室外風環(huán)境模擬分析報告第PAGE2室外風環(huán)境模擬分析報告夏季項目名稱幼兒園建設工程工程地點建設單位設計單位設計日期

目錄TOC\o"2-3"\f\h\z\t"標題1,1"1 項目概況 錯誤!未定義書簽。1.1 總平面圖 31.2 三維視圖 32 計算依據(jù) 43 參考標準 44 計算原理 44.1 風場計算域 44.1.1 夏季工況風場計算域 44.2 網格劃分 54.3 邊界條件 64.3.1 入口與出口邊界條件 74.3.2 壁面邊界條件 74.4 湍流模型 74.5 求解計算 84.6 風速放大系數(shù)計算 95 結果分析 105.1 工況表 105.2 夏季工況 105.2.1 無風區(qū)計算分析 115.2.2 旋渦區(qū)分析 115.2.3 人行區(qū)域旋渦區(qū)/無風區(qū)達標判定 125.2.4 外窗內外表面風壓差達標分析 125.3 結論 145.3.1 過渡季、夏季工況達標判斷 14項目概況番禺區(qū)石碁鎮(zhèn)低涌幼兒園建設工程位于廣州市番禺區(qū)，興裕東路東側。項目用地面積為6237㎡，容積率為0.62。項目包含兩棟教學樓，A棟建筑高度為10.7m，B棟建筑高度為16.8m?？偲矫鎴D圖STYLEREF2\s1.1SEQ圖\*ARABIC\s21總平面圖三維視圖圖STYLEREF2\s1.2SEQ圖\*ARABIC\s21三維視圖計算依據(jù)本項目主要參照資料為：《廣東省綠色建筑評價標準》DBJ/T15-83-2017《建筑通風效果測試與評價標準》JGJ/T309—2013《綠色建筑評價技術細則》委托方提供的總平面圖、建筑專業(yè)設計圖紙、設計效果圖等圖紙資料參考標準室外風環(huán)境評價依據(jù)為《廣東省綠色建筑評價標準》DBJ/T15-83-2017中有關室外風環(huán)境的條目要求。具體要求如下：4.2.6場地內風環(huán)境有利于室外行走、活動舒適和建筑的自然通風。評分規(guī)則如下：1冬季典型風速和風向條件下，建筑物周圍人行區(qū)風速低于5m/s，且室外風速放大系數(shù)小于2，得2分；除迎風第一排建筑外，建筑迎風面與背風面表面風壓差不超過5Pa，得1分。2過渡季、夏季典型風速和風向條件下，場地內人活動區(qū)不出現(xiàn)渦旋或無風區(qū)，得2分；50%以上可開啟外窗室內外表面的風壓差大于0.5Pa，得1分。計算原理風場計算域進行室外風場計算前，需要確定參與計算風場的大小，在流體力學中稱為計算域，通常為一個包圍建筑群的長方體或正方體，本項目的風場計算域信息如下：夏季工況風場計算域表STYLEREF2\s4.1SEQ表\*ARABIC\s21夏季工況風場計算域信息順風方向尺寸（m）324寬度方向尺寸（m）327高度方向尺寸（m）120圖STYLEREF2\s4.1SEQ圖\*ARABIC\s21夏季工況風場計算域圖示注：不同季節(jié)因風向不同，為了最大限度反應項目周圍區(qū)域風場特征，根據(jù)不同風向劃定不同的計算域。網格劃分網格劃分決定著計算的精確程度并影響計算速度，網格太密會導致計算速度下降并浪費計算資源；網格太疏導致計算精度不足結果不夠準確，合理的網格方案需要考慮對計算域中不同的部分采用不同的網格方案。建筑周圍，遠離建筑的區(qū)域，建筑物輪廓有明顯的局部特征（如尖角，凹槽，凸起等細微的外裝飾），貼近地面的區(qū)域，都需要采用不同的網格方案。下面為本項目所采用的加密方案：1）普通網格：指除靠近地面和建筑以外的網格，通常不需要特別加密處理分弧精度：對于有圓弧特征的建筑局部，把圓弧分解為線段時，弦到弧的最大距離；初始網格大小：初始化時候正交網格的大小，單位米(m)；最小細分級數(shù)：初始網格至少細分的級數(shù)；最大細分級數(shù)：初始網格最多細分的級數(shù)；2）地面網格靠近建筑物的區(qū)域稱為近場，遠離建筑物的區(qū)域稱為遠場。近場的地面網格需要加密，對應地面細分級數(shù)較大；而遠場地面對應網格較疏，地面細分級數(shù)較小。3）附面層網格貼近地面/建筑壁面的空氣流動，因為空氣自身粘性而受到地面/建筑表面阻滯作用，緊貼地面/建筑壁面的空氣流動速度幾乎為0，且速度隨著與地面/建筑壁面距離的增加而增加，使得靠近地面的一定厚度空氣層的流速呈現(xiàn)梯度分布，最終達到主流速度，而這層空氣層通常稱為流動邊界層或者附面層。