室外風(fēng)環(huán)境模擬計(jì)算報(bào)告

1、新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬報(bào)告新項(xiàng)目室外風(fēng)環(huán)境模擬計(jì)算報(bào)告計(jì)算軟件：風(fēng)模擬分析軟件PKPM-CFD開發(fā)單位：中國建筑科學(xué)研究院建研科技股份有限公司合作單位：Software Cradle Co., Ltd.上海韻能建筑科技有限公司應(yīng)用版本：Ver1.00 2015.10.19室外風(fēng)環(huán)境模擬分析報(bào)告項(xiàng)目名稱： 新項(xiàng)目 項(xiàng)目地址： 建設(shè)單位： 設(shè)計(jì)單位： 參與單位： 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)參考依據(jù)：1、綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50378-2014）2、民用建筑設(shè)計(jì)通則（GB 50352-2005）3、綠色建筑評價(jià)技術(shù)細(xì)則一、 項(xiàng)目概述1.1 計(jì)算模型概況統(tǒng)計(jì)對象統(tǒng)計(jì)值統(tǒng)計(jì)對象統(tǒng)計(jì)值申報(bào)用地面積（）0.00建筑占地

2、面積（）10000.00地上建筑面積（）0.00地下建筑面積（）0.00綠化面積（）0.00人行區(qū)域面積（）12466.66（含空地）建筑棟數(shù)（棟）4周邊建筑棟數(shù)（棟）51.2 建筑物概況 圖 1 建筑群平面圖，紅線內(nèi)建筑為目標(biāo)建筑建筑物名稱計(jì)算性質(zhì)建筑物底標(biāo)高（m）建筑物高度（m）3#目標(biāo)建筑0.00118.90建筑1周邊遮擋0.0011.001#目標(biāo)建筑0.00156.204#目標(biāo)建筑0.0011.002#目標(biāo)建筑0.0095.70建筑2周邊遮擋0.0010.00建筑3周邊遮擋0.0010.00建筑4周邊遮擋0.0010.00建筑5周邊遮擋0.0010.00二、 指標(biāo)要求針對室外風(fēng)環(huán)境評價(jià)

3、依據(jù)為綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50378-2014）中有關(guān)室外風(fēng)環(huán)境的條目要求。2.1 規(guī)范的評價(jià)要求綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50378-2014）中有關(guān)室外風(fēng)環(huán)境的具體要求如下：4.2.6 場地內(nèi)風(fēng)環(huán)境有利于室外行走、活動(dòng)舒適和建筑的自然通風(fēng)。評分規(guī)則如下：1 冬季典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，建筑物周圍人行區(qū)風(fēng)速低于5m/s，且室外風(fēng)速放大系數(shù)小于2，得2分；除迎風(fēng)第一排建筑外，建筑迎風(fēng)面與背風(fēng)面表面風(fēng)壓差不超過5Pa，再得1分。2 過渡季、夏季典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，場地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)不出現(xiàn)渦旋或無風(fēng)區(qū)，得2分；50%以上可開啟外窗室內(nèi)外表面的風(fēng)壓差大于0.5Pa，得1分。2.2 模擬條件設(shè)置

4、要求1、室外風(fēng)環(huán)境模擬的邊界條件和基本設(shè)置需滿足以下規(guī)定：1）計(jì)算區(qū)域：建筑覆蓋區(qū)域小于整個(gè)計(jì)算域面積3%；以目標(biāo)建筑為中心，半徑5H范圍內(nèi)為水平計(jì)算域。建筑上方計(jì)算區(qū)域要大于3H；H為建筑主體高度；2）網(wǎng)格劃分：建筑的每一邊人行高度區(qū)1.5m或2m高度應(yīng)劃分10個(gè)網(wǎng)格或以上；3）湍流模型選擇：標(biāo)準(zhǔn)k-模型。高精度要求時(shí)采用Durbin模型或MMK模型。三、 模擬概述3.1 模擬原理簡述建筑物室外通風(fēng)過程的數(shù)值模擬研究主要有節(jié)點(diǎn)法、數(shù)學(xué)模型法和計(jì)算流體力學(xué)法。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）針對某一區(qū)域或房間（計(jì)算領(lǐng)域），建立質(zhì)量、能量及動(dòng)量守恒等基本微分方程，根據(jù)周邊環(huán)境，設(shè)定合理的邊界條件，然后利用

