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文檔簡介
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廈門市標準化指導(dǎo)性技術(shù)文件
XXXXXXXXXXXX
綠色建筑環(huán)境與能源計算模擬規(guī)程
SimulationRegulationofBuiltEnvironmentandEnergy
ConsumptionforGreenBuilding
(征求意見稿)
xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實施
廈門市建設(shè)局
發(fā)布
廈門市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局
1
目錄
1總則······························································································3
2術(shù)語······························································································4
3基本規(guī)定·······················································································10
4場地與室外物理環(huán)境·······································································13
4.1室外風(fēng)環(huán)境····························································································13
4.2熱島·····································································································20
4.3環(huán)境噪聲·······························································································24
5室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)················································································31
5.1自然通風(fēng)·······························································································31
5.2氣流組織·······························································································35
5.3空氣品質(zhì)·······························································································37
5.4自然采光·······························································································39
6節(jié)能·····························································································43
6.1空調(diào)供暖負荷·························································································43
6.2空調(diào)供暖能耗·························································································46
7附錄·····························································································48
附錄A·······································································································48
附錄B·······································································································52
2
1總則
1.0.1為統(tǒng)一綠色建筑相關(guān)模擬計算的基本計算要求、邊界條件、計算方法,控制模擬結(jié)果
的質(zhì)量,更好地為建筑的設(shè)計與工程建設(shè)提供可靠的科學(xué)依據(jù),制定本規(guī)程。
條文說明:
本條說明了制定本規(guī)程的目的。
近年來,綠色建筑的發(fā)展對建筑設(shè)計、施工、運營過程提出了新的要求。計算機模擬技
術(shù),成為綠色建筑設(shè)計環(huán)節(jié)中不可或缺的預(yù)測性工具,在《福建省綠色建筑評價標準》DBJ/T
13-118-2014中,部分條文的評價需通過模擬計算的方法來實現(xiàn)。
然而,目前在建筑行業(yè)所關(guān)聯(lián)的建筑模擬技術(shù)中,存在諸多問題:例如流程不標準,模
擬軟件不適用,數(shù)學(xué)模型選取有誤,輸入條件設(shè)定方式不統(tǒng)一,人員水平參差不齊等,對模
擬結(jié)果采集方式不統(tǒng)一。這些問題的出現(xiàn),影響了數(shù)值模擬結(jié)果的精度、制約了數(shù)值模擬技
術(shù)的發(fā)展,而“標準化”是上述問題的重要解決方案之一。模擬的結(jié)果是否準確,實驗或?qū)?/p>
測結(jié)果是主要的判定準則,因此本規(guī)程無法對數(shù)值模擬的計算結(jié)果的精度給出判定的準繩。
但經(jīng)驗表明,通過規(guī)范化的流程、統(tǒng)一的建模方法和輸入?yún)?shù)可以使模擬結(jié)果更加接近真值;
也使不同模擬操作者之間的模擬結(jié)果更具可比性。
模擬從本質(zhì)上而言,是基于計算機平臺的一種實驗和檢測過程,和常規(guī)實驗檢測類似,
從這個角度來看亦有必要對進行標準化。
1.0.2本規(guī)程適用于綠色建筑環(huán)境與能源消耗的模擬計算與判定。
條文說明:
本規(guī)程中的綠色建筑環(huán)境與能耗模擬包括:建筑場地與室外物理環(huán)境(含室外風(fēng)環(huán)境、
熱島、聲環(huán)境)、節(jié)能(含空調(diào)供暖負荷負荷、系統(tǒng)能耗)、室內(nèi)環(huán)境(含自然通風(fēng)、氣流組
織、空氣品質(zhì)、光環(huán)境)等三大類建筑環(huán)境的模擬計算。
1.0.3綠色建筑模擬計算除應(yīng)遵守本規(guī)程外,還應(yīng)符合國家及其他福建省現(xiàn)行有關(guān)標準、規(guī)
范的規(guī)定。
3
2術(shù)語
2.0.1模擬計算simulation
也叫數(shù)字實驗。是基于計算機軟件,對建筑物理相關(guān)的問題建立虛擬的實驗?zāi)P?,設(shè)
定反映客觀情況的相關(guān)參數(shù),并按定解條件,依托軟件內(nèi)置的數(shù)學(xué)工具進行數(shù)值求解,獲得
實驗成果的方法。
2.0.2物理模型physicalmodel
指反映建筑、建筑構(gòu)件、室內(nèi)陳設(shè)等主要幾何特征和尺寸的模型。
2.0.3計算流體力學(xué)computationalfluiddynamics(簡稱CFD)
計算流體力學(xué)是流體力學(xué)的一個分支,以計算機作為模擬手段,運用一定得計算技術(shù)
尋求流體力學(xué)各種復(fù)雜問題的離散化數(shù)值解,其中主要涉及流體無粘繞流動。無粘繞流動包
括低速流、跨聲速流、超聲速流等;粘性流動包括湍流、邊界層流動等。
2.0.4計算域calculationdomain
模擬計算中所有模擬計算的空間。在CFD技術(shù)中,特指整個流場空間。
2.0.5建模域modelingdomain
模擬計算中需構(gòu)建幾何模型的空間。以CFD技術(shù)進行的溫?zé)岘h(huán)境模擬中,建模域的幾
