技术和模拟方法的发展ꎬ未来可能会探索其他创新的评估方法ꎬ使通风廊道的构建更具科学性与前瞻性ꎮ3 2 3㊀街区尺度评估街区尺度通风廊道的评估是指针对微观层面10~1000m城市局部通风环境进行评估ꎬ涉及街道宽度㊁建筑立面设计㊁绿化覆盖率和周围建筑物的影响等因素ꎮ周志宇等[47]通过对比不同住区夏季室外温度和风速空间分布ꎬ探讨建筑布局与风热环境的关系ꎮ还有研究对街区的通风指标进行综合分析ꎬ以评价不同城市街区的综合通风效能ꎬ例如ꎬ马童和陈天[48]通过城市规划指标与各通风效能指标及总体通风效能的相关性分析ꎬ研究通风效能与城市街区形态的关系ꎮ3 3㊀通风廊道的协同规划3 3 1㊀通风廊道与城市结构的协同不同的城市结构会产生不同的空间特征ꎬ从而影响通风廊道的有效性ꎮ城市结构中城市形态是重要影响因素之一ꎮ陈日飙等[49]基于城市形态在 双循环 + 多尺度 的风环境评估路线下ꎬ探讨了城市用地属性对局地气候的敏感性差异ꎮ除此之外ꎬ合理的城市空间结构也是通风效应的重要影响因素ꎮ冯娴慧[50]对城市圈层㊁轴带及组团结构对城市通风的影响进行了全面分析ꎬ并提出了针对不同城市结构的策略以改善城市通风情况ꎮ3 3 2㊀通风廊道与蓝绿空间的协同蓝绿空间作为通风网络的重要载体ꎬ通过引风㊁导风和串风等策略发挥作用ꎮ城市边缘地带的多样化蓝绿空间为通风廊道提供新鲜空气来源即引风ꎮ王绍增和李敏[51]建议ꎬ对于作为氧源地的绿地ꎬ应根据不同情况将风玫瑰平均瓣长按一定倍数放大ꎬ以此得到其范围和形状ꎮ导风通常以绿廊或蓝道等形式串联公园和湖泊ꎮ由于城市已建成环境的客观性和城市下垫面复杂性的限制ꎬ要实现通风廊道内部空气的良好流动ꎬ需充分利用蓝绿空间ꎮ例如ꎬ张雅妮等[52]利用ENVI ̄met模拟了河道两侧的城市空间界面ꎬ合理利用开敞空间引导河风进入城市街区ꎬ有效改善了城市的小气候环境ꎮ3 3 3㊀通风廊道与城市路网的协同通风廊道与城市路网的协同是为了在城市规划中充分利用道路系统优化通风廊道的效果ꎮ柏春[53]通过分析不同路网形式的通风特性ꎬ基于路网形式㊁疏密度㊁顺畅度以及方位等提出了城市通风廊道与城市路网的协同规划方案ꎮ此外ꎬ构建通风廊道时ꎬ道路常作为重要通风通道ꎮ例如ꎬ毛蒋兴等[54]在构建南宁市广义降温通道时ꎬ提出了 一轴㊁四廊㊁两道 的城市降温框架ꎬ其中 两道 指的就是沿城市主干道及其沿线林荫道所形成的与主导风向平行的降温通道ꎮ3 4㊀国内城市通风廊道规划实践及其成果在实施生态文明建设战略的背景下ꎬ城市通风廊道规划作为重要举措在城市规划中得到广泛应用ꎮ如北京市在«北京城市总体规划(2016 2035年)»中指出构建多级通风廊道系统ꎬ并在通风廊道的区域内严格控制建设规模ꎮ广州市与世界银行合作开展 中国可持续发展城市降温项目 试点工作ꎬ旨在推动广州 酷城 行动ꎬ探索可持续㊁可负担的城市降温综合解决方案ꎮ在54㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀城㊀市㊀林㊀业㊀第22卷«广州市国土空间生态修复规划(2021 2035年)»中结合生态廊道控制构建市域6条通风廊道ꎮ佛山市为治理大气污染工作进行了«佛山市通风廊道专项规划(2018 2035年)»ꎬ通过对城市热环境㊁风环境㊁建成环境以及城市通风潜力进行评估ꎬ确定形成 6主28次风道㊁37处入风口㊁3主5次补偿空间㊁作用空间 的通风系统框架ꎮ综上可知ꎬ通风廊道在实践中通常具有分级确定㊁控制与优化相结合的共性ꎮ随着国家对于城市可持续发展的重视ꎬ相关标准和政策的出台明确了通风廊道规划的重要性和应用要求ꎬ促使我国大多数省级行政单元自主开展通风廊道规划ꎬ为城市可持续发展和生态环境改善提供了重要支持ꎮ4 