5、劃分的風(fēng)格，對微分方程進(jìn)行離散，將微分方程離散為代數(shù)方程，通過迭代求解，得到空氣流動(dòng)狀況。采用CFD對自然通風(fēng)模擬，主要用于自然通風(fēng)風(fēng)場布局優(yōu)化和室內(nèi)自然通風(fēng)優(yōu)化分析。由于建筑物周圍的流動(dòng)往往是湍流，模擬中常采用標(biāo)準(zhǔn)-模型及其它湍流模型方程。涉及到的控制方程主要包括：連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程，-模型方程可以寫成如下通用形式： 該式中的可以是速度、湍流動(dòng)能、湍流耗散率以及溫度等。其具體表現(xiàn)形式如下表：3.2 風(fēng)速放大系數(shù)計(jì)算公式風(fēng)速放大系數(shù)= V2/V1 式中：V0：10米高度開闊地的風(fēng)速，即工況風(fēng)速；V1: 1.5米高度開闊地的風(fēng)速；V2: 人行區(qū)1.5米處最大風(fēng)速；n: 由項(xiàng)目所處的環(huán)

6、境類型決定。該項(xiàng)目所處的環(huán)境類型是大城市中心,1/n=0.283.3 計(jì)算工況設(shè)置表工況名季節(jié)風(fēng)向風(fēng)向（中文）風(fēng)速（m/s）頻率（%）值來源冬季工況冬季N北6.623.0暖通規(guī)范夏季工況夏季S南4.617.0暖通規(guī)范過渡季工況過渡季S南4.617.0暖通規(guī)范3.4 用戶設(shè)置計(jì)算目標(biāo)表工況名風(fēng)速過大控制不產(chǎn)生無風(fēng)區(qū)與旋渦區(qū)建筑迎背風(fēng)面壓差控制外窗內(nèi)外表面壓差控制風(fēng)速要求應(yīng)達(dá)標(biāo)面積比風(fēng)速要求不出現(xiàn)無風(fēng)的面積比無旋渦的面積比壓差要求應(yīng)達(dá)標(biāo)面積比壓差限值應(yīng)達(dá)到的面積比（個(gè)數(shù)比）冬季工況<5m/s95%不判斷不判斷不判斷<5Pa每棟平均壓差均達(dá)標(biāo)不判斷50%夏季工況不判斷不判斷>0.1

7、m/s95%95%不判斷不判斷>0.5pa50%過渡季工況不判斷不判斷>0.1m/s95%95%不判斷不判斷>0.5pa50%3.5 計(jì)算范圍及網(wǎng)格大小設(shè)置 圖 2 計(jì)算域與網(wǎng)格劃分設(shè)置計(jì)算域設(shè)置計(jì)算域劃分實(shí)際模型大?。t線）標(biāo)準(zhǔn)要求最小計(jì)算域大小實(shí)際計(jì)算域大小長 X （m）196.2781.0（5H）784.6寬 Y （m）155.5781.0（5H）781.0高 Z（H） （m）156.2468.6（3H）624.8網(wǎng)格劃分設(shè)置網(wǎng)格設(shè)置項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求本項(xiàng)目設(shè)置總網(wǎng)格個(gè)數(shù)（萬）無要求86最小網(wǎng)格尺寸（m × m × m）無要求1.0m × 1.0m