何尺寸一般小于等于計算域。
2.0.6特征尺寸characteristicdimension
CFD模擬中的表征被模擬對象最主要幾何特征的單一長度參數(shù),本規(guī)程中以H表示。
2.0.7輸入?yún)?shù)inputparameter
適用于光環(huán)境模擬、CFD模擬、聲環(huán)境模擬、能耗模擬等本規(guī)程涉及計算機數(shù)值模擬:
在計算開始之前應(yīng)當輸入計算計的計算前提條件,一般以參數(shù)的形式輸入計算機。
4
2.0.8邊界條件boundarycondition
在流體力學(xué)問題中,邊界條件特指在運動邊界上微分方程組的解應(yīng)該滿足的條件。
2.0.9初始條件initialvalue
物理過程初始時刻應(yīng)該滿足的初始狀態(tài),包含物理過程及其各階導(dǎo)數(shù)的初值,即t=t0
時的條件。在進行瞬態(tài)(非穩(wěn)態(tài))計算時,即指計算開始時刻的各狀態(tài)參數(shù)。
2.0.10地面粗糙度effectiveroughnessheight
地面粗糙度是從空氣動力學(xué)角度出發(fā),因地表起伏不平或地物本身幾何形狀的產(chǎn)生的
影響,風(fēng)速為0的位置并不在地表,而是在離地表一定高度處,這一高度被定義為地面粗糙
度,也稱為空氣動力學(xué)粗糙度。
2.0.11網(wǎng)格grid
網(wǎng)格用于將完整的幾何面或幾何體劃分成有限數(shù)量的小單元,從而將連續(xù)的參數(shù)離散
化并通過計算機模擬軟件內(nèi)在的數(shù)學(xué)模型進行求解與分析。
2.0.12網(wǎng)格線gridmeshingline
網(wǎng)格線是指平面上網(wǎng)格與網(wǎng)格之間的分界線。
2.0.13結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格structuredmeshinggrid
結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是指計算空間所有的網(wǎng)格均是正交網(wǎng)格。
2.0.14網(wǎng)格過渡比gradualchangeratioofgrid
主要指CFD計算中結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的相鄰兩個網(wǎng)格的寬度之比。
2.0.15風(fēng)速放大系數(shù)windspeedamplificationfactor
5
風(fēng)速放大系數(shù)為建筑周圍行人區(qū)1.5m處最大風(fēng)速與1.5m高度處自然風(fēng)來流風(fēng)速(來
流方向邊界線附近的風(fēng)速)之比。
2.0.16建筑阻擋率rateofblockarea
在風(fēng)速方向的法向面上建筑輪廓的投影面積與計算域投影面積之比。
2.0.17參考平面referencesurface
測量或規(guī)定取值來源的平面。
2.0.18照度illuminance
表面上一點的照度是入射在包含該點面元上的光通量除以該面元面積之商。
2.0.19室外照度exteriorilluminance
在天空漫射光照射下,室外無遮擋水平面上的照度。
2.0.20室內(nèi)照度interiorilluminance
在天空漫射光照射下,室內(nèi)給定平面上某一點的照度。
2.0.21采光系數(shù)daylightfactor
在室內(nèi)參考平面上的一點,由直接或間接地接受來自假定和已知天空亮度分布的天空
漫射光而產(chǎn)生的照度與同一時刻該天空半球在室外無遮擋水平面上產(chǎn)生的天空漫射光照度
之比。
2.0.22采光系數(shù)標準值standardvalueofdaylightfactor
在規(guī)定的室外天然光設(shè)計照度下,滿足相應(yīng)視覺功能要求時的采光系數(shù)值。
6
2.0.23室外天然光設(shè)計照度designilluminanceofexteriordaylight
室外全部利用天然光時的室外天然光最低照度。
2.0.24室內(nèi)天然光照度標準值standardvalueofinteriordaylightilluminance
室外天然光設(shè)計照度值下相應(yīng)的室內(nèi)采光參考平面上規(guī)定的照度值。
2.0.25光氣候daylightclimate
由于太陽直射光、天空漫射光和地面反射光形成的天然光狀況。
2.0.26年平均總照度annualaveragetotalilluminance
按全年規(guī)定時間統(tǒng)計的室外天然光總照度。
2.0.27光氣候系數(shù)daylightclimatecoefficient
根據(jù)光氣候特點,按年平均總照度值確定的分區(qū)系數(shù)。
2.0.28采光均勻度uniformityofdaylighting
參考平面上的采光系數(shù)最低值與平均值之比。
2.0.29入射太陽輻照量incidentsolarradiation
太陽輻射的能量進入室內(nèi)的部分。
2.0.30太陽得熱系數(shù)solarheatgaincoefficient
在相同條件下,太陽輻射能量透過玻璃進入室內(nèi)的熱量(既包括直接透過的部分,也
包括吸收后放出的熱量)與通過相同尺寸但無玻璃的開口進入室內(nèi)的太陽能熱量之比。
2.0.31可見光透射比visiblelighttransmittance
7
透過玻璃的可見光部分與照射到玻璃上的可見光總量的比值。
2.0.32遮陽系數(shù)shadingcoefficient
透過指定玻璃的太陽輻射熱量與透過標準玻璃太陽輻射熱量的比值,也即指定玻璃的
太陽得熱系數(shù)與標準玻璃太陽得熱系數(shù)之比。標準玻璃是指3mm的普通無色浮法玻璃。
2.0.33聲壓級soundpressurelevel
聲壓與基準聲壓之比以10為底的對數(shù)乘以2,單位為貝[爾],B,通常用dB表示,空
氣中基準聲壓級為2×10-5pa。
2.0.34聲功率級soundpowerlevel
聲功率與基準聲壓之比以10為底的對數(shù),單位為貝[爾],B,通常用dB表示,空氣中
基準聲功率級為10-12W。
2.0.35點聲源pointsoundsource
以球面波形式輻射聲波的聲源,輻射聲波的聲壓幅值與聲波傳播距離(r)成反比。任
何形狀的聲源,只要聲波波長遠遠大于聲源幾何尺寸,該聲源可視為點聲源。全無限空間中,
點聲源幾何發(fā)散衰減隨距離增加一倍衰減6dB。
2.0.36線聲源linesoundsource
以柱面波形式輻射聲波的聲源,輻射聲波的聲壓幅值與聲波傳播距離的平方根(r1/2)
成反比。全無限空間中,線聲源幾何發(fā)散衰減隨距離增加一倍衰減3dB。
2.0.37面聲源planesoundsource
以平面波形式輻射聲波的聲源,輻射聲波的聲壓幅值不隨傳播距離改變(不考慮空氣
吸收)。
8
2.0.38A聲級A-weightedsoundpressurelevel
用A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級,用LA表示,單位dB(A)
2.0.39等效連續(xù)A聲級equivalentcontinuousA-weightedsoundpressurelevel
指在規(guī)定測量時間T內(nèi)A聲級的能量平均值,用LAeq,T表示(簡寫為LAeq),單位dB
(A)。
2.0.40計權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級weightedequivalentcontinuousperceivenoiselevel
計權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級是在有效感覺噪聲級的基礎(chǔ)上發(fā)展起來,用于評價飛機噪聲
的方法,其特點在于既考慮了在全天24h的時間內(nèi)飛機通過某一固定點所產(chǎn)生的有效感覺噪
聲級的能量平均值,同時也考慮了不同時間段內(nèi)的飛機數(shù)量對周圍環(huán)境所造成的影響。
2.0.41源強strengthofsoundsource
聲源的強度,常用聲功率級或距聲源一定距離處的聲壓級表征,對線聲源或面聲源、
也可用單位長度(1m)或單位面積(1m2)的聲功率級表征。
2.0.42熱島強度heatislandindex
城市內(nèi)一個區(qū)域的氣溫與郊區(qū)氣象測點溫度的差值,為熱島效應(yīng)的表征參數(shù)。
9
3基本規(guī)定
3.0.1計算軟件應(yīng)選擇正規(guī)、專業(yè)計算軟件。
條文說明
不同計算軟件性能差異較大,民用建筑綠色性能軟件的選用,應(yīng)符合國標《民用建筑綠
色性能計算規(guī)程》中的規(guī)定。
3.0.2軟件操作人員應(yīng)嚴格按照軟件使用手冊或規(guī)范要求進行操作。
條文說明
