《某小区建筑布局对室外热环境影响的模拟研究》3700字（论文）

某小区建筑布局对室外热环境影响的模拟研究目录TOC\o"1-2"\h\u14168小区建筑布局对室外热环境影响的模拟研究 126806引言 156611研究区域及方法 2322091.1研究区域 265721.2建筑布局提取 295151.3模拟方法 375972模拟结果与分析 3313862.1空气温度 326022.2风速 4152022.3相对湿度 5202732.4热舒适指数PET 619972.5白天PET值对比 86553结论与讨论 925206参考文献 10摘要:选取徐州市居住小区的四种建筑布局形式,通过ENVI-met软件对夏季各不相同布局形式下小区的温度、风速、相对湿度和热舒适PET进行模拟分析。研究得知:在不一样的布局形式下小区风速差距较大,在这当中错列式风速远高于其它布局形式，而小区空气湿度与湿度差异比较小；错列式整体PET值比较低，能够获得比较好的热舒适，并且不受时间的影响；风速是造成不同布局条件热舒适不同的根本原因。因而，建议居住小区建筑可以选用错列式布局形式。关键词:小区建筑布局；微气候；热舒适；ENVI-met.引言小区室外热环境对居民的户外活动舒适体验有极大的影响。小区建筑布局形式是影响室外热环境的重要因素之一，我国对此进行了众多探讨。如胡春景等田模拟分析了上海市在夏天典型日不一样建筑形式和布局形式的室外热环境,得知建筑面积一样时,塔式建筑小区风环境要好于板式建筑,板式建筑小区平均气温和UTCI值均要低于塔式建筑[1]；张永益等论述了寒冷地区齐齐哈尔市不同形式建筑布局的室外微环境情况，发觉分散型布局方式能够获得比较好的微气候效应[2]；YingjieJiang等利用ENVI-met模拟探讨了广州市6种典型的高层住宅建筑布局室外风和热环境间的关系，提出广州市气候环境下的小区建筑布局对策[3]；李晗等通过对烟台市3种小区建筑布局形式进行热环境仿真模拟，得知围合式布局和行列式布局相比于点群式布局的热岛效应更加明显[4]。QingLi等从建筑形态、建筑容积率与建筑间距等要素利用CFD软件仿真分析不同要素对居民小区夏季室外热环境的影响且得出两者之间的关联性[5]。我国国土面积广阔，不同地区和气候区间的气候情况差异很大,对于小区建筑布局的微气候适应性设计,很有必要对各个地区、各气候区展开针对性研究。为研究徐州地区气象要素下小区建筑布局形式对室外微气候及热舒适产生的影响，本文在选取四种常见小区建筑布局形式的基础之上,运用ENVI-met软件对其进行热环境模拟，分析比较各布局形式对微气候及热舒适产生的影响,希望为徐州市居住小区的建筑整体规划提供指导。1研究区域及方法1.1研究区域徐州(34°15"W,117°11"E)位于华北平原东南部、江苏省西北部，属温带季风气候,四季如春，夏季温度高多雨，冬季寒流频袭,年平均气温14℃。徐州处在夏热冬冷和严寒地区的交汇处，有关数据表明,该地气候兼具严寒地区与夏热冬冷地区的特征，即夏季最高温达到40℃,平均环境湿度为80%，冬季温度达到-10℃,平均环境湿度为74%。1.2建筑布局提取运用Googlemap抓取徐州市居住小区的卫星遥感影像，对现有小区建筑布局形式进行分析，依照住宅小区室外活动空间布局的差异划分成四种基本类型,主要包含集中式、错列式、行列式和分散式(见表1)。表1徐州市居住小区分类及测点位置1.3模拟方法ENVI-met软件在微气候领域的模拟运用已经得到了许多专家的证实。本文借助ENVI-met软件模拟场地的空气温度、风速、湿度等微气候效应。在ENVI-met4竖直方向网格划分方式中选出等距网格,设定5个嵌套网格,各自创建300mx300m的四种常见居住小区的仿真模型。模拟区域内的网格数为60x60x8,分辨率为dx=5m,dy=5m,dz=5m。，区域内部单体建筑体量为60nx15m,东西间隔距离为15m,南北间隔距离为36m,层高为33m。依据徐州市往年气候数据信息,设定模拟日期及微气候参数为2022年6月15日，风速2.80m/s,风向126°,起始环境温度为21.2℃,最高温为31.4℃,空气相对湿度设定夏季时段平均估值60%~80%；地面粗糙度系数选择系统初始值0.1,输出时间是在下午14:00,高度为1.5m。在每一种布局形式的同样位置设置12个测试点(见表1)，获取各测点的气候模拟数据然后进行差异性分析。2模拟结果与分析2.1空气温度4种布局形式空气温度模拟最终结果如下图1所显示，由此可见小区空气的温度主要在28.5°C~29.0°C之间。受风向及建筑物阴影的影响,小区总体东南温度高，西北温度低。错列式与行列式布局情况下，空气的温度分布比较均匀；集中式和分散式布局情况下,在场所空白区域产生比较明显的高温区域[7]。图1空气温度模拟结果小区各测点平均空气温度比较结果如下图2所显示，由此可见空气温度最低的是行列式，比较高的为错列式，但两者之间仅相差0.04℃。由此可见4种布局情况下各测点的空气温度平均值几乎没什么差距。图2各测点空气温度平均值对比2.2风速4种布局形式风速模拟最终结果如下图3所示，由此可见建筑以及布局方式对小区风速产生的影响非常明显。由于文氏效应,4种类型的最大风力都出现在居民小区的东面和主风向的上方位。由于峡口效应，集中式和分散式在室外活动区域内的东南-西北角同样的存在很大面积的高风速区域[8]。总体而言,行列式高风速区域范围较小。