室外风环境模拟分析报告

1、XX小区 一、二期室外风环境模拟分析市XX工程设计提供者：1、2、3、无签字盖章无效；涂改、复印均无效；仅对本项目有效。项目名称：XX小区 一、二期委托：XX物业发展编写人：校对人：审核人：项目：批准人： 日期：目录1 模拟概述21.1 项目概况21.2 气候状况21.3 分析概述21.4 参考依据31.5 评价说明32技术路线42.1 分析方法42.2 湍流模型52.3 几何模型62.4 参数设置72.5 模拟工况93 模拟分析93.1 工况 1（夏季工况）93.2 工况 2（冬季工况）123.3 工况 3（春季工况）143.4 工况 4（秋季工况）174结论191 模拟概述1.1 项目概况

2、本项目由1栋多层住宅、1栋中住宅、3栋住宅、6栋层住宅、1栋商业、1栋及其他配套设施组成。位于市宝安区龙华片区。东临布龙路，南临和平路。布龙路和平路图1XX小区项目总平面1.2 气候概况濒临，位于北回归线以南，地处省南部，珠江口东岸，东临大亚湾和大鹏湾，珠江口和伶仃洋，南边河与相联，北部与东莞、惠州两城市接壤，辽阔海域连接及太平洋。市年平均风速为 2.7 米/秒，其中冬季平均风速最大，各达 2.83.0 米/秒，盛夏平均风速最小，78 月只有 2.12.2 米/秒。年主导风向为东南偏东，次多风向为东北。各季节盛行风随季节交替变化，秋、冬季以东北偏北东北风为主，其中大部分月份频率可达 20%以上

3、；春季盛行东南偏东东风，频率达 20%以上；夏季多为西南风和偏东风，但频率均小于 13%。1.3 风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、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，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，使建筑外墙局部的玻璃幕墙、窗扇、雨棚等受到破坏，着室内外的安全。统计显示：在建筑周围行人区，若平均风

4、速 V5 m/s 的出现频率小于 10%，行人不会抱怨（在 10%大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。另外，行人在风速分布不均区域活动时，若在小于 2m 的距离内平均风速变化达 70%，即从低风速区突然进入高风速区，人对风的适应能力将大减。因此在设计阶段，应对建筑物的室外风环境做出评价，分析建筑之间位置关系对室外风环境的影响。 同时，室外风环境深刻影响建筑室内风环境，特别对建筑防风与自然通风有着决定性影响。冬季建筑防风，有效减少气流渗透，降低采暖能耗，而夏季与过渡季节的自然

5、通风则能降低建筑空调能耗。自然通风主要有以下 3 种作用：舒适通风、降温通风、健康通风。通过通风增加人的舒适度，从而提高热舒适感觉；通过建筑周围气流将建筑周边以及房间里的热量散发到空气中去；同时通过通风，为室内提供新鲜空气，降低室内浓度。建筑室外风环境模拟分析，主要考虑室外风场以及室外风环境对室内两方面内容。综合考虑风速、风压两个，对市 XX 小区及周边的风环境进行分析评价，并进一步为住宅室内自然通风适用与否以及舒适性分析提供参考数据。1.4 参考依据本项目主要参照资料为：绿色建筑评价标准GB/T 503782014建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T 3092013绿色建筑评价技术细则委托方

6、提供的市 XX 小区项目的总平面图、建筑专业设计图纸、设计效果图等图纸资料民用建筑设计通则GB 503522005 委托方提供的其他相关资料1.5 评价标准绿色建筑评价标准GB/T 50378-2014 中 4.2.6 条对建筑的室外风环境状况提出了明确的要求：4.2.6 场地内风环境有利于室外行走、活动舒适和建筑的自然通风。评分规则如下：1冬季典型风速和风向条件下评分规则：1） 建筑物周围人行区风速低于 5m/s，且室外风速放大系数小于 2，得 2 分；2） 除迎风第一排建筑外，建筑迎风面与背风面表面风压差不超过 5Pa，再得1 分；2过渡季、夏季典型风速和风向条件下：1） 场地内人活动区不