為保證計算結(jié)果的規(guī)范性,軟件使用人員除應(yīng)熟練掌握專業(yè)相關(guān)知識外,還應(yīng)嚴格按照
相關(guān)軟件操作要求進行操作。
3.0.3軟件基礎(chǔ)參數(shù)輸入設(shè)置應(yīng)符合國家有關(guān)標準的規(guī)定。
條文說明
軟件使用過程中,建筑模型通用參數(shù)的設(shè)置,除單獨變量設(shè)置外,設(shè)計階段建筑性能參
數(shù)設(shè)置應(yīng)嚴格按照國家有關(guān)標準要求,杜絕人為參數(shù)調(diào)整。
模擬參數(shù)設(shè)置參考
模擬類型參考標準
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012
室外風(fēng)環(huán)境《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》
《綠色建筑評價技術(shù)細則》
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012
《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》
熱島
《綠色建筑評價技術(shù)細則》
《城市居住區(qū)熱環(huán)境設(shè)計標準》JGJ2086-2013
《聲環(huán)境質(zhì)量標準》GB3096-2008
《噪聲污染防治法》
《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009
《聲學(xué)戶外聲傳播衰減》GBT17247.2-2000
環(huán)境噪聲
《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則城市軌道交通》HJ453-2008
《環(huán)境噪聲與振動控制工程技術(shù)導(dǎo)則》HJ2034-2013
《聲學(xué)聲壓法測定噪聲源聲功率級反射面上方采用包絡(luò)測量
表面的簡易法》GB/T3768-1996
《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012
自然通風(fēng)《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》
《綠色建筑評價技術(shù)細則》
氣流組織/空氣質(zhì)量-
10
自然采光《建筑采光設(shè)計標準》GB50033-2013
《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》
節(jié)能
《建筑節(jié)能氣象參數(shù)標準》JGJ/T346-2014
3.0.4模擬工況設(shè)置應(yīng)與建設(shè)工程實際環(huán)境相符。
條文說明
設(shè)計階段,建筑模擬是對建筑環(huán)境性能的優(yōu)化過程,在數(shù)值模擬過程中,除模型建立的
準確性外,應(yīng)根據(jù)建設(shè)工程的設(shè)計圖紙要求和模擬精度要求,保證建筑模擬工況與周邊環(huán)境
相符,不能相差太大。例如,某建筑建立在高樓群中,在模擬過程中,應(yīng)按原比例建立建筑
周邊環(huán)境模型,不能放置在空曠環(huán)境中進行模擬。既有建筑改造過程中,建筑環(huán)境改造方案
的比對反演,應(yīng)依據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果做方案之間相對特性的對比分析;模擬結(jié)果用于判定實際
參數(shù)的絕對值時,宜同時進行驗證,以校驗數(shù)值模擬的結(jié)果。
3.0.5軟件模擬計算應(yīng)符合相關(guān)軟件使用流程規(guī)定。
條文說明
當軟件功能或計算方法特殊時可按需微調(diào)下列流程,但應(yīng)作出說明。一般模擬計算軟件
需遵守以下流程:1)理解工程信息,2)明確目的,3)確定計算域,4)確定建模域,5)
建立物理模型,6)確定理論分析模型,7)確定計算步長(例如網(wǎng)格長度、迭代次數(shù)等),8)
設(shè)置邊界條件,9)設(shè)置工程設(shè)計工況,10)設(shè)定其他必要的控制參數(shù),11)計算過程控制,
12)計算結(jié)果顯示與分析。
3.0.6物理建模過程應(yīng)遵循建模通用原則。
條文說明
物理建模過程中,應(yīng)遵循共同的原則。
(1)物理模型的幾何模型尺寸,應(yīng)按照實際建筑1:1設(shè)置,并包含重點組件;
(2)物理模型簡化時,模型物理量不應(yīng)受到顯著影響,且應(yīng)符合相關(guān)模擬軟件性能要
求;
(3)可根據(jù)模型和邊界條件的對稱性設(shè)置對稱面。
模擬中可以將一些對模擬結(jié)果影響較小、但建模難度很大的次要矛盾進行簡化或忽略處
理,往往這樣的處理也是必須的,但不能對模擬的結(jié)果有顯著影響。
3.0.7模擬軟件邊界條件應(yīng)設(shè)定合理。
條文說明
11
為保證模擬結(jié)果的準確性,應(yīng)合理設(shè)置邊界條件。邊界條件設(shè)置通常包括:計算區(qū)域、
模型再現(xiàn)區(qū)域、網(wǎng)格劃分和入口邊界條件。
3.0.8輸出結(jié)果應(yīng)簡潔清晰,報告內(nèi)容應(yīng)符合本規(guī)程各章節(jié)要求。
條文說明
規(guī)范數(shù)值模擬的報告,確定數(shù)值模擬報告應(yīng)包含的內(nèi)容,有利于對數(shù)值模擬的質(zhì)量進行
審查和把控,也有利于對不同模擬工作者的報告做橫向比對分析。
12
4場地與室外物理環(huán)境
4.1室外風(fēng)環(huán)境
4.1.1建筑室外風(fēng)環(huán)境模擬用于指導(dǎo)項目方案階段建筑群的合理布局,以及分析標識評價
過程中場地風(fēng)環(huán)境是否能達到綠色建筑相關(guān)標準的要求。
條文說明:
室外風(fēng)環(huán)境模擬可指導(dǎo)并優(yōu)化規(guī)劃及設(shè)計階段方案,為項目創(chuàng)造良好的室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境,
亦可以對施工圖及竣工圖進行風(fēng)環(huán)境檢驗,驗證是否滿足綠色建筑相關(guān)標準要求。
4.1.2室外風(fēng)環(huán)境模擬應(yīng)按照如下流程進行。當軟件功能或計算方法特殊時可按需微調(diào)下
列流程,但應(yīng)作出說明。
(1)了解項目需求,確定模擬目的;
(2)建立物理模型,應(yīng)包括建筑、構(gòu)筑物;
(3)確定建模域;
(4)確定計算域;
(5)確定湍流模型;
(6)劃分網(wǎng)格;
(7)輸入合理的邊界條件和其他物性參數(shù);
(8)設(shè)定其他必要的計算控制參數(shù);
(9)對結(jié)果進行展示和分析。
條文說明:
規(guī)范模擬流程對準確把握好研究對象主要特性以及提高結(jié)果正確性、保證可重現(xiàn)性,具
有重要作用,這也是本規(guī)程編制的主要目的所在。本條文對通用的CFD風(fēng)環(huán)境模擬流程作
出了說明。經(jīng)調(diào)研分析,國內(nèi)建筑行業(yè)流行的模擬軟件大多數(shù)符合上述流程。
(1)了解項目需求,有助于尋找數(shù)值模擬中的主要矛盾,簡化次要矛盾。例如:項目
目標周邊存在其他建筑,可簡化其他建筑形體以提高建模效率。
(2)根據(jù)項目圖紙材料及周邊地形圖,構(gòu)建物理模型,簡化不必要的細節(jié),反映最主
13
要的幾何特征。
(3)合理大小的建模域應(yīng)反映出模擬對象自身特征,符合模擬目的,能反映出周邊其
他主要影響因素,忽略不必要的細節(jié)因素。從而可以減少建模工作量,保證計算所需要的精
度。
(4)合理大小的計算域有利于縮短計算時間使其達到工程所要求的時間進度,同時保
證計算所需要的精度。
(5)根據(jù)模擬目標、流場特征、物理模型特征選取合適的湍流模型。
(6)室外風(fēng)環(huán)境模擬劃分網(wǎng)格應(yīng)滿足局部區(qū)域致密和周邊稀疏的原則,以減少計算時
間。
(7)合理的邊界條件是指準確反映客觀實際的邊界條件或合理簡化反映主要問題的邊
界條件。簡化的原則是符合模擬目的,能反映有顯著影響的邊界條件,應(yīng)包括:邊界風(fēng)速、
風(fēng)向;風(fēng)速梯度系數(shù);場地下墊面粗糙度等。
(8)其他必要的控制參數(shù)包括迭代次數(shù)、收斂性判定條件、物理量監(jiān)測點位置等,應(yīng)
以保證模擬結(jié)果的精度為目標進行設(shè)定。
(9)模擬結(jié)果的展示和分析是證明項目滿足綠色建筑相關(guān)標準要求的重要依據(jù),應(yīng)涵
蓋標準中提及的風(fēng)速、風(fēng)壓及風(fēng)向等結(jié)果。