在做計算流體力學分析時，為了獲取邊界層/附面層內的空氣流動特征，提升分析精度，宜對其中的網格進行分層加密，形成附面層網格。地面附面層數(shù)：地面附面層網格的層數(shù)；建筑附面層數(shù)：建筑表面附面層網格的層數(shù)；以下為本項目的網格劃分信息，上述網格方案對網格的控制分別體現(xiàn)在相應的網格參數(shù)中：表STYLEREF2\s4.2SEQ表\*ARABIC\s21夏季網格劃分信息網格總數(shù)（個）網格類型網格尺寸222195普通網格分弧精度(m)0.24初始網格(m)8.0最小細分級數(shù)1最大細分級數(shù)2地面網格遠場細分級數(shù)1近場細分級數(shù)2附面層地面附面層數(shù)2建筑附面層數(shù)0注：前述計算域隨風向不同，所以相同的網格方案會產生不同的網格數(shù)量。邊界條件圖STYLEREF2\s4.3SEQ圖\*ARABIC\s21風場邊界類型示意圖上圖展示了計算域中風場邊界的類型，本小節(jié)將給出不同邊界的邊界條件。入口與出口邊界條件1）入口風速梯度本項目中，入口邊界條件主要包括不同工況下的風速和風向數(shù)據(jù)，其中入口風速采用下列梯度風：（STYLEREF2\s4.3SEQ式\*ARABIC\s21）式中：v,z——任何一點的平均風速和高度；、——標準高度處的平均風速和標準高度值，《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009-2012規(guī)定自然風場的標準高度取10m，此平均風速對應入口風設置的數(shù)值；a——地面粗糙度指數(shù)，本項目為0.28；表STYLEREF2\s4.3SEQ表\*ARABIC\s21地面粗糙度指數(shù)參考值參考標準地貌類別地面粗糙度指數(shù)《綠色建筑評價技術細則》空曠平坦地面0.14城市郊區(qū)0.22大城市中心0.28注：上述地面粗糙度指數(shù)參考《綠色建筑評價技術細則》關于4.2.6節(jié)條文說明，也可酌情參考《建筑通風效果測試與評價標準》JGJT3099-2013中5.2.1節(jié)2）出口邊界條件本項目采用自由出流作為出口邊界條件。壁面邊界條件風場的兩個側面邊界和頂邊界設定為滑移壁面，即假定空氣流動不受壁面摩擦力影響，模擬真實的室外風流動。風場的地面邊界設定為無滑移壁面，空氣流動要受到地面摩擦力的影響。湍流模型湍流模型反映了流體流動的狀態(tài)，在流體力學數(shù)值模擬中，不同的流體流動應該選擇合適的湍流模型才會最大限度模擬出真實的流場數(shù)值。本項目依據(jù)《綠色建筑評價技術細則》推薦的標準k-ε湍流模型進行室外流場計算。下表為幾種工程流體中常見的湍流模型適用性：表STYLEREF2\s4.4SEQ表\*ARABIC\s21常用湍流模型適用范圍常用湍流模型特點和適用工況standardk-ε模型簡單的工業(yè)流場和熱交換模擬，無較大壓力梯度、分離、強曲率流，適用于初始的參數(shù)研究，一般的建筑通風均適用。RNGk-ε模型適合包括快速應變的復雜剪切流、中等旋渦流動、局部轉捩流如邊界層分離、鈍體尾跡渦、大角度失速、房間通風、室外空氣流動。realizablek-ε模型旋轉流動、強逆壓梯度的邊界層流動、流動分離和二次流，類似于RNG。求解計算數(shù)學模型本項目采用CFD（計算流體力學）方法對風場進行求解，即在所分析的計算域內建立流體流動的質量守恒、動量守恒和能量守恒建立數(shù)學控制方程，其一般形式如下所示：該式中的φ可以是速度、湍流動能、湍流耗散率以及溫度等物理量，參照下表表STYLEREF2\s4.5SEQ表\*ARABIC\s21計算流體力學的控制方程名稱變量連續(xù)性方程100x速度y速度z速度湍流動能湍流耗散溫度上表中的常數(shù)如下：，，，，，，，，，，，由計算其中。如果，則，其中，，算法說明本項目采用SIMPLE算法求解上述方程組。風速放大系數(shù)計算風速放大系數(shù)反應了高層建筑對風速的放大作用，通常指建筑物周圍離地面高1.5m處最大風速與開闊區(qū)域同高度風速之比?？