展望文章系统回顾并总结了缓解城市热岛效应的通风廊道构建的相关研究ꎬ讨论了不同研究对缓解城市热岛效应的重要性ꎬ并梳理了已有研究存在的问题:1)通风廊道的建设标准缺乏针对特定城市环境或不同城市气候的定制化ꎬ重视 风道 而忽视规划实施和系统要素ꎮ建设标准在区域协同层面缺乏定性与定量结合的研究ꎮ2)在不同尺度下构建通风廊道缺乏综合性和系统性ꎮ宏观尺度下的规划难以与微观尺度的实施相协调ꎬ往往会受到周围已建成环境的影响ꎬ导致规划理念难以实施和落地ꎬ最终导致通风廊道缓解热岛效应的效果不如预期ꎮ3)通风廊道建设主要依赖于模拟软件的理论结果ꎬ缺乏实地观测数据的支撑ꎬ对已建设或规划建设的通风廊道缺乏后续实地观测和跟踪ꎻ相关成果主要基于理论分析ꎬ缺乏实践层面的有效验证ꎮ4)通风廊道的作用效果通常只考虑当前的降温效应ꎬ缺乏对其持续降温能力的评估和验证ꎮ因此ꎬ未来的研究重点应集中在以下4个方面:1)增强通风廊道可行性ꎮ增加对不同城市环境与气候背景下城市通风廊道构建的对比研究ꎬ制定具有针对性和系统性的通风廊道建设标准ꎬ注重规划与实践的结合ꎬ加强区域层面的定性与定量研究ꎬ以提升通风廊道的实际效果和适应性ꎮ2)与城市现有功能融合ꎮ综合考虑多个要素之间的相互作用和协同效应ꎬ可借助未来城市功能疏解㊁存量用地更新的契机以及城市低效用地集约利用构建城市通风廊道ꎮ3)通风廊道构建可持续性验证ꎮ建立和完善评价体系以评估通风廊道在缓解城市热岛效应方面的效果ꎬ考虑未来城市的扩张趋势ꎬ适应不同发展阶段的可持续性ꎬ进行通风廊道可持续降温效应的评估ꎬ以确保其长期有效地提供降温和改善环境的功能ꎮ4)通风廊道效应拓展ꎮ未来的通风廊道研究应更加多元化和综合化ꎬ应不再局限于关注通风廊道对缓解城市热岛效应的问题ꎬ还可以拓展至城市通风廊道用于城市安全㊁城市韧性以及城市低碳规划等ꎮ参考文献[1]RUIZ ̄PÁEZRꎬDÍAZJꎬLÓPEZ ̄BUENOJAꎬetal.Doesthemeteorologicaloriginofheatwavesinfluencetheirimpactonhealth?A6 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_室内通风模拟分析报告室内通风是指通过良好的空气循环,使室内空气保持清新,并保持适宜的温度、湿度和氧气含量。
室内通风模拟分析是一种评估室内空气质量和通风效果的方法。
本报告将对办公室的室内通风模拟分析结果进行详细说明。
1.模拟环境设置:本次模拟选择办公室作为研究对象,包括办公桌、椅子等具体家具摆设。
根据实际尺寸进行模拟环境的搭建,并设置合适的通风口和室外空气入口。
2.模拟参数设置:在进行模拟分析前,需要设置一些关键的参数。
首先是通风口的位置和尺寸,通风口会影响室内空气流动的方式和速度。
其次是办公室的人员数量和活动强度,不同的人员数量和活动强度会对室内空气质量产生不同的影响。
还需要设置室内外温度和湿度等参数,以模拟真实的环境。
3.模拟分析过程:在模拟分析过程中,采用计算流体力学(CFD)方法对室内通风效果进行数值模拟。
通过对室内空气动力学的研究,可以得到室内空气流动的速度、方向和温度等参数。
同时,还可以评估室内空气中的污染物浓度,如二氧化碳和挥发性有机化合物等。
4.模拟结果分析:根据模拟结果,可以得到室内各点的风速和温度分布情况。
分析结果显示,办公桌附近的风速较大,通风效果较好;而靠近墙壁和角落的地方风速较小,通风效果较差。
此外,室内各点的温度分布较为均匀,没有明显的热源集中区。
5.结果优化建议:根据模拟分析结果,可以提出以下优化建议:首先,增加通风口的数量和尺寸,以提高室内空气流通的效果。
其次,合理调整办公桌和椅子的摆放位置,避免堵塞通风口。
此外,可以考虑增加室内空气过滤设备,提高空气质量。
综上所述,通过室内通风模拟分析,我们可以评估室内空气质量和通风效果,并提出优化建议。