7、出现涡旋或无风区，得 2 分；2） 50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于 0.5Pa，得 1 分。2 分析流程主要对市XX 小区项目及周边的风场分布状况及其对室内通风的影响进行分析，验证其是否满足其是否达到第 4.2.6 条一般项的相关要求。2.1 评价方法建筑通风效果的方法包括风洞实验、模型试验和数值模拟三种，分别针对室外和室内两部分。室外通风涉及的室外风场范围非常大，采用前两种方法的成本过高并且周期很长，可行性较差。模拟实验是计算流体力学 CFD（Compuional Fluid Dynamics）在建筑通风模拟评价领域的应用，可以大大降低测试成本，缩减评价周期。本项目采用Vent2

8、014实现建筑室外风环境的数值模拟评价。Vent2014依据 CFD 基本求解原理和流程，紧贴绿色建筑评价标准GB/T 50378-2006 和绿色建筑设计标准DB11/938-2012 对风速和风压的要求，以及建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T309-2013 标准对于模拟评价的要求；并且构建于 AutoCAD，形成基于 BIM 技术并被 CFD 计算识别的模拟模型。同时，根据建筑风环境模型的特征实现了“一键式”操作的智能化计算，涵盖了模型处理、网格划分和网格质量判断、模拟工况数据库、计算参数设置、迭代求解控制、结果管理的整个流程。此外，Vent2014 通过实验测试（参照的AIJ 风洞模

9、拟数据），模拟值与实测值误差小于 20%。综上所述，本项目选择采用 Vent2014。2.2 几何模型根据委托方提供的建筑总平面图以及其他相关资料建立市XX 小区项目的室外风环境模拟模型，若由于委托方提供资料不实或方案变化而导致分析差错，我不承担责任。室外通风的几何模型实际为包围建筑群的风场范围，该风场范围确定了计算区域，以下为本项目风场范围创建。通过 Vent 模型观察功能分析模型中包括市 XX 小区项目中建筑物的高度以及分布情况，并通过建筑总平面图分析建筑群整体尺寸，依据建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T 3092013 对于室外风场尺寸的要求，自动创建合适的风场范围。模型观察及风场范围

10、分别如下图所示：图2XX小区模型观察图 3XX 小区风场范围2.3 网格划分网格参数对网格划分的精度和效果起决定性作用。网格太密会导致计算速度下降并浪费计算资源；网格太疏导致计算精度结果不够准确，合理的网格方案需要考虑对计算域中不同的部分采用不同的网格方案。Vent2014 充分考虑以下影响网格划分和网格质量的：建筑附近或者远离建筑的区域：前者要求网格较密，后者网格密度可以适当减小；贴近地面的区域：网格需要加密以捕捉地面摩擦力对近地面层风场的影响；贴近建筑的区域：网格需要加密以捕捉建筑表面摩擦力对靠近建筑表面风场的影响；有明显局部特征的建筑物轮廓：如较大尺寸的尖角、凹槽、凸起，网格需要加密捕捉

11、局部特征对风场的影响；图 4XX 小区 1.5 米水平高度处网格全局图图 5XX 小区网格局部放大图2.4 湍流模型湍流模型反映了流体的状态，在流体力学数值模拟中，不同的流体应该选择合适的湍流模型才会最大限度模拟出真实的流场数值。下表为几种工程流体中常见的湍流模型适用性：表常用湍流模型适用范围2.5 边界条件边界条件为进行数值模拟计算的必要条件，对于建筑风场，需要输入风场的和出口边界条件。 1)风设置风场平均风速为风场计算的必要边界条件，Vent2014 依据民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012 提供各地冬夏两季的风速数据库，过渡季节的风速要以当地气象资料作为参考。XX

12、小区项目的风速参考数据库中项目所在地的冬夏两季气象资料，并结合当地过渡季节的气象数据，具体数据见 2.7 章模拟工况。2) 梯度风由于随着高度的增加，风速会增大，而且风速随高度增大的规律还与地面粗糙度有关。Vent2014 参考建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T 3092013，采用指数函数梯度风。四类地貌（不同地面粗糙度）中平均风速随高度变化的规律：2.5.1边界常用湍流模型特点和适用工况standard k- 模型简单的工业流场和热交换模拟，无较大压力梯度、分离、强曲率流，适用于初始的参数研究RNG k-模型适合包括快速应变的复杂剪切流、中等旋涡 、局部转捩流如边界层分离、钝体尾迹涡、大