4.1.3物理模型構(gòu)建參照如下原則:
(1)根據(jù)模擬目的對結(jié)果影響顯著的主要構(gòu)筑物予以建模;
(2)建模域內(nèi)的既存的(或同期建設(shè)的)、對結(jié)果影響顯著構(gòu)筑物應(yīng)予以建模;
(3)既存的連續(xù)種植的高度3m以上的喬木宜予以建模,新種植的樹冠投影小于4m2的喬
木可不建模;
(4)高度1.5米以下低矮灌木可忽略;
(5)長寬高均小于2m的構(gòu)筑物可忽略;
(6)對既存的(或同期建設(shè)的)構(gòu)筑物或顯著影響氣流的物理忽略或簡化時,應(yīng)予以說明。
條文說明:
部分CFD模擬軟件內(nèi)置有建模功能,但因功能有限,對于形體較為復(fù)雜的建筑及組件,
建模難度較大或需要耗費較多時間,為縮短工程工作時間,提升模型準確度,應(yīng)采用專業(yè)建
模軟件構(gòu)件模型后導(dǎo)入流體模擬軟件中,當遇特殊情況或模型較為簡單時,才可采用模擬軟
14
件內(nèi)置建模功能。
進行模擬建模時,模型應(yīng)實事求是的反應(yīng)建筑圖紙材料,按照實際建筑尺寸1:1構(gòu)建,
宜按需簡化,但應(yīng)包含重點組件;
連續(xù)種植的喬木是指非單獨存在、樹冠投影相連的高大喬木,這些喬木對氣流有顯著的
阻礙作用,建模時宜考慮在內(nèi),特別是用于優(yōu)化冬季室外風(fēng)環(huán)境的連續(xù)喬木。
本規(guī)程所述的“同期建設(shè)”是指在同一建設(shè)區(qū)域內(nèi),經(jīng)由主管部門統(tǒng)一規(guī)劃,與目標建
筑竣工時間相差不超過3年的建設(shè)項目。
4.1.4計算域水平方向的長和寬不應(yīng)小于10H(含建筑本身)、垂直方向高度不宜小于3H。
來流方向,建筑距離計算域邊界應(yīng)大于2H,建筑后方距離計算域邊界應(yīng)當大于6H。
條文說明:
根據(jù)風(fēng)洞實驗技術(shù)的要求,計算區(qū)域的選取應(yīng)保證室外梯度風(fēng)充分發(fā)展形成大氣邊界層
特征的流動,且建筑阻擋率不宜>5%,以盡可能接近真實大氣流動,不致于產(chǎn)生氣流在“受
限”空間內(nèi)流動從而影響模擬精度的情況。為避免浪費網(wǎng)格,同時保證模擬精度可控,本規(guī)
程中規(guī)定特征尺寸H按照如下原則確定:
(1)模擬對象為100米以上的超高層單體建筑時,且高于周邊建筑平均高度2倍以上
時:H=建筑高度/2。
(2)模擬對象為100米以下單體建筑,H為建筑高度。
(3)模擬對象為住宅小區(qū)或公共建筑群時,H為區(qū)域內(nèi)最高建筑高度。綠色建筑評估
過程中,要求對進行多個不同風(fēng)向的模擬分析,因此會導(dǎo)致背風(fēng)、迎風(fēng)面發(fā)生切換,需要重
新構(gòu)建建筑前后的計算域。對于建筑高度較小的建筑、在計算機硬件承受范圍內(nèi),來流與去
流距離計算域邊界統(tǒng)一取6H。圖4.1統(tǒng)一說明了計算域和建模域的關(guān)系。
15
圖4.1計算域和建模域推薦尺寸示意圖
4.1.5建模域的確定:目標建筑(群)東南西北各1H應(yīng)予以建模。
條文說明:
充分考慮周圍建筑的影響,得到的風(fēng)環(huán)境計算結(jié)果方具有可參考價值。而過多的考慮周
圍建筑,則會導(dǎo)致建模工作量過大。本條文建議了最低建模工作量,既可以反映出最主要的
影響因素對目標建筑周邊風(fēng)環(huán)境的影響,又將建模工作量限定在合理的范圍內(nèi)。
4.1.6網(wǎng)格優(yōu)化:
(1)地面與地面以上1.5m之間的網(wǎng)格需要加密,不應(yīng)少于3層;
(2)室外風(fēng)環(huán)境模擬應(yīng)采用多尺度網(wǎng)格,使目標建筑較遠處網(wǎng)格疏松,目標建筑近處網(wǎng)格
致密。
(3)對形狀規(guī)則的建筑應(yīng)使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,網(wǎng)格過渡比不應(yīng)大于1.5。
條文說明:
近地面摩擦是對人行區(qū)速度場的影響因素之一,增加近地面網(wǎng)格有助于結(jié)果精度的提高。
盡管計算機的硬件和軟件技術(shù)都已經(jīng)有了進步,但CFD計算的網(wǎng)格容量仍然有限,因
16
此必須將網(wǎng)格盡量密集的構(gòu)建在目標建筑周圍,而離目標建筑越遠的地方,則網(wǎng)格應(yīng)當越疏
松,從而可以在有限的網(wǎng)格數(shù)量下,盡可能的提高目標建筑周圍的計算結(jié)果的精度。
盡管建筑的形狀各異,但大多數(shù)建筑是以長方體形式存在的,因此這里推薦采用結(jié)構(gòu)化
的網(wǎng)格,這種網(wǎng)格有助于計算的收斂,也有助于提高計算的精度。對于形狀不規(guī)則的建筑,
也可采用非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格。
4.1.7根據(jù)計算對象的特征和計算目的,選取合適的湍流模型。
條文說明:
標準k-模型是最常見的工程用計算模型,但是標準k-模型本身具有缺陷,尤其是在對
建筑背風(fēng)面渦ε流的反映上,與真實值偏差較大。大量學(xué)術(shù)研ε究和實驗數(shù)據(jù)表明,標準k-模
型運用于室外風(fēng)環(huán)境模擬的誤差較大,不宜采用。宜采用更加精確、但對計算機硬件資源ε要
求較高的其他優(yōu)化的模型。例如RNGk-模型、LES模型、DES模型。隨著計算機技術(shù)的發(fā)
展,尤其是近年來多核CPU技術(shù)和存儲ε技術(shù)的提高,多線程并行計算已經(jīng)能夠在工程允許
的時間跨度內(nèi)實現(xiàn)高精度模型的計算。因此這里推薦采用更高精度的模型。
4.1.8統(tǒng)一設(shè)定基礎(chǔ)邊界條件。室外溫?zé)岘h(huán)境模擬的基礎(chǔ)邊界條件為室外風(fēng)速、風(fēng)向,室
外氣溫。應(yīng)當根據(jù)項目地的實測值以及模擬目的確定基礎(chǔ)邊界條件。當沒有實測值作為依
據(jù)時,參照下表值進行設(shè)定:
季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向風(fēng)速(m/s)
夏季SSE3.4
冬季ESE4.0
過渡季ESE3.3
高度方向上風(fēng)速須按照“指數(shù)定律”設(shè)定具有梯度特征的風(fēng)速邊界條件,風(fēng)速梯度中的指
數(shù)按照如下方式設(shè)定:
廈門市島內(nèi)區(qū)域(思明區(qū)、湖里區(qū)):0.22
廈門市島外(集美區(qū)、同安區(qū)、海滄區(qū)、翔安區(qū)):0.16
根據(jù)項目場地及周邊地面條件應(yīng)對地面粗糙度進行設(shè)定,取值參照下表:
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地面覆蓋物粗糙度Z0(米)
水面或光滑冰面(水面上Z0)隨風(fēng)速增大
0.001
而增大)
谷草地0.1
長草地、石頭灘0.05
牧場0.2
城郊房舍區(qū)0.6
森林、城市區(qū)1~5
條文說明:
針對廈門市,為規(guī)范取值,本規(guī)程夏季、冬季主導(dǎo)風(fēng)參數(shù)采用《民用建筑供暖通風(fēng)與空
氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012中給出的典型氣象參數(shù);本規(guī)程過渡季主導(dǎo)風(fēng)參數(shù)采用中
國氣象局氣象信息中心氣象資料室和清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系編撰的《中國建筑熱環(huán)境分析
專用氣象數(shù)據(jù)集》中給出的典型氣象參數(shù),本規(guī)程過渡季風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)通過同一統(tǒng)計方法得
出,即:風(fēng)向采用典型年參數(shù)過渡季時期內(nèi)最大頻率方向,風(fēng)速采用典型年參數(shù)最大頻率風(fēng)
向?qū)?yīng)風(fēng)速數(shù)據(jù)平均值。
自然界的風(fēng)速在高度方向上呈現(xiàn)出漸變的梯度分布,如下圖所示。地面氣象站報告的測
量風(fēng)速一般為10m或15m高度處風(fēng)速,以《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》為例,
其主導(dǎo)風(fēng)風(fēng)速為10m高度處風(fēng)速。
圖4.2風(fēng)速梯度分布示意圖
上圖所示的風(fēng)速梯度分布符合冪指數(shù)分布規(guī)律,指數(shù)a在梯度高度δ內(nèi)保持不變,而δ
取決于地面條件,即:
18
???
