1、室外风环境模拟分析报告室外风环境模拟分析报告项目名称：番禺电力科技园（二期）编制单位：报告日期：2021年04月29日 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 1目目 录录第一章 模拟概述.11.1 项目概况.11.2 气候状况.11.3 分析概述.21.4 评价标准.21.5 评价说明.3第二章 技术路线.32.1 分析方法.32.2 分析模型.32.3 参数设置.42.3.1 梯度风设置.42.3.2 模拟说明.52.3.3 出流边界条件.52.3.4 计算曲线.52.4 模拟工况.6第三章 风环境模拟分析.63.1 工况 1（夏季及过渡季工况）.63.1.1 模拟结果.63.1.2 结果分2、析.73.2 工况 2（冬季工况）.83.2.1 模拟结果.83.2.2 结果分析.9第四章 建筑前后风压分析.94.1 工况 1（夏季及过渡季工况）.94.1.1 模拟结果.9 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 24.1.2 结果分析.104.2.1 模拟结果.114.2.2 结果分析.12第五章 结论.13 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 1第一章第一章 模拟概述模拟概述1.1 项目概况项目位于广州市番禺区东环街东升工业区,番禺大道与光明北路之间。项目用地面积25459.12，容积率 3.11，项目总建筑面积 112871.21，计容积率建筑面积 76377.00，不计容积率建筑3、面积 36433.72，绿化覆盖率 35.12%。建筑最高 22 层，最高高度为 99.90m。设置 628 个机动车停车位，其中充电车位 190 个，设置 3819 个自行车停车位。图 1-1 项目效果图1.2 气候状况本项目位于广州市番禺区，地处夏热冬暖地区，亚热带季风气候。多年年平均气温为 22.1左右，降雨量年内分配不均匀，汛期 49 月占全年总量的 80.7%，每年 10 月至次年 3 月降雨量少，占全年总量 19.3%，造成春旱夏涝；从典型年来看，汛期极值比与多年均值相近为 2.5倍，非汛期极值比高达 3.2 倍，春旱更为显著，多年平均雨量为 1633 毫米。番禺区多年日照时数在 4、1472 小时左右，无霜期 357 天。根据月份变化，7 月份日照时间最长，最高达 236.3 小 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 2时。其次是 8 月份，为 222 小时。23 月份最短，每月日照仅 100 小时左右。整个 512 月，平均月日照时间在 150 小时以上。1.3 分析概述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入口、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、甚至带来伤害，形成恶劣的风环境问5、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灾害，使建筑外墙局部的玻璃幕墙、窗扇、雨棚等受到破坏，威胁着室内外的安全。调查统计显示：在建筑周围行人区，若平均风速 V5 m/s 的出现频率小于 10%，行人不会有什么抱怨（在 10%大风情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6、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，从而提高人体热舒适感觉；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，降低室内二氧化碳浓度。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环境影响两方面内容。本报告综合考虑风速、风压两个因素，对项目及周边7、的风环境进行分析评价，并进一步为建筑的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 评价标准本项目主要参照资料为：绿色建筑评价标准（GB/T50378-2019）民用建筑设计通则（GB50352-2005）委托方提供的总平面图、建筑专业设计图纸、设计效果图等图纸资料委托方提供的其他相关资料 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 31.5 评价说明绿色建筑评价标准GB/T50378-2019 第 8.2.8 条，对各类民用建筑的室外风环境状况评分规则如下：8.2.8 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，评价总分值为 10 分，并按下列规则分别评分并累计：1.在冬季典型8、风速和风向条件下，按下列规则分别评分并累计：1）建筑物周围人行区距地高 1.5m 处风速小于 5m/s，户外休息区、儿童娱乐区风速小于2m/s，且室外风速放大系数小于 2，得 3 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大于 5Pa，得 2 分。