13、角度失速、房间通风、室外空气realizable k- 模型旋转、强逆压梯度的边界层、分离和二次流，类似于 RNGk 湍流模型进行室外流场计算。Vent2014 依据建筑通风效果测试与评价标准JGJ/T 3092013的RNG其中工况 1、3、4 主要分析在主导风向条件下市 XX 小区项目周围风环境及住宅前后压差是否有利于自然通风；工况 2 主要分析在冬季主导风速的情况下市 XX小区项目周围风环境及防风状况。3 结果分析3.1 工况 1（夏季工况） 模拟夏季平均风速情况下的建筑周边流场分布状况时，设定风向为 SE（东偏南 45），风速为 2.7 m/s。 1)1.5 米高度处风速矢量图 图 6

14、-1 人行高度处风速矢量图区域1工况 4秋季典型工况NE（北偏东 45）2.5图 6-2 人行高度处风速矢量图区域2：图 6 为夏季风向为SE 的情况下人行高度处风速矢量分布图，可以看出：人行高度主要活动区域通畅，周围没有形成较大的涡流区域。2) 风速云图图7 人行高度处风速云图：图 6 为夏季风向为SE 的情况下人行高度处风速云图，等值线间距约为0.25m/s。可以看出：人行高度处的风速基本都处于合理的范围之内，风速分布在0.25m/s3.25m/s 之间，弱风区较少，非常适合人们在小区行活动。3) 建筑前后压差图8-1 建筑表面迎风面压力分布图8-2建筑表面背风面压力分布图 91.5米水平

15、面风压云图：图 8-1 和图 8-2 分别为夏季风向为 SE 的情况下建筑表面迎风侧和背风侧压力分布图，图 9 为 1.5 米水平面风压云图。可以看出：迎风侧建筑前后表面静压在 5pa 以上，目标建筑 1 号楼门窗内外风压远大于 0.5Pa（红色和蓝域），有利于夏季室内自然通风。3.2 工况 2（冬季工况）模拟冬季平均风速情况下的建筑周边流场分布状况时，设定风向为 NE（东偏北22.5），风速为 2.9m/s。1) 风速矢量图表 51 栋 1 层建筑表面门窗风压表分类朝向风压(Pa)是否开启第 1 层 1036空房间M1221东2.96是 1036空房间M2021北2.96是 1040空房间东

16、-0.79是 1040空房间M1421北-0.42是 1040空房间M0921北-0.44是 1040空房间M0921西2.96是 1040空房间M1421西2.96是 1008空房间M1221东6.76是 1031空房间M1521南-1.51是 1031空房间M1221南-1.51是 1026商场-一般商店M1521东2.96是 1039办公-其它M0921东2.9是 1037办公-其它M0921东2.76是 1002办公-其它M1521西6.76是 1012办公-普通办公室M1521东2.32是 1027办公-其它M1321西-1.51是 1038办公-其它M1021东2.84是图10-1

17、人行高度处风速矢量图-区域1图10-2人行高度处风速矢量图-区域2：图 10 为冬季风向为NE 的情况下人行高度处风速矢量分布图，可以看出：人行高度通畅，冬季小区空间风环境较好，风速分布在 5 m/s 以下，满足标准要求，不会对舒适度产生影响。2) 风速云图图11-1 人行高度处风速云图图11-2 人行高度处风速放大系数云图：图 11-1 为冬季风向为NE 的情况下人行高度处风速云图，等值线间距约为0.25m/s。可以看出：人行高度处的风速基本都处于 0.25m/s2.75m/s 范围之内, 在人体舒适度要求范围之内，可不进行采取过多的防风措施,风速放大系数 1.98。3）建筑迎风面、背风面表