0=(0)
式中:??
V——高度為Z處的風(fēng)速,m/s;
V0——基準高度Z0處的風(fēng)速,即氣象觀測點高度處風(fēng)速,m/s,一般取10m或15m處;
a——指數(shù)定律中的系數(shù),冪指數(shù)a取決于地面條件。根據(jù)我國現(xiàn)行標準《建筑結(jié)構(gòu)荷
載規(guī)范》(GB50009-2001)中不同類型地表面下的a值與梯度風(fēng)高度(即大氣速度邊界層
厚度)的關(guān)系如下表所示:
地面類型適用區(qū)域指數(shù)a梯度風(fēng)高度
A田野,丘陵及中小城市,大城市郊區(qū)0.16350
B有密集建筑的大城市區(qū)0.22400
C有密集建筑的大城市區(qū)且建筑層數(shù)較高0.28450
盡管上述內(nèi)容給出設(shè)定的基本法則,但a的取值需要人為判斷周邊地形類型,導(dǎo)致取值
具有一定的主觀性,使得不同人員模擬的結(jié)果橫向可比性降低。本規(guī)程梯度風(fēng)指數(shù)給定系數(shù)
針對廈門市本地實際情況進行設(shè)置,此處給出指數(shù)僅供參考,在模擬過程中,具體梯度風(fēng)指
數(shù)取值應(yīng)根據(jù)建筑密度實際情況進行取值,如項目在相對繁華的市轄區(qū)內(nèi)建筑密度較小且高
度較低的區(qū)域,應(yīng)適當減小梯度風(fēng)指數(shù)。
當下墊面為地面時,地面粗糙度代表近地面平均風(fēng)速(扣除湍流脈動之后的風(fēng)速)為0
處的高度。它在推導(dǎo)的對數(shù)定律時,作為下邊界條件引入。當下邊界平坦時,地面粗糙度較
小,反之較大。
4.1.9室外風(fēng)環(huán)境模擬結(jié)果判定的參考平面為人員活動區(qū)的1.5m高度處。
條文說明:
地面走道一般為人行區(qū),因此地面+1.5m高度平面應(yīng)為重點參考平面之一;如建筑有屋
頂花園、空中連廊等其他人行區(qū),這些地方的地面+1.5高度處的平面也宜作為參考平面考
慮。
4.1.10計算收斂性:計算要在求解充分收斂的情況下停止;確定制定觀察點或區(qū)域的值不
再變化或均方根殘差值小于10E-4。
19
4.1.11室外風(fēng)環(huán)境結(jié)果的展示和分析應(yīng)包含以下內(nèi)容:
(1)模擬目的、項目概況、研究對象的說明;
(2)依據(jù)的技術(shù)標準;
(3)物理模型、計算域、網(wǎng)格的展示及建模說明;
(4)主要應(yīng)用軟件與模擬方法;
(5)邊界條件、初始條件、其他控制參數(shù)的設(shè)定方法和計算精度說明;
(6)各工況下,參考平面的風(fēng)速分布云圖、風(fēng)速矢量圖;
(7)冬季工況下目標建筑人行區(qū)參考平面的風(fēng)速放大系數(shù);
(8)各工況下,目標建筑物迎風(fēng)面和背風(fēng)面的外表面壓力云圖;
(9)其他根據(jù)模擬目的需要展示和說明的數(shù)據(jù)和圖表;
(10)結(jié)論和建議。
條文說明:
規(guī)范數(shù)值模擬計算的報告,確定數(shù)值模擬報告應(yīng)包含的內(nèi)容,有利于對數(shù)值模擬的質(zhì)量
進行審查和把控,也有利于對不同模擬工作者的報告做橫向比對分析。本條文規(guī)定了報告應(yīng)
包含的基本內(nèi)容及綠色建筑評價標準對室外風(fēng)環(huán)境評價還應(yīng)按需增加必要的內(nèi)容。
4.2熱島
4.2.1建筑熱島模擬用于優(yōu)化項目建筑、景觀及道路布局,以降低場地夏季熱島效應(yīng)。
條文說明:
熱島模擬可指導(dǎo)并優(yōu)化規(guī)劃及設(shè)計階段方案,為項目創(chuàng)造良好的室外熱環(huán)境,亦可以對
施工圖及竣工圖進行熱環(huán)境檢驗。根據(jù)《福建省綠色建筑評價標準》DBJ/T13-118-2014評
分項4.2.7條,在喬木、構(gòu)筑物遮陰面積不滿足相應(yīng)標準要求的情況下,室外平均熱島強度
不應(yīng)高于1.5℃。
4.2.2熱島模擬應(yīng)按照如下流程進行。當軟件功能或計算方法特殊時可按需微調(diào)下列流程,
但應(yīng)作出說明。
20
(1)了解項目需求,確定模擬目的;
(2)建立物理模型,應(yīng)包括建筑、構(gòu)筑物、綠化、水體及道路;
(3)確定建模域;
(4)確定計算域;
(5)確定湍流模型;
(6)劃分網(wǎng)格;
(7)輸入合理的邊界條件和其他物性參數(shù),包括太陽模型,下墊面設(shè)計溫度等;
(8)設(shè)置模型中物質(zhì)的熱環(huán)境相關(guān)屬性;
(9)設(shè)定其他必要的計算控制參數(shù);
(10)對結(jié)果進行展示和分析。
條文說明:
規(guī)范模擬流程對準確把握好研究對象主要特性以及提高結(jié)果正確性、保證可重現(xiàn)性,具
有重要作用,這也是本規(guī)程編制的主要目的所在。本條文對通用的熱島模擬流程作出了說明。
國內(nèi)建筑行業(yè)流行的模擬軟件大多數(shù)符合上述流程,但熱環(huán)境相較于風(fēng)環(huán)境模擬在邊界條件
及參數(shù)上更為復(fù)雜。
(1)了解項目需求,有助于尋找數(shù)值模擬中的主要矛盾,簡化次要矛盾。例如:項目
建模域以外區(qū)域下墊面情況無法確定且對模擬結(jié)果影響可忽略不計,可設(shè)置為草地以提高建
模效率。
(2)根據(jù)項目圖紙材料及周邊地形圖,構(gòu)建物理模型,簡化不必要的細節(jié),反映最主
要的幾何特征。
(3)合理大小的建模域應(yīng)反映出模擬對象自身特征,符合模擬目的,能反映出周邊其
他主要影響因素,忽略不必要的細節(jié)因素。從而可以減少建模工作量,保證計算所需要的精
度。
(4)合理大小的計算域有利于縮短計算時間使其達到工程所要求的時間進度,同時保
證計算所需要的精度。
(5)根據(jù)模擬目標、流場特征、物理模型特征選取合適的湍流模型。
(6)劃分網(wǎng)格的基本原則是,根據(jù)物理模型的特征和擬選用的湍流模型構(gòu)建網(wǎng)格,對
物理量梯度大的區(qū)域加密網(wǎng)格。例如:物理模型若是長方體為主,可采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,若物
理模型以曲面為主,可采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格;某些湍流模型本身也對網(wǎng)格提出了要求,如采用