8、 × 1.0m最大網(wǎng)格尺寸（m × m × m）無要求3.0m × 3.0m × 3.0m3.6 參與迎背風(fēng)面壓差判斷的建筑設(shè)置3.6.1 冬季工況工況參與建筑風(fēng)壓壓差判斷的建筑列表 圖3 參與風(fēng)壓判斷的建筑物（紅色為參與判斷建筑物）參與建筑迎背風(fēng)面風(fēng)壓差判斷的建筑物名稱未參與建筑迎背風(fēng)面風(fēng)壓差判斷的建筑物名稱3#、1#、4#、2#建筑1、建筑2、建筑3、建筑4、建筑5四、 模擬結(jié)果4.1冬季工況的模擬結(jié)果冬季工況自然通風(fēng)的基本情況：冬季、北向、平均風(fēng)速6.60m/s 。4.1.1 冬季工況的人行活動(dòng)區(qū)域風(fēng)速計(jì)算結(jié)果（1）整個(gè)計(jì)算區(qū)域風(fēng)速結(jié)果

9、圖 4 冬季工況整個(gè)計(jì)算域1.5m處風(fēng)速原始云圖冬季工況計(jì)算區(qū)域風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表風(fēng)速范圍（m/s）該風(fēng)速范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（）占總面積百分比（%）03.85287.3042.43.87.65614.1345.07.611.11565.2312.6（2）人行活動(dòng)區(qū)域的風(fēng)速結(jié)果 圖 5 冬季工況人行區(qū)域1.5m風(fēng)速云圖 冬季工況人行活動(dòng)區(qū)域風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表風(fēng)速范圍（m/s）該風(fēng)速范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（）人行活動(dòng)區(qū)域總面積（）占總面積百分比（%）057272.3212466.6658.3<55194.3412466.6641.7匯總風(fēng)速<5m/s的面積比=58.3% 圖 6 冬季工況1.5m風(fēng)速達(dá)

10、標(biāo)示意圖 注：綠色代表風(fēng)速<5.0m/s，紅色代表風(fēng)速5.0m/s冬季工況在人行活動(dòng)區(qū)域最大風(fēng)速判斷表工況季節(jié)實(shí)際計(jì)算值限值人行區(qū)風(fēng)速最大值（m/s）風(fēng)速達(dá)標(biāo)的面積比例人行區(qū)最大風(fēng)速限值（m/s）風(fēng)速達(dá)標(biāo)的面積比例限值冬季11.058.3%<5.095.0%判斷人行區(qū)風(fēng)速<5.0m/s的面積比例為58.3%，故未達(dá)到“建筑周圍人行區(qū)風(fēng)速<5.0m/s的面積比例95.0%”的要求4.1.2 冬季工況的風(fēng)速放大系數(shù)計(jì)算結(jié)果 圖 7 冬季工況風(fēng)速放大系數(shù)達(dá)標(biāo)圖冬季工況風(fēng)速放大系數(shù)判斷表工況季節(jié)計(jì)算條件實(shí)際計(jì)算值限值10米高處工況風(fēng)速V0（m/s）1.5米高處開闊地的風(fēng)速V1（

11、m/s）1.5米高處考察區(qū)域的最大風(fēng)速V2（m/s）風(fēng)速放大系數(shù)風(fēng)速放大系數(shù)限值冬季6.63.9（實(shí)值3.880）11.0（實(shí)值11.029，上圖黃線圈內(nèi)）2.8<2.0判斷風(fēng)速放大系數(shù)為2.8，未達(dá)到“室外風(fēng)速放大系數(shù)<2.0”的要求注：v1 = 6.60 * 0.150.28 = 3.880 風(fēng)速放大系數(shù) = v2 / v1 = 11.029/ 3.880 = 2.84.1.3 冬季工況的建筑風(fēng)壓計(jì)算結(jié)果 圖 8 冬季工況迎風(fēng)面風(fēng)壓圖 圖 9 冬季工況背風(fēng)面風(fēng)壓圖冬季工況建筑迎背風(fēng)面壓差數(shù)值表建筑名稱建筑迎風(fēng)面平均風(fēng)壓（Pa）建筑背風(fēng)面平均風(fēng)壓（Pa）建筑迎背風(fēng)面的平均風(fēng)壓壓差