刹捎孟率狡骄L速隨高度變化的指數(shù)函數(shù)進行風速放大系數(shù)的計算：v（STYLEREF2\s4.6SEQ式\*ARABIC\s21）（STYLEREF2\s4.6SEQ式\*ARABIC\s22）其中：——風速放大系數(shù)；——建筑物周圍距離地面高1.5米處最大風速，該風速通過前述風速計算獲取，對應1.5高度處風速云圖中的數(shù)據(jù)。——遠離建筑的開闊區(qū)域，距離地面1.5米高度處風速?！h離建筑的開闊區(qū)域，距離地面10米高度處風速，此處取室外風場入口邊界風速。a——地面粗糙度指數(shù)，本項目為0.28；結果分析工況表本結果基于以下幾個工況進行計算：序號季節(jié)風速(m/s)風向1夏季2.30SSE說明：風向字母意義如下圖所示：圖STYLEREF2\s5.1SEQ圖\*ARABIC\s21風向示意圖夏季工況本項目夏季工況的入口邊界風速為2.30m/s，風向為SSE。根據(jù)前述《廣東省綠色建筑評價標準》DBJ/T15-83-2017對于夏季工況的要求，夏季典型風速和風向條件下，場地內人活動區(qū)不出現(xiàn)渦旋或無風區(qū)，如達到要求可得2分。通過該項標準指導設計確保合理的建筑布局，在夏季形成有效的巷道風，優(yōu)化街區(qū)自然通風環(huán)境，避免夏季人行區(qū)有明顯的氣流旋渦和無風區(qū)，從而造成悶熱不適感。因此本項目需要分析建筑周圍人行區(qū)的風速和風速放大系數(shù)分布，并作出判斷。無風區(qū)的定義通常當人行區(qū)域風速≤0.2m/s時，該區(qū)域風向標處于靜止狀態(tài)，在此區(qū)域活動的人會有明顯的無風感，則該區(qū)域為無風區(qū)。注：無風區(qū)的定義參考《建筑設計資料集》第一分冊，第二版。無風區(qū)計算分析計算域內無風區(qū)分析下圖為整個計算域內風速分布云圖，參考圖中速度分布可以對項目中建筑布局進行優(yōu)化。分析下圖，人行區(qū)內沒有無風區(qū)。圖STYLEREF2\s5.2SEQ圖\*ARABIC\s21計算域內-1.5米高度水平面風速云圖-夏季旋渦區(qū)分析計算域內旋渦區(qū)分析下圖為計算域內的風速矢量圖，分析下圖可知，計算域內沒有明顯的旋渦產生，本項目建筑布局基本合理。圖STYLEREF2\s5.2SEQ圖\*ARABIC\s22計算域內-1.5米高度水平面風速矢量圖人行區(qū)域旋渦區(qū)/無風區(qū)達標判定表STYLEREF2\s5.2SEQ表\*ARABIC\s21夏季無風區(qū)/旋渦區(qū)達標分析匯總評價量標準要求是否有無風區(qū)/旋渦區(qū)達標判斷無風區(qū)無風區(qū)面積為0否是旋渦區(qū)旋渦區(qū)面積為0否是外窗內外表面風壓差達標分析分析《綠色建筑評價標準》，夏季為充分利用自然通風獲得良好的室內風環(huán)境，要求50%以上可開啟外窗室內外表面的風壓差大于0.5Pa，如滿足該條款可得1分。可見在夏季，為了獲得良好的室內風環(huán)境，首先要有良好的室外風環(huán)境。當外窗關閉時，外窗內表面風壓近似為0，因此標準要求外窗室內外表面的風壓差大于0.5Pa，即為關窗狀態(tài)下外窗外表面的風壓絕對值需大于0.5Pa。只有外窗外表面的風壓絕對值足夠大時，才可以確保良好的開窗通風效果，形成較好的室內風環(huán)境。下圖為夏季工況下，建筑迎風面和背風面對應外窗表面的風壓分布圖，結合圖例數(shù)值可以清晰看到外窗表面風壓小于0.5Pa的外窗區(qū)域。圖STYLEREF2\s5.2SEQ圖\*ARABIC\s23建筑迎風面外窗表面風壓云圖-夏季圖STYLEREF2\s5.2SEQ圖\*ARABIC\s24建筑背風面外窗表面風壓云圖-夏季下表為依據(jù)上圖提取的外窗外表面平均風壓數(shù)據(jù)，相當于外窗室內外表面風壓差數(shù)據(jù)，并依據(jù)標準做出達標判斷：表STYLEREF2\s5.2SEQ表\*ARABIC\s22建筑外窗室內外風壓差達標判定表建筑編號可開啟外窗總數(shù)室內外風壓差大于0.5Pa的外窗總數(shù)達標比例（%）是否達標<未命名>(節(jié)能_t8)20419897.06是說明：達標比例＝（室內外風壓差大于0.5Pa的總數(shù)/可開啟外窗總數(shù)）*100％結論：本