2.过渡季、夏季典型风速和风向条件下，按下列规则分别评分并累计：1）场地内人活动区不出现涡旋或无风区，得 3 分；2）50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于 0.5Pa，得 2 分。第二章第二章 技术路线技术路线本报告主要对项目的风场分布状况及其对室内通风的影响进行分析，验证其是否满足相关条文要求。2.1 分析方法建筑物室外风环境9、的评价方法目前主要采用的方法有风洞试验、网络法及数值计算方法。近年来随着计算机技术的飞速发展，数值计算已成为评价方法的主流。而通风过程的数值模拟研究主要有节点法、数学模型法和计算流体力学法。计算流体力学（CFD）法因其快速简便、准确有效、成本较低等优点在越来越多的在工程问题得到使用，并逐渐成为有效的处理工程问题的手段，受到广泛认可。CFD 模拟是从微观角度，针对某一区域或房间，利用质量、能量及动量守恒等基本方程对流场模型进行求解，分析其空气流动状况。采用 CFD 对自然通风模拟，主要用于自然通风风场布局优化和室内流场分析，以及对像内庭这类高大空间的流场模拟，通过 CFD 提供的直观详细的信息，10、便于设计者对特定的房间或区域进行通风策略调整，使之更有效的实现自然通风。本项目采用 CFD 手段对项目的微环境进行模拟分析，评价室外流场分布状况。2.2 分析模型 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 4通常我们所使用的紊流模型有零方程模型、一方程模型以及两方程模型。对于靠近壁面的计算来说，以 方程最为方便。在紊流的工程计算中，-双方程模型应用最为广泛，并且也取得了较为成功的结果。由于建筑场地内空气流动一般属于不可压缩、低速湍流，因此，本模拟选用-双方程模型对问题进行模拟求解计算。本报告根据委托方提供的建筑总平面图以及其他相关资料建立该项目的室外风环境模拟模型。分析模型为项目及其周边的建筑物，11、模型根据委托方提供的相关资料进行设置。考虑到风场作用的范围较大，因此选取较大的计算区域。根据经验：本次模拟计算选取的计算区域高度为场地建筑高度的 3 倍，计算区域半径为建筑高度的 5 倍。模型外场尺寸选择主要以不影响建筑群边界气流流动为准，根据相关工程经验并做模拟试算。模型如图所示。图 2-2 项目分析三维视图2.3 参数设置2.3.1 梯度风设置由于随着高度的增加，风速会增大，因此，模拟中采用沿高度方向梯度风设置。城市梯度风按照以下公式计算：绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 500nhvvh式中：v高度为h处的风速，m/s；0v基准高度0h（取 10m 高度）处的风速，m/s；n指数，主12、要与测定地点的地面粗糙度和温度垂直梯度有关，取 0.16；表1 不同类型地表面下的n值与梯度风高度表地面类型适用区域指数 nA近海地区，湖岸，沙漠地区0.12B田野，丘陵及中小城市，大城市郊区0.16C有密集建筑群的城市市区0.22D密集建筑群且房屋较高的城市市区0.30市区 n 值取 0.20.3；空旷或临海地区 n 值取 0.14 左右，本项目在模拟计算中 n 值选取为0.22（模拟软件中推荐值）2.3.2 模拟说明针对该项目的建筑图纸与模型，鉴于此项目主要分析场地内人行高度处的风环境质量，因此，可以选取标高 1.5m 处的风速矢量图、色阶图、压力图、建筑整体表面压力分布图来说明其场地周围13、的风环境状况，并给予分析及评价。2.3.3 出流边界条件建筑出流面上空气流动按湍流充分发展考虑，边界条件按自由出口设定。2.3.4 计算曲线数值模拟代数方程的终止标准按连续性方程与动量方程残差为 1.0E-2，但由于计算量较大，根据经验，往往根据测点值变化不大时，就可认为计算准确。计算曲线及观测点的值如图所示。绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 6迭代计算收敛曲线图2.4 模拟工况本报告根据广州市的全年的气象参数确定各个季节的典型气象参数，本项目模拟工况的风向，风速取值如下表所示，模拟工况整理如下表所示。工况相应工况需分析的内容主导风向平均风速（m/s）工况 1夏季、过渡季平均风速条件下的自14、然通风状况SSE（292.5）2.70工况 2冬季平均风速条件下的防风状况NNE（67.5）2.30备注：风向逆时针为正，正东为 0，正北为 90，正西为 180，正南为 270。第三章第三章 风环境模拟分析风环境模拟分析3.1 工况 1（夏季及过渡季工况）模拟夏季及过渡季平均风速情况下的建筑周边流场分布状况时，夏季设定风向为 SSE，风速为 2.70m/s。3.1.1 模拟结果下图是夏季及过渡季风向情况下项目的室外风环境模拟计算结果。分别为场地人员活动高度 1.5m 风速矢量俯视图，场地人员活动高度 1.5m 风速色阶图，1.5m 标高人行高度处风速放大系数图。