12、（Pa）3#12.5-28.941.41#24.0-16.240.24#16.513.33.22#23.7-47.270.9匯總有3棟建筑不滿足壓差<5.0的要求冬季工況建筑迎背風(fēng)面壓差判斷表工況季節(jié)建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差的最大值（Pa）建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差限值（Pa）冬季70.9<5.0判斷所有建筑的迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓的壓差值均不大于限值，故達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求4.1.4 冬季工況判斷匯總表指標(biāo)限值實(shí)際計(jì)算值規(guī)范限值人行區(qū)最大風(fēng)速（m/s）11.0<5.0風(fēng)速放大系數(shù)2.8<2.0未出現(xiàn)無風(fēng)的面積比（%）-未出現(xiàn)漩渦的面積比（%）-建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差的最大值（Pa

13、）70.9<5.0窗口內(nèi)外表面壓差達(dá)標(biāo)的面積比（%）-判斷最大風(fēng)速判斷人行區(qū)風(fēng)速<5.0m/s的面積比例為58.3%，故未達(dá)到“建筑周圍人行區(qū)風(fēng)速<5.0m/s的面積比例95.0%”的要求。無風(fēng)區(qū)旋渦區(qū)判斷無要求風(fēng)速放大系數(shù)判斷風(fēng)速放大系數(shù)為2.8，未達(dá)到“室外風(fēng)速放大系數(shù)<2.0”的要求。建筑風(fēng)壓判斷所有建筑的迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓的壓差值均不大于限值，故達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。窗口風(fēng)壓壓差判斷無要求4.2夏季工況的模擬結(jié)果夏季工況自然通風(fēng)的基本情況：夏季、南向、平均風(fēng)速4.60m/s 。4.2.1 夏季工況的無風(fēng)區(qū)與旋渦區(qū)計(jì)算結(jié)果 圖 10 夏季工況1.5m處無風(fēng)區(qū)示意圖夏季工況

14、無風(fēng)區(qū)數(shù)值表風(fēng)速范圍（m/s）該風(fēng)速范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（）人行活動(dòng)區(qū)域總面積（）占總面積百分比（%）備注00.1106.6612466.660.9屬于無風(fēng)>0.112360.0012466.6699.1不屬于無風(fēng)匯總未產(chǎn)生無風(fēng)面積比=99.1% ，超過95.0%，故認(rèn)為未產(chǎn)生無風(fēng)區(qū) 圖 11 夏季工況1.5m處風(fēng)速矢量示意圖夏季工況旋渦區(qū)數(shù)值表旋渦半徑（m）該半徑范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（）人行活動(dòng)區(qū)域總面積（）占總面積百分比（%）備注無漩渦12466.6612466.66100%無漩渦有漩渦0.0012466.660%有漩渦匯總未產(chǎn)生旋渦面積比=100.0% ，超過95.0%，故認(rèn)為未產(chǎn)

15、生旋渦區(qū)夏季工況無風(fēng)區(qū)旋渦區(qū)判斷表工況季節(jié)實(shí)際計(jì)算值限值人行區(qū)總面積（）不屬于無風(fēng)的面積（）不屬于無風(fēng)的面積無旋渦的面積（）無旋渦的面積比例不屬于無風(fēng)的面積比限值無旋渦的面積比限值夏季12466.6612344.9999.0%12466.66100.0%95.0%95.0%判斷未產(chǎn)生無風(fēng)區(qū)面積比例為99.0%，達(dá)到了“場地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生無風(fēng)區(qū)面積比95.0%”的要求；未產(chǎn)生旋渦區(qū)面積比例為100.0%，達(dá)到了“場地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生渦旋面積比95.0%”的要求。4.2.2 夏季工況判斷匯總表指標(biāo)限值實(shí)際計(jì)算值規(guī)范限值人行區(qū)最大風(fēng)速（m/s）-風(fēng)速放大系數(shù)-未出現(xiàn)無風(fēng)的面積比（%）99.0%