这对于保障室内环境的舒适性和健康性具有重要意义。
Airpak软件中文学习案例(含软件详细操作步骤)建筑边庭对室内环境的影响-CFD模拟分析目录01篇建模问题 (3)1.1模拟概况 (3)1.2简化模型 (5)1.3用airpak建模 (5)1.4airpak建模步骤 (6)02篇网格生成篇 (9)2.1网格生成详细步骤 (9)2.2网格检查 (11)03篇条件设置 (12)3.1边界条件设置 (12)3.2初始参数设置 (15)3.3残差和计算参数设置 (16)04篇模拟后处理 (17)05篇边庭模拟小结 (21)01篇建模问题1.1模拟概况本工程是某地区一栋坐北朝南的办公楼,东侧是贯穿一层的边庭,主要功能为通风采光,南侧是一个内部走廊。
办公楼一共2层,上下层都为办公室、会议厅,建筑面积大约3000平方米。
室内布置主要为桌椅、空调等(实际模型详见下方图纸)。
本工程主要通过CFD模拟软件Airpak对建筑边庭进行研究,分析边庭(中庭)对建筑室内的通风效果通过温度、湿度、风速、空气龄、PMV-PPD等指标参数,评价室内通风效果。
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首次发布在百度文库模拟工况为:(1)冬季无空调时,边庭对室内通风、热舒适度的影响。
(2)冬季有空调时,边庭对室内通风、热舒适度的影响。
1.2简化模型拿到二维图纸或三维图纸后,建模的思路是先熟悉图纸,二维和三维图纸都看一遍,了解图纸中的建筑和物体的布局,其次结合CFD 模拟工况的要求,对建筑模型进行必要的简化,最后依据图纸信息进行建模。
例如本工程,是一个办公楼,要做如上2个工况的模拟,拿到图纸后熟悉每个房间的布局,里面有桌椅、人体、玻璃幕墙等。
对里面的人体进行舍弃,边庭处的沙土、植物对气流影响不大的也进行舍弃,最后得到一个模拟的大致布局。
脑中有了这些模型后,可以自己画一下,也可以建模的时候一遍勾勒,一遍看图。
1.3用airpak建模开始建模时,要了解各个模型的尺寸信息,长x宽x高,应该使用airpak里的那个模块比较合适。
《建筑室外风环境CFD模拟概述》各位同学大家好,我是七师兄,今天我们来学习《建筑室外风环境CFD模拟专题课》的第一讲,《建筑室外风环境概述》。
01我国幅员辽阔,气候复杂多样,有温带季风气候、亚热带季风气候、热带季风气候、热带雨林气候、温带大陆性气候和高原山地气候等气候类型,从南到北跨热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带气候带。
广大地区的气候环境差异,造成北方、长江流域及亚热带地区完全不同的风环境。
随着我国城镇化的发展,大量高大建筑被建成。
新建建筑如何适应当地的气候条件,从而一方面满足居住要求的同时,另外一方面实现建筑节能,都对建筑风环境设计提出了更高的要求。
02我国城市遭受风灾害影响严重,每年夏季台风导致建筑结构损毁造成的财产损失十分巨大。
当然了,极端风灾害气候发生概率较小,与我们的日常生活息息相关的是建筑风环境。
例如,当一栋大楼建立起来后,就会改变来流风的走向,同时改变了建筑周围风速的分布,这种变化有时可能产生不良后果。
例如,在繁华CBD商业中心街道两旁,高低错落的建筑群构形成一个巷道,容易形成巷道风,也就是,巷道局部出现风速加强的效应,加上建筑物的阻滞,容易形成涡旋和强烈变化的升降气流等复杂的空气流动现象,容易造成各种事故。
不仅建筑群会形成这种不良的区域性风气候,在单独的高层建筑附近往往也出现不利的风环境。
我们来看下,来流风,经过建筑的时候,会出现哪些情况。
03风环境还涉及健康和节能风环境不仅和人们的安全有关,也和健康密切关系。