绿色建筑咨询-室外风环境模拟分15、析报告 71.5m 标高人行高度处夏季风速矢量图1.5m 标高人行高度处夏季风速色阶图3.1.2 结果分析 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 8从模拟结果可以看出，夏季及过渡季工况下，室外场地内 1.5m 高度处风速为 03.76m/s，并未出现旋涡区、无风区。故满足国家标准 绿色建筑评价标准 GB/T50378-2019 第 8.2.8 条“场地内人活动区不出现涡旋或无风区”的要求。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 NNE，风速为 2.30m/s。3.2.1 模拟结果下图是冬季风向情况下场地的室外风环境模拟计算结果。分别为场地人员活动16、高度 1.5m风速矢量俯视图，场地人员活动高度 1.5m 风速色阶图，1.5m 标高人行高度处风速放大系数图。1.5m 标高人行高度处冬季风速色阶图 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 91.5m 标高人行高度处风速放大系数图3.2.2 结果分析从模拟结果可以看出，冬季工况下，场地内 1.5m 高度处风速在 04.81m/s，风速放大系数分布在 03.03，不满足国家标准绿色建筑评价标准GB/T50378-2019 第 8.2.8 条“建筑物周围人行区距地高 1.5m 处风速小于 5m/s，户外休息区、儿童娱乐区风速小于 2m/s，且室外风速放大系数小于 2”的要求。第四章第四章 建筑前后风17、压分析建筑前后风压分析建筑物前后的风压差大小决定了建筑户型室内的通风情况。一般来说，压差越大对室内通风越有利，但如果建筑前后压差小，通过合理的室内布局与户型开窗方式也会使室内有较好的通风效果。在过渡季、夏季，利用建筑物前后适量的压差而形成的室内自然通风，可以帮助扩散室内的热量，改善室内人员的热舒适性。冬季室外风压需不影响人们正常室外活动的基本要求，建筑迎风面与背风面风压差不超过 5Pa，可以减少冷风向室内渗透。4.1 工况 1（夏季及过渡季工况）4.1.1 模拟结果 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 10建筑迎风面外窗表面风压云图建筑背风面外窗表面风压云图4.1.2 结果分析下表为依据上图18、提取的外窗外表面平均风压数据，相当于外窗室内外表面风压差数据，并依据 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 11标准做出达标判断：表 2 建筑外窗室内外风压差达标判定表建筑编号可开启外窗总数室内外风压差大于 0.5Pa 的外窗总数达标比例（%）是否达标本项目302790.00是模拟计算结果表明：本项目外窗表面发压差大于 0.5Pa 的比例均大于 50%，满足“50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于 0.5Pa”。4.2 工况 2（冬季工况）4.2.1 模拟结果冬季迎风侧压力分布 绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 12冬季背风侧压力分布4.2.2 结果分析表 4-1 建筑迎风和背风面风压19、差结论汇总表建筑编号迎风面平均风压(Pa)背风面平均风压(Pa)建筑迎风和背风面风压差(Pa)是否达标1 层-3.790.00-3.79是2 层-4.82-0.91-3.91是3 层-4.87-1.07-3.80是4 层-4.170.00-4.17是5 层-3.800.00-3.80是17 层-1.97-4.222.25是23 层-2.35-7.495.14是整楼-4.26-3.39-0.87是以上各图为冬季建筑外部风压分布图及建筑迎风面与背风面的色阶分布图。冬季工况下，本项目除迎风面第一排建筑，迎风面风压与背风面风压前后压差小于 5Pa。因此满足冬季工况下，除迎风第一排建筑外，建筑迎风面与背20、风面表面风压差不大于 5Pa。绿色建筑咨询-室外风环境模拟分析报告 13第五章第五章 结论结论得分自评得分自评序号序号评价内容评价内容评价分值（分）评价分值（分）自评得分（分）自评得分（分）建筑物周围人行区距地高 1.Sm 处风速小于 5m/s,户外休息区、儿童娱乐区风速小于 2m/s,且室外风速放大系数小于 230冬季除迎风第一排建筑外，建筑迎风面与背风面表面风压差不大于 5Pa22场地内人活动区不出现涡旋或无风区33夏季50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于 0.5Pa22合计107评价要点评价要点冬季典型风速和风向条件下室外风环境：冬季典型风速和风向条件下室外风环境：建筑物周围人行区距地 1.5m 高处的风速为：04.81 m/s,风速放大系数为：03.03场地内只有一排建筑：是否除迎风第一排建筑外，建筑迎风面与背风面表面最大风压差为：-0.87Pa过渡季、夏季典型风速和风向条件下室外风环境：过渡季、夏季典型风速和风向条件下室外风环境：场地内人活动区是否会出现涡旋或无风区：是 否可开启外窗中，室内外表面的风压差大于 0.5Pa 的比例：90%简要说明本项目室外风环境情况、改善风环境的措施。（200 字以内）本项目夏季场地内人活动区不出现涡旋或无风区。