21
k-模型時,還應(yīng)基于壁面函數(shù)對近壁網(wǎng)格進行處理;對大空間射流送風(fēng)的,應(yīng)當在射流范
圍ε內(nèi)增加網(wǎng)格密度。某些軟件具備網(wǎng)格檢查功能的,應(yīng)將網(wǎng)格導(dǎo)入求解器并執(zhí)行網(wǎng)格檢查,
確認各邊界的網(wǎng)格情況。目標建筑或?qū)ο竽P偷木W(wǎng)格應(yīng)至少小于其定型尺寸的1/20,對軟件
自動生成非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的,不應(yīng)出現(xiàn)負體積單元。
(7)合理的邊界條件是指準確反映客觀實際的邊界條件或合理簡化反映主要問題的邊
界條件。簡化的原則是符合模擬目的,能反映有顯著影響的邊界條件,在熱島模擬計算中,
除設(shè)置邊界風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)力梯度系數(shù)、下墊面粗糙度外,還應(yīng)添加太陽模型及土壤溫度。
(8)熱島模擬計算除了在室外風(fēng)環(huán)境的基礎(chǔ)上添加熱邊界條件外,還應(yīng)對模型中不同
的物質(zhì)(建筑、道路、綠地、水體等)設(shè)置熱工參數(shù),包括太陽吸收系數(shù)、發(fā)射率、導(dǎo)熱系
數(shù)等。
(9)其他必要的控制參數(shù)包括迭代次數(shù)、收斂性判定條件、物理量監(jiān)測點位置等,非
穩(wěn)態(tài)計算還應(yīng)設(shè)定計算時間和時間步長。應(yīng)以保證模擬結(jié)果的精度為目標進行設(shè)定。
(10)熱島模擬結(jié)果的展示和分析是證明項目滿足綠色建筑相關(guān)標準要求的重要依據(jù),
根據(jù)條文細則,熱島強度依然可以作為評判降低熱島效應(yīng)條文是否得分的可靠依據(jù)。
4.2.3室外熱環(huán)境模擬需考慮太陽直射輻射和散射輻射影響,宜考慮各表面間多次反射輻
射和長波輻射作用。
條文說明:
建筑室外熱島模擬中,建筑表面及下墊面太陽輻射模擬是重要的模擬環(huán)節(jié),也是室外熱
島強度的重要影響因素。實際應(yīng)用中需采用適當?shù)哪M軟件,若所采用的軟件中多次反射部
分的輻射計算或散射計算等因素未加以考慮,需對模擬結(jié)果進行修正,以滿足模擬計算精度
要求。
4.2.4下墊面及建筑表面參數(shù)設(shè)定應(yīng)包括材料物性和吸收率、反射率、滲透率,蒸發(fā)率等
參數(shù)。
條文說明:
材料物理參數(shù)設(shè)定是準確計算太陽輻射和建筑表面積下墊面?zhèn)鳠徇^程的關(guān)鍵。不同的材
料的吸收率、反射率、滲透率蒸發(fā)率差異較大,選取合理的參數(shù),是模擬計算結(jié)果準確的前
提。
常見下墊面的吸收率可參照下表:
22
道路土壤
下墊面(瀝混凝土磚石(黑沙漠草水
青)土)
吸收率0.8-0.950.65-0.90.65-0.80.65-0.80.6-0.960.55-0.850.74-0.840.9-0.97
4.2.5計算域、建模域大小、湍流模型選取、模擬輸出參考平面高度、計算殘差收斂性判
斷,可參照本規(guī)程4.1.4、4.1.5、4.1.7、4.1.9、4.1.10確定。
4.2.6熱島模擬劃分網(wǎng)格時,可參照本規(guī)程4.1.6適當降低網(wǎng)格精度,避免模擬計算時間過
長。
條文說明:
熱島模擬計算由于是在室外風(fēng)環(huán)境模擬的基礎(chǔ)上增加了熱環(huán)境計算公式,模擬計算過程
中需要耗費更多時間。熱島模擬計算更加關(guān)注熱島強度結(jié)果,在不影響結(jié)果正確性的情況下,
可適當擴大網(wǎng)格大小,以保證工程效率。
其他網(wǎng)格優(yōu)化的要求應(yīng)參照4.1.6條。
4.2.7流場邊界條件設(shè)定,參照本規(guī)程4.1.8條,太陽輻射邊界條件的設(shè)定需涵蓋太陽輻射
強度和天空云量等參數(shù)。
條文說明:
太陽輻射邊界條件邊界條件參數(shù)可參考《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》及《中
國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》進行設(shè)定,由于廈門市并未給出天空云量參數(shù),可參考
距離廈門市最近的崇武地區(qū)或者福建省的省會城市福州的氣象參數(shù)進行設(shè)定。
4.2.8平均熱島強度數(shù)據(jù)結(jié)果應(yīng)取夏季典型氣象日8:00~18:00每小時熱島強度的平均值。
條文說明:
熱島強度在一天當中不斷變化,平均熱島強度應(yīng)為夏季典型氣象日晝間平均熱島強度,
依據(jù)《城市居住區(qū)熱環(huán)境設(shè)計標準》JGJ286-2013,統(tǒng)計平均熱島強度的時候,是將廈門當
地太陽時的中午12點,換算成北京時間(12:09)之后,在此時刻基礎(chǔ)上前推4小時,后推
6小時,按整點取值,得到共11個小時(北京時間)的熱島強度的平均值。
23
4.2.9熱島結(jié)果的展示和分析應(yīng)包含以下內(nèi)容:
(1)模擬目的、項目概況、研究對象的說明;
(2)依據(jù)的技術(shù)標準;
(3)物理模型、計算域、網(wǎng)格的展示及建模說明;
(4)研究對象與模擬目的相關(guān)的設(shè)計技術(shù)和設(shè)計參數(shù)的說明;
(5)主要應(yīng)用軟件與模擬方法;
(6)邊界條件、初始條件、其他控制參數(shù)的設(shè)定方法和計算精度說明;
(7)夏季典型日晝間各工況下,參考平面的空氣溫度云圖、熱島強度、及平均熱島強度;
(8)其他根據(jù)模擬目的需要展示和說明的數(shù)據(jù)和圖表;
(9)結(jié)論和建議。
條文說明:
規(guī)范數(shù)值模擬計算的報告,確定數(shù)值模擬報告應(yīng)包含的內(nèi)容,有利于對數(shù)值模擬的質(zhì)量
進行審查和把控,也有利于對不同模擬工作者的報告做橫向比對分析。本條文規(guī)定了報告應(yīng)
包含的基本內(nèi)容及綠色建筑評價標準對熱島強度評價還應(yīng)按需增加必要的內(nèi)容。
4.3環(huán)境噪聲
4.3.1建筑環(huán)境噪聲模擬包括建筑室外近地面噪聲水平以及建筑外立面噪聲分布水平,聲