建筑设计对风环境因素考虑不周,会造成局部地区气流不畅,在建筑物周围形成漩涡和死角,使得污染物不能及时扩散,直接影响到人的生命健康。
香港淘大花园因为密集的高楼之间形成的“风闸效应”加剧了SARS病毒的扩散与传播就是一例。
特别是我们这次新冠疫情的爆发,更加提出室内进行开窗通风。
住宅小区室外风环境不良,在夏季可能阻碍室内外自然通风的顺畅进行,增加空调的负荷;在冬季又可能会增加维护结构的渗透风而提高采暖能耗。
某小区项目室外风环境模拟分析报告(模板)项目名称:委托单位:咨询单位:设计单位负责人:审核人:编制人:报告日期:20XX-10-10目录1模拟概述 (1)1.1项目概况 (1)1.2风环境简述 (1)1.3参考依据 (3)1.4评价说明 (3)2技术路线 (4)2.1分析方法 (4)2.2湍流模型 (5)2.3几何模型 (7)2.4参数设置 (8)2.5气候状况 (10)3 模拟结果分析 (11)3.1夏季及过渡季 (11)3.2冬季 (15)4 结论 (19)1模拟概述1.1项目概况本工程位于XX市XX街道XX北路以东、新北路以北,地理位置优越,交通便利。
拟建10栋高层住宅、商业及配套用房,地下非机动车库及地下机动车库。
该地块总用地面积为20万m2,总建筑面积15万m2,计容面积2万m2,总建筑占地18万m2,容积率2.2,建筑密度30.3%,绿地率25.3%。
1.2风环境简述建筑群和高大建筑物会显著改变城市近地面层风场结构。
近地风的状况与建筑物的外形、尺寸、建筑物之间的相对位置以及周围地形地貌有着很复杂的关系。
在有较强来流时,建筑物周围某些地区会出现强风;如果这些强风区出现在建筑物入口、通道、露台等行人频繁活动的区域,则可能使行人感到不舒适、甚至带来伤害,形成恶劣的风环境问题。
在一般的气候条件下,他们直接影响着城市环境的小气候和环境的舒适性;一旦遇到大风,这种影响往往会变成灾害,使建筑外墙局部的玻璃幕墙、窗扇、雨棚等受到破坏,威胁着室内外的安全。
建筑合理布局是改善室外行人区热舒适的关键;主要是避免在寒冷冬季室外行人区风速加速(西北风情况下),如风巷效应,同时在与西北风垂直方向最好增加裙房,加大底座尺寸,避免冲刷效应和边角效应等,如图2所示。
调查统计显示:在建筑周围行人区,若平均风速V>5 m/s的出现频率小于10 %,行人不会有什么抱怨(在10 %大风情况下建筑周围行人区风速小于5 m/s,即可认为建筑周围行人区是舒适的);频率在10%~20%之间,抱怨将增多;频率大于20 %,则应采取补救措施以减小风速。
1.4日照、采光、通风、噪声及热岛模拟技术
简介
利用相关日照模拟软件、采光模拟软件、风环境模拟软件、声环境及热岛模拟软件,对建筑的日照、采光、噪声、通风及住区热岛强度进行模拟分析,使室内外日照环境、自然采光、通风条件、噪声环境、热岛强度满足相关规范的要求并对其进行优化设计。
适用范围
住宅及公建项目。
主要性能要求
满足现行国家标准《城市居住区规划设计规范》GB 50180中有关住宅建筑日照标准的要求。
住区环境噪声符合现行国家标准《城市区域环境噪声标准》GB 3096的规定。
住区室外日平均热岛强度不高于1.5°C。
相关应用案例
①室外噪声模拟
②室外风环境模拟
③太阳辐射强度模拟
④室外日照模拟分析
《绿色建筑评价标准》相关内容
具体条文如下:
4.1.4住区建筑布局保证室内外的日照环境、采光和通风的要求,满足现行国家标准《城市居住区规划设计规范》GB 50180中有关住宅建筑日照标准的要求。
4.1.12住区室外日平均热岛强度不高于1.5°C。
建筑通风模拟系列教程(1):Simscale建筑群通风模拟又是新的一周,制图教室和大家准时相见~几个月前我曾在制图教室撰写过一篇使用Autodesk Flowdesign进行通风模拟的文章:不会建筑风环境模拟?10分钟带你掌握基本通风分析方法。