小区各测点的平均风速比照结果如下图4所显示，不难发现不同布局情况下风速差异性十分明显,在这当中错列式风速最大,大约为3.5m/s；行列式风速最小,大约为2.7m/s,两者之间差值大约为0.8m/s。由此表明小区建筑布局对风速影响十分明显。图3风速模拟结果图4各测点风速平均值对比2.3相对湿度4种布局形式空气湿度模拟结果如下图5所显示，由此可见湿度主要在61.4%~62.8%之间。同样的受风向及建筑阴影的影响,总体东南空气湿度高,西北空气湿度低。错列式与行列式布局情况下,空气湿度分布范围比较均衡；集中式和分散式情况下，在场地空白区域湿度比较高。图5相对湿度模拟结果小区各测点的平均湿度比照结果如下图6所显示，由此可见集中式空气湿度较低，行列式空气湿度非常高，但两者之间仅相差0.08%,因此4种布局情况下各测点的空气湿度平均值没有太大的差异。2.4热舒适指数PET现阶段，评估室外热舒适的指标以基于人体热量均衡的机理指标为主导,常用指标值有预测平均投票(PMV)、生理等效温度(PET)、标准有效温度(SET*)和通用热气候指数(UTCI)。在这当中PET除开要考虑到空气温度、相对湿度、风速、平均辐射温度等气象要素,另外还要考虑人体的活动热量、代谢率、服装热阻等个人参数[9]。图6各测点相对湿度平均值对比本文选取PET指数来综合阐述室外微气候对人体热舒适的影响。表2给出了PET评价区间。表2PET指标的热感觉温度区间PET/°C热感知指标>41极热35~41很热29~35热23~29微热18~23舒适13~18微冷8~13冷4~8很冷≤4极冷从4种布局形式的14:00时PET布局图(如下图7所显示)能够得知，热舒适PET值主要在34.04℃~46.36℃之间。由于建筑物对光线的遮挡，建筑物阴影处产生很明显的低PET值区域。同样的道理由于房屋建筑对风速产生影响,建筑下风口方位产生高PET值区域。集中式和分散式的空白活动区域东北-西南方向产生高PET值区域[10]。总体来看,错列式低PET值区域面积要高于其它布局形式。图7热舒适PET模拟结果由4种布局各测点的PET均值数据图(如下图8所显示)不难发现，错列式PET值为38.21℃,显著低于其它布局形式。行列式和分散式PET均值最大，且相差不多。根据上文得出的结果可知,错列式布局形式对风速的影响,是其能够获得比较好热舒适的根本原因。2.5白天PET值对比为进一步分析建筑布局对小区PET值的影响,模拟并测算白天9:00~17:00时4种建筑布局各测量点的PET均值,最后结果如表3,图9所显示。能够看出，错列式布局条件下PET平均值比较低，分散式和行列式PET平均值较比较高且差距并不明显。由此可见建筑布局形式对PET影响在白天并不会受到时间的影响，错列式始终可以得到比较好的热舒适感受。图8各测点PET平均值对比表39:00~17:00时各个测点的PET平均值布局形式集中式错列式行列式分散式9:0030.9130.4932.2331.8210:0031.1330.5632.0731.7911:0030.5030.0131.3331.1112:0030.8530.4631.5431.4213:0034.6734.2735.2535.2014:0038.5838.2139.0839.1315:0040.9240.5341.4441.4616:0040.7640.3341.1641.2517:0036.4033.2734.6536.86图99:00~17:00PET平均值变化图3结论与讨论本文选取温带地区徐州市4种小区基本建筑布局形.式,借助ENVI-met软件模拟特定的时间不同类型小区的室外微气候及热舒适情况，经对比分析得出以下结论:4种小区建筑布局情况下，小区风速差距非常明显,这其中错列式风速远远高于其它布局形式。小区空气温度与湿度差距比较小；就热舒适PET来说,错列式整体PET值较低，可以得到比较好的热舒适，并且不会受时间的影响；风速是造成不同布局条件热舒适差距的根本原因。因而，建议在居住小区建筑规划时，优先考虑错列式布局形式，以提升小区的热舒适度。本文未考虑到绿化对小区局部气候产生的影响,并且模型比较简单,未考虑到不同楼高、多类建筑混合的空间结构形式,这在以后的研究中将不断完善。参考文献[1]胡春景,逯富伟，王雪丽.建筑形态与布局对居住区微环境影响的模拟研究[J].节能,2017,36(5):42-47.[2]张永益,徐结晶.城市居住小区室外热环境与舒适度模拟研究叮].节能,2019,38(12):40-43.[3]JiangY，WuC，TengM.ImpactofResidentialBuildingLayoutsonMicroclimateinaHighTempera-tureandHighHumidityRegion[J].Sustainability,2020,12(3):49-51.[4]李晗,吴家正,赵云峰,等.建筑布局对住宅住区室外微环境的影响研究[J].建筑节能,2016,44(3):57-63.[5]LiQ,MengQ,ZhaoL,etal.Correlationanalysisofurbanplanningfactorsandoutdoorthermalenviron-mentaroundtheresidentialbuildingsinhot-humidar-eaofChina[C]//EEE.InternationalConferenceonAdvancesinEnergyEngineering.Beijing:IEEE,2010.[6]曹林森，徐欢，李红。南京市寒冷季节景观树种对人体热舒适度影响的数值