環(huán)境根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標準》GB3096-2008中的要求,滿足各功能區(qū)噪聲限值的要求。
條文說明:
建筑環(huán)境噪聲模擬為評價室外環(huán)境噪聲及建筑圍護結(jié)構(gòu)的聲學(xué)設(shè)計提供依據(jù)。
4.3.2環(huán)境噪聲模擬應(yīng)按照如下流程進行:
(1)確定模擬分析的目標建筑區(qū)域及目標建筑。
(2)確定噪聲源及規(guī)劃模擬分析范圍。
(3)建立物理模型。
(4)設(shè)置計算參數(shù),構(gòu)建分析網(wǎng)格。
(5)計算并輸出結(jié)果。
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條文說明:
構(gòu)建分析網(wǎng)格是指設(shè)置噪聲預(yù)測點,既可以是單獨預(yù)測點,也可以是水平或垂直網(wǎng)格點,
甚至是圍繞在建筑周圍不同高度、不同位置處的預(yù)測點集群。
4.3.3建模要求。
(1)建模物理范圍:一般應(yīng)包含目標建筑場所及其邊界外200m范圍,當邊界200m~500m
外有噪聲影響較大的聲源時,建模范圍應(yīng)擴大至包含此類聲源。
(2)建模時應(yīng)考慮聲源和遮擋物兩個部分,聲源包括交通運輸噪聲、社會生活噪聲及工業(yè)
生產(chǎn)噪聲。當目標建筑場所存在的固定設(shè)備(如室外空調(diào)機組等)產(chǎn)生噪聲時,建模時也
需考慮。遮擋物包括不平坦地形、各類建筑物、構(gòu)筑物、綠化帶及草地等。對象建筑外的
各類建筑物及圍墻、聲屏障等構(gòu)筑物的建??芍豢紤]外部主體輪廓。
4.3.4聲源可根據(jù)模擬目的及聲源特征進行簡化,參考如下原則:
(1)點聲源:聲源中心到預(yù)測點之間的距離超過聲源最大幾何尺寸2倍時,可將該聲源近
似為點聲源;
(2)線聲源:公路、鐵路、軌道交通或者輸送管道、運輸路線等產(chǎn)生的噪聲,分析時可將
其看做由許多點聲源連成一線組成的線狀聲源,可模擬為線聲源。
(3)面聲源:當聲源中心到預(yù)測點之間的距離小于聲源最大幾何尺寸3倍時,該聲源宜用
面聲源模擬。
(4)位于建筑物室內(nèi)的聲源,產(chǎn)生的噪聲經(jīng)室內(nèi)多次反射后經(jīng)建筑的圍護結(jié)構(gòu)向外傳播,
應(yīng)將建筑圍護結(jié)構(gòu)作為聲源,計算其對外環(huán)境的影響,圍護結(jié)構(gòu)聲源的等效方法同上述1)
~3)。
條文說明:
邊界200m~500m外影響較大的聲源是指預(yù)估該噪聲源對擬分析目標建筑的貢獻值較
標準值低6dB(A)時的聲源。通常而言,除機場或飛機噪聲外,500m范圍外的聲源均已影響
較小,因此,最大分析范圍可至目標建筑場所邊界外500m,但機場或飛機噪聲應(yīng)根據(jù)其影
響情況確定范圍。
考慮聲源和遮擋物時,根據(jù)《噪聲污染防治法》對噪聲的定義,還有一類噪聲為建筑施
工噪聲,由于為臨時性噪聲,預(yù)測中可不考慮。
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模型建立時,不平坦地形(如一個山包、土坡、或下穿地道敞開段兩側(cè)的擋墻等)由于
對噪聲傳播起到遮擋作用,應(yīng)予以考慮。任何形狀的聲源,如聲波波長遠大于聲源幾何尺寸,
則該聲源可視為點聲源。根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009,聲源中心到
預(yù)測點之間的距離超過聲源最大幾何尺寸2倍時,可將該聲源近似為點聲源。構(gòu)筑物包括
圍墻、道路兩側(cè)屏障等。建筑物的門窗等細節(jié)對于模擬的精度影響不大,因此建模以建筑的
主體輪廓為主。
4.3.5軟件選用的計算模型應(yīng)滿足現(xiàn)行國內(nèi)標準或規(guī)范的要求,不滿足時應(yīng)采用校核修正
的方法校驗預(yù)測模型的適用性。校核修正方法如下:
(1)對道路噪聲,可在距道路中線25m,高于路面1.5m處設(shè)置預(yù)測點及實測點,通過比
較預(yù)測點與實測點之間差值作為源強修正量;
(2)對單車源強校正時,參照距離應(yīng)距車輛7.5m距離;
(3)對軌道交通噪聲,可在距離軌道邊線25m,高于軌面1.5m設(shè)置預(yù)測點及實測點,通
過比較預(yù)測點與實測點之間差值作為源強修正量;
(4)對鐵路噪聲,可在距離軌道邊線25m,高于軌面3.5m設(shè)置預(yù)測點及實測點,通過比
較預(yù)測點與實測點之間的差值作為源強修正量;列車類型不同時,應(yīng)針對不同列車類型分
別修正。
條文說明:
國內(nèi)現(xiàn)行標準或規(guī)范是指國內(nèi)標準或規(guī)范主要包括《聲學(xué)戶外聲傳播衰減》GBT
17247.2-2000、《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則聲環(huán)境》HJ2.4-2009、《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則城市
軌道交通》HJ453-2008等。由于目前常用的噪聲預(yù)測軟件在道路、鐵路或軌道交通噪聲預(yù)
測方面與國內(nèi)現(xiàn)行標準或規(guī)范會略有不同,不同主要體現(xiàn)在源強上,而衰減規(guī)律基本一致,
所以此處給出了利用源強點處進行校核的方法。
4.3.6預(yù)測點設(shè)置和網(wǎng)格劃分。
(1)預(yù)測點設(shè)置于目標建筑窗外1m處,高于各層樓板1.2~1.5m,預(yù)測點應(yīng)包含目標建筑
的噪聲預(yù)測最不利點;分析建筑室外近地面噪聲水平時,預(yù)測點高于地面1.2~1.5m。
(2)計算水平或垂直聲場時,水平或垂直預(yù)測網(wǎng)格點間距應(yīng)視計算區(qū)域大小及計算目的進
行針對性設(shè)定,大多數(shù)情況下,可采用2m×2m的計算網(wǎng)格。
條文說明:
26
考慮最常見需求是分析目標建筑窗外噪聲,因此預(yù)測點需設(shè)置于窗外1m及高于樓板
1.2~1.5m距離要求是與《聲環(huán)境質(zhì)量標準》GB3096-2008測量要求相一致,是盡量降低目
標建筑的反射聲影響并考慮正?;顒踊蛐菹⑺艿挠绊憽?/p>
計算水平或垂直預(yù)測網(wǎng)格時,網(wǎng)格間距過大會導(dǎo)致計算點位不夠密集,不能準確評估計算區(qū)
