如何在建筑设计阶段预测建筑室内外风环境
发布时间:2023-12-01 阅读次数: 621次


1、CFD-计算流体力学

计算流体动力学,是流体力学的一个分支,简称CFD。CFD是近代流体力学,数值数学和计算机科学结合的产物,是一门功能强大的交叉科学。它以计算机为工具,应用各种离散化的数学方法,对流体力学的各类问题进行仿真数值实验、计算机模拟和分析研究,以解决各种实际问题。

2、室内外风环境

人体舒适度指数是表示人体对环境中的温度、湿度、风速等的综合感官指标,它反应了人体在某种特定的环境条件下的舒适程度。当人处于健康状态下,可以根据自身的生活经历便能体会到,适宜的温度,适当的风速会给人带来身心舒适感,而狂风暴雨、持续高温、梅雨季节等则会引起人的不舒适,一方面,风速作为室外舒适度的重要指标,对人们在室外环境下的舒适度起了重要的影响,我们可以列出一个体现风速对人体舒适度的影响的表格。


另外一方面,室内自然通风与人体健康及舒适有着密不可分的关系,良好的自然通风可以改善室内空气、降低建筑室内二氧化碳浓度,带走空气中的微粒粉尘和挥发性有机物(VOCs),从而保证室内空气洁净度维持在较适宜的状态,还能体增强人体的蒸发和对流散热强度,减小由于皮肤潮湿而带来的闷热不适感,改善人们深处室内的热舒适状态,从而提高人群工作效率并降低患病风险。

3、室外风环境模拟



根据《绿色建筑评价标准》中对室外风环境的条文要求,模拟分析计算主要研究内容为项目所在地夏季、冬季、过渡季三种环境工况下,项目室外人员活动场地1.5米高度处的风场情况以及建筑立面的风压情况。冬季工况下,活动场地1.5米高度处风速不出现风速及风速突变过大的情况,建筑立面风压不至于使开窗情况下室内产生过大风速;在夏季、过渡季工况下,活动场地1.5米高度处风速不出现涡旋,建筑立面风压可使建筑室内产生舒适的空气流动,从而减少空调的使用,降低能耗。通过CFD模拟计算,可以非常直观的看出建筑室外在各工况下活动场地1.5米高度处的风场情况以及建筑立面的风压情况。

建筑室外1.5米高度处风速云图(夏季工况)

建筑室外1.5米高度处风速矢量图(夏季工况)

建筑立面风压云图-迎风面(夏季工况)

建筑立面风压云图-背风面(夏季工况)

4、室内自然通风模拟



根据《绿色建筑评价标准》中对室内自然通风的条文要求,模拟分析计算主要研究内容为建筑在过渡季工况下,室内主要功能房间的换气情况,评价指标为换气次数,但通常模拟分析也会体现主要功能房间1.5米高度处风场结果,以辅助说明室内的风场环境。

建筑室内1.5米高度处空气龄*云图(过渡季工况)

*换气次数可通过空气龄计算得出,换气次数=3600秒(一小时)/空气龄

建筑室内1.5米高度处风速云图(过渡季工况)

建筑室内1.5米高度处风速矢量图(过渡季工况)

5、结语


CFD(计算流体力学)仿真模拟作为绿色建筑评价的一种重要技术手段,可以非常直观的展现建筑室内外风场环境,有助于在建筑设计阶段预测建筑环境,评价建筑设计的布局、朝向、外型、开窗位置及可开启大小的合理性的研究。

垒智设计集团有限公司

建筑健康研究所

林嘉炜


参考资料
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