18、面压力分布图12-1建筑表面迎风侧压力分布图12-2 建筑表面背风侧压力分布表 61 栋 25 层门窗差分类朝向风压(Pa)是否开启第 25 层 9002办公-普通办公室M0621西-1.11是：图 12 为冬季风向为NE 的情况下建筑表面迎风侧和背风侧压力分布图等值线间距约为 0.6pa。可以看出：只有 C1、C2 栋住宅迎风侧的几个户型前后压差在 5pa以上，冬季需要进行防风，可以利用门窗等围护结构做好防风措施；目标建筑 1 号楼最门窗在 5pa 以内。3.3 工况 3（春季工况） 模拟春季平均风速情况下的建筑周边流场分布状况时，设定风向为 ESE（东偏南 67.5），风速为 2.4 m/

19、s。 1) 风速矢量图 图13-1 人行高度处风速矢量图-区域1 9029办公-普通办公室M0621西7.53是 9031办公-其它M0621东5.06是 9020办公-普通办公室M0621南-1.46是 9017办公-普通办公室M0621南-0.44是 9005办公-普通办公室M0621北-1.5是 9004办公-其它M0621东-1.07是 9001办公-普通办公室M0621北-0.51是图13-2 人行高度处风速矢量图-区域1：图 13 为春季风向为 ESE 的情况下人行高度处风速矢量分布图，可以看出：春季工况下，人行高度通畅，周围没有形成较大的涡流区域。2) 风速云图图14 人行高度处

20、风速云图：图 14 为春季风向为 ESE 的情况下人行高度处风速云图，等值线间距约为 0.25m/s。可以看出：建筑之后的弱风区存在于规划用地之外，整体人行高度处的风速都处于合理的范围之内，风速分布在 0.25m/s5m/s 之间，满足标准要求。3) 建筑前后压差图15-1建筑表面迎风侧压力分布图15-2建筑表面背风侧压力分布图161.5米水平面建筑前后压差：图 15-1 和图 15-2 分别为春季风向为 ESE 的情况下建筑表面迎风侧和背风侧压力分布图，图 16 为 1.5 米水平面压力云图。可以看出：由于迎合春季主导风向建表 71 号楼 1 层门窗风压表分类朝向风压(Pa)是否开启第 1

21、层 1036空房间M1221东-1.11是 1036空房间M2021北7.53是 1040空房间东5.06是 1040空房间M1421北-1.46是 1040空房间M0921北-0.54是 1040空房间M0921西-1.5是 1040空房间M1421西-1.07是 1008空房间M1221东-0.51是 1031空房间M1521南-1.11是 1031空房间M1221南7.53是 1026商场-一般商店M1521东5.06是 1039办公-其它M0921东-1.46是 1037办公-其它M0921东-0.44是 1002办公-其它M1521西6.53是 1012办公-普通办公室M1521东2

22、.41是 1027办公-其它M1321西0.51是 1038办公-其它M1021东2.34是筑较多，建筑前后表面静压差较大，均在 5pa 以上，门窗差大于 0.5Pa（红色和蓝域）,非常有利于夏季室内自然通风。3.4 工况 4（秋季工况） 模拟秋季平均风速情况下的建筑周边流场分布状况时，设定风向为 NE（北偏东 45），风速为 2.5 m/s。 1)风速矢量图 图17-1人行高度处风速矢量图-区域1图17-2 人行高度处风速矢量图-区域2：图 17 为秋季风向为NE 的情况下人行高度处风速矢量分布图，可以看出：秋季工况人行高度通畅，有利于周边区域污染物等气体的排出，周围没有形成较大的涡流区域。2) 风速云图图18 人行高度处风速云图：图 18 为秋季风向为NE 的情况下人行高度处风速云图，等值线间距约为 0.25m/s。可以看出：人行高度处的风速基本都处于合理的范围之内，风速分布在0.25m/s4.25m/s 之间，非常适合人们在小区行活动。3) 建筑表面风压分布图19-1建筑表面迎风面压力分布图19-2 建筑表面背风面压力分布图201.5米水平面压力云图：图 19-1 和图 19-2 分别为秋季风向为 NE 的情况下建筑表面迎风侧和背风侧压力分布图，图 20 为 1.5 米水平面压力云图。可以看出：秋季工况下，建筑前后表 81 栋 1