发文之后在后台收到了很多读者对于建筑风模拟的咨询,证明了在各位童靴的方案设计中,建筑通风分析还是占有不小的比重的。
考虑到Autodesk flowdesign中的建筑通风模拟存在着部分缺陷,在后续的时间里,我会陆续推出一系列建筑通风模拟的系列教程,从建筑师和建筑系学生的视角出发,带着大家了解一下那些简单,易学并且适合建筑学人士使用的CFD (computational fluid dynamic)软件。
并且在这需要说明的是,考虑到制图教室大部分的读者都是在校的学生,因此此套教程涉及到的软件都是免费或者有学生试用期的CFD软件,对于那些大型商业CFD模拟软件,虽然它们的功能非常强大,但考虑到其动则上千欧元的售价远远超出一般学生的承受范围,在这就不再介绍了。
那么今天第一期的教程中,我们要学习的是如何使用Simscale云计算平台进行建筑群的通风分析。
STEP 1基础介绍相信细心的小伙伴已经发现了,对于Simscale我把它叫做云计算平台而非软件,这是因为Simscale并不是一款用于线下的实体软件,而是一款完全集成于线上,不需要任何线下工具的在线平台。
这就使得Simscale相比于其他CFD模拟软件有了如下几个不可替代的优势。
1:可以调用云计算资源,让CFD计算速度不再受本地硬件水平限制2:操作相对简单,云平台完成大量预设操作3:完善的在线咨询功能,随时帮助你解决分析模拟问题4:不止于CFD模拟,还有众多其他功能(比如结构有限元计算)供你使用明白了优点之后我们就可以正式开始Simscale的学习,首先网址链接:/输入上述网址就可以进入Simscale云计算平台的官网。
室外机热环境模拟分析对室外机布置指导【摘要】对空调外机进行热环境模拟,通过模拟结果来确定或优化其布置方案具有很好的实用价值。
【关键词】:空调室外机热环境模拟1、引言随着生活质量的改善人们对办公环境的要求日渐增加。
普通的写字楼办公楼空调形式大多采用VRV多联机,而在夏季高温环境下办公室的空调有时会出现温度降不下来的情况,分析原因,VRV系统所使用的室外机为风冷热泵型,风冷热泵机组以空气作为冷热源,所需风量较大,因而室外机区域内空气应保持流畅,不受阻碍,不形成回流。
否则将影响热泵型机组的排热与吸热,进而降低机组效率,导致功耗增加,严重时甚至会使机组保护停机。
其中又以夏季冷凝器的高压保护问题更为严重。
所以对空调外机进行热环境模拟,通过模拟结果来确定或优化其布置方案具有很好的实用价值。
下面通过本人经历的一个项目予以展开说明。
2、工程概况:总述:数谷项目,位于苏州工业园区现代服务业产业园大水泾西、扬清路南。
项目由4栋高层研发楼和1栋多层配套楼组成。
项目总用地面积约3.69万平方米,建成后总建筑面积约18万平方米,地下室建筑面积约5.24万平方米,最高建筑高度约150米。
本项目空调形式采用多联机+三维热管显热交换新风系统。
2.1本项目空调形式介绍:2.1.1概况与用途01a#研发办公楼为高层建筑,地上18层,地下2层;建筑高度98.60m2,地下一层、二层为自行车库及汽车库,1~2层为商业配套,3~18层为研发办公。
01b#研发办公楼为高层建筑,地上29层,地下2层;建筑高度149.95m2,地下一层、二层为自行车库及汽车库,1~2层为商业配套,3~29层为研发办公。
2#研发办公楼为高层建筑,地上11层,地下2层;建筑高度56.80m,建筑面积16898m2,地下一层、二层为自行车库及汽车库,1层~11层为研发办公。
3#研发办公楼为高层建筑,地上11层,地下2层;建筑高度56.80m,建筑面积17201m2,地下一层、二层为自行车库及汽车库,1层~11层为研发办公。