域的影響,而網(wǎng)格點選取的過小,將導(dǎo)致計算時間大幅增加,大部分情況下,2m×2m即相
當于4m2范圍內(nèi)設(shè)置一個預(yù)測點在保證精度的同時又可確保計算效率。
4.3.7計算參數(shù)。
(1)聲源源強的確定:
①點、線、面聲源均應(yīng)輸入聲源的聲功率級。部分設(shè)備的聲功率級可參照《環(huán)境噪聲與振
動控制工程技術(shù)導(dǎo)則》HJ2034-2013選取。當無法獲知聲源的聲功率級但可知聲源近場處的
聲壓級時,可按照《聲學(xué)聲壓法測定噪聲源聲功率級反射面上方采用包絡(luò)測量表面的簡易
法》GB/T3768-1996推薦的簡易方法,利用距聲源一定距離處的聲壓級及包絡(luò)面面積估算
聲源的聲功率級。聲源源強應(yīng)包含頻譜特性,頻譜應(yīng)至少包含31.5~8000HZ的九個倍頻帶
中心頻率。
②軌道交通噪聲源強以距軌道中心線25m,高于軌面1.5m處計,源強可通過實測或類比確
定;鐵路噪聲源強以距軌道中心線25m,高3.5m處計,源強可參照鐵計[2010]44號文確定,
也可通過實測或類比確定。
(2)其他參數(shù):
①當聲源距離遮擋物距離較近時,需考慮遮擋物的反射聲影響,反射次數(shù)應(yīng)不低于5次。
②道路或鐵路、軌道交通的晝/夜流量應(yīng)不低于實際晝間/夜間的平均小時流量。如考慮的為
規(guī)劃道路或鐵路,預(yù)測年限應(yīng)考慮規(guī)劃道路遠期實施后產(chǎn)生的影響。對流量較低的鐵路或
專線鐵路,可選擇流量最大的一小時進行預(yù)測。
③當模擬高架及地面道路、高架與高架之間組成的復(fù)合道路以及隧道出入口段噪聲時,應(yīng)
考慮道路本身構(gòu)筑物的多次反射聲影響。當預(yù)測位于城區(qū)的道路或軌道交通地面線路時,
當兩側(cè)高樓林立,多次反射聲明顯時,需考慮建筑多次反射產(chǎn)生的影響,反射次數(shù)不宜低
于5次。
④隧道(或下穿地道)峒口噪聲宜采用垂直面聲源模擬,面聲源源強可根據(jù)隧道內(nèi)車輛源
強、隧道形狀、隧道內(nèi)平均吸聲系數(shù)等因素綜合確定。
⑤對指向性明確的聲源,應(yīng)考慮其指向性影響。
27
⑥當聲源為高速鐵路時,除輪軌噪聲外,還應(yīng)考慮高速鐵路的空氣動力性噪聲、橋梁結(jié)構(gòu)
噪聲、集電系統(tǒng)噪聲的影響,宜分別計算上述各部分噪聲的影響。
⑦當軌道交通經(jīng)過鋼結(jié)構(gòu)橋梁時或特殊結(jié)構(gòu)橋梁時,結(jié)構(gòu)噪聲影響突出,在預(yù)測中宜單獨
考慮。
⑧對飛機噪聲預(yù)測因子為計權(quán)等效連續(xù)感覺噪聲級,其他為等效連續(xù)A聲級。
⑨喬灌結(jié)合,綠化良好的綠化帶降噪效果可按0.5~1dB(A)/10m計算,綠化帶建模高度為
綠化帶平均高度,綠化帶最多考慮200m距離。
條文說明:
對點、線、面聲源,聲功率級是聲源輸入的核心內(nèi)容,但聲功率級數(shù)據(jù)較難獲得,可按
《GB/T3768-1996》推薦的簡易方法進行利用測量的聲壓級及包絡(luò)面計算聲功率級。軌道交
通包含地鐵地面段及高架段;地面有軌列車模擬可參照軌道交通。類比需確保類比條件一致,
如對軌道交通,類比條件包括列車車型、軌道及減噪措施類型、列車車速、橋梁結(jié)構(gòu)類型等。
相關(guān)規(guī)范或標準沒有具體的聲源距反射面距離如何時需考慮反射面反射聲影響,考慮大
部分聲學(xué)商業(yè)軟件均提供了反射次數(shù)及聲源距反射面為多少距離時需計算反射聲影響,因此
此處用了“較近”該詞,以避免不考慮多次反射聲影響時產(chǎn)生的誤差。不低于5次的反射次
數(shù)要求既盡可能保證計算精度,又避免將反射次數(shù)設(shè)置過高時而導(dǎo)致計算時間的大幅增加。
考慮規(guī)劃道路或鐵路建成后遠期(可取運營后第15年)的影響是以便盡可能預(yù)估這些
潛在聲源對關(guān)注區(qū)域的影響。
對高架與地面道路組成的復(fù)合道路,地面道路在高架橋下行駛時產(chǎn)生的交通噪聲會經(jīng)過
高架橋底部與地面道路之間的多次反射,增加對周邊環(huán)境的影響。極端條件下,是否考慮該
因素甚至有5dB(A)左右的預(yù)測誤差。同理,隧道出口多為路塹形式,兩側(cè)垂直擋墻會對車
輛噪聲產(chǎn)生多次反射聲影響,預(yù)測模擬中也應(yīng)考慮。
隧道(或地道)內(nèi)交通噪聲在隧道內(nèi)多次反射后通過峒口影響外環(huán)境,遇到此類聲源應(yīng)
考慮峒口噪聲。如利用CadnaA模擬峒口噪聲時,假設(shè)峒口周長為U,隧道內(nèi)平均系數(shù)為α,
吸聲長度為A=α×U(m),則隧道峒口單位面積的聲功率級為隧道內(nèi)道路源強加修正量,
修正量與吸聲長度關(guān)系為見下表。
28
由于高鐵噪聲不同于以輪軌噪聲為主的普通鐵路,列車車速大于200km/h時,除輪軌
噪聲外,空氣動力性噪聲、橋梁結(jié)構(gòu)噪聲及集電系統(tǒng)噪聲的影響也非常顯著,各噪聲源宜按
線聲源模擬,線聲源位置為聲源發(fā)聲位置,如輪軌噪聲為車輪與軌面接觸處,集電系統(tǒng)噪聲
為受電弓位置,橋梁結(jié)構(gòu)噪聲為橋梁梁底部區(qū)域,空氣動力噪聲高度為列車高度一半?yún)^(qū)域,
各噪聲源所占比例可參照下表選取。
聲源類別比例(%)
輪軌噪聲30~40
空氣動力噪聲15~50
集電系統(tǒng)噪聲15~35
橋梁結(jié)構(gòu)噪聲10~30
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軌道交通噪聲以輪軌噪聲為主,但列車經(jīng)過特殊結(jié)構(gòu)橋梁(如鋼結(jié)構(gòu)橋梁),結(jié)構(gòu)噪聲
影響很大,需單獨考慮。橋梁結(jié)構(gòu)噪聲宜用線聲源模擬,聲源位置位于橋梁梁底,源強類比
確定。
按《聲學(xué)戶外聲傳播衰減》,通過綠化帶的聲衰減最多考慮200m距離,超過200m時,
按200m計算。
4.3.8環(huán)境噪聲模擬報告應(yīng)包含以下內(nèi)容:
(1)模擬目的、項目概況、研究對象的說明;
(2)依據(jù)的技術(shù)標準;
(3)物理模型(包括建筑物、周邊聲源、遮擋物等)、計算域、網(wǎng)格的展示及建模說明;
(4)聲環(huán)境分析模型效果圖;
(5)主要聲源位置、源
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