16、95.0%未出現(xiàn)漩渦的面積比（%）100.0%95.0%建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差的最大值（Pa）-窗口內(nèi)外表面壓差達(dá)標(biāo)的面積比（%）-50.0%判斷最大風(fēng)速判斷無要求無風(fēng)區(qū)旋渦區(qū)判斷未產(chǎn)生無風(fēng)區(qū)面積比例為99.0%，達(dá)到了“場地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生無風(fēng)區(qū)面積比95.0%”的要求；未產(chǎn)生旋渦區(qū)面積比例為100.0%，達(dá)到了“場地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生渦旋面積比95.0%”的要求。風(fēng)速放大系數(shù)判斷無要求建筑風(fēng)壓判斷無要求窗口風(fēng)壓壓差判斷-4.3過渡季工況的模擬結(jié)果過渡季工況自然通風(fēng)的基本情況：過渡季、南向、平均風(fēng)速4.60m/s 。4.3.1 過渡季工況的無風(fēng)區(qū)與旋渦區(qū)計(jì)算結(jié)果 圖 12 過渡季工況1.

17、5m處無風(fēng)區(qū)示意圖過渡季工況無風(fēng)區(qū)數(shù)值表風(fēng)速范圍（m/s）該風(fēng)速范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（）人行活動(dòng)區(qū)域總面積（）占總面積百分比（%）備注00.1106.6612466.660.9屬于無風(fēng)>0.112360.0012466.6699.1不屬于無風(fēng)匯總未產(chǎn)生無風(fēng)面積比=99.1% ，超過95.0%，故認(rèn)為未產(chǎn)生無風(fēng)區(qū) 圖 13 過渡季工況1.5m處風(fēng)速矢量示意圖過渡季工況旋渦區(qū)數(shù)值表旋渦半徑（m）該半徑范圍內(nèi)的人行區(qū)域面積（）人行活動(dòng)區(qū)域總面積（）占總面積百分比（%）備注無漩渦12466.6612466.66100%無漩渦有漩渦0.0012466.660%有漩渦匯總未產(chǎn)生旋渦面積比=100.0

18、% ，超過95.0%，故認(rèn)為未產(chǎn)生旋渦區(qū)過渡季工況無風(fēng)區(qū)旋渦區(qū)判斷表工況季節(jié)實(shí)際計(jì)算值限值人行區(qū)總面積（）不屬于無風(fēng)的面積（）不屬于無風(fēng)的面積無旋渦的面積（）無旋渦的面積比例不屬于無風(fēng)的面積比限值無旋渦的面積比限值過渡季12466.6612344.9999.0%12466.66100.0%95.0%95.0%判斷未產(chǎn)生無風(fēng)區(qū)面積比例為99.0%，達(dá)到了“場地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生無風(fēng)區(qū)面積比95.0%”的要求；未產(chǎn)生旋渦區(qū)面積比例為100.0%，達(dá)到了“場地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生渦旋面積比95.0%”的要求。4.3.2 過渡季工況判斷匯總表指標(biāo)限值實(shí)際計(jì)算值規(guī)范限值人行區(qū)最大風(fēng)速（m/s）-風(fēng)速放大系數(shù)-未出現(xiàn)無風(fēng)的面積比（%）99.0%95.0%未出現(xiàn)漩渦的面積比（%）100.0%95.0%建筑迎背風(fēng)面平均風(fēng)壓壓差的最大值（Pa）-窗口內(nèi)外表面壓差達(dá)標(biāo)的面積比（%）-50.0%判斷最大風(fēng)速判斷無要求無風(fēng)區(qū)旋渦區(qū)判斷未產(chǎn)生無風(fēng)區(qū)面積比例為99.0%，達(dá)到了“場地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生無風(fēng)區(qū)面積比95.0%”的要求；未產(chǎn)生旋渦區(qū)面積比例為100.0%，達(dá)到了“場地內(nèi)人活動(dòng)區(qū)域不產(chǎn)生渦旋面積比9