室外风环境模拟计算报告123

新项目

室外风环境模拟计算报告

计算软件：风模拟分析软件PKPM-CFD 开发单位：中国建筑科学研究院

建研科技股份

合作单位：Software Cradle Co., Ltd.

韵能建筑科技

应用版本：Ver1.00 2015.10.19

室外风环境模拟分析报告

项目名称：新项目

项目地址：

建设单位：

设计单位：

参与单位：

规标准参考依据：

1、《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2014）

2、《民用建筑设计通则》（GB 50352-2005）

3、《绿色建筑评价技术细则》

一、项目概述

1.1计算模型概况

1.2建筑物概况

图1 建筑群平面图，红线建筑为目标建筑

二、指标要求

针对室外风环境评价依据为《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2014）中有关室外风环境的条目要求。

2.1规的评价要求

《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2014）中有关室外风环境的具体要求如下：

4.2.6 场地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，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；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，场地人活动区不出现涡旋或无风区，得2分；50%以上可开启外窗室外表面的风压差大于0.5Pa，得1分。

2.2模拟条件设置要求

1、室外风环境模拟的边界条件和基本设置需满足以下规定：

1）计算区域：建筑覆盖区域小于整个计算域面积3%；以目标建筑为中心，半径5H 围为水平计算域。建筑上方计算区域要大于3H；H为建筑主体高度；

2）网格划分：建筑的每一边人行高度区1.5m或2m高度应划分10个网格或以上；

3）湍流模型选择：标准k-ε模型。高精度要求时采用Durbin模型或MMK模型。

三、模拟概述

3.1模拟原理简述

建筑物室外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）针对某一区域或房间（计算领域），建立质量、能量及动量守恒等基本微分方程，根据周边环境，设定合理的边界条件，然后利用划分的风格，对微分方程进行离散，将微分方程离散为代数方程，通过迭代求解，得到空气流动状况。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自然通风优化分析。

由于建筑物周围的流动往往是湍流，模拟中常采用标准κ-ε模型及其它湍流模型方程。涉及到的控制方程主要包括：连续性方程、动量方程、能量方程，κ-ε模型方程可以写成如下通用形式：

该式中的φ可以是速度、湍流动能、湍流耗散率以及温度等。其具体表现形式如下表：

3.2风速放大系数计算公式

风速放大系数= V2/V1

式中：V0：10米高度开阔地的风速，即工况风速；

V1: 1.5米高度开阔地的风速；

V2: 人行区1.5米处最大风速；

n: 由项目所处的环境类型决定。该项目所处的环境类型是大城市中心,1/n=0.28 3.3计算工况设置表

3.4用户设置计算目标表

3.5计算围及网格大小设置

图2 计算域与网格划分设置

3.6参与迎背风面压差判断的建筑设置

3.6.1 冬季工况工况参与建筑风压压差判断的建筑列表

图3 参与风压判断的建筑物（红色为参与判断建筑物）

四、模拟结果

4.1 冬季工况的模拟结果

冬季工况自然通风的基本情况：冬季、北向、平均风速6.60m/s 。

4.1.1 冬季工况的人行活动区域风速计算结果

（1）整个计算区域风速结果

图4 冬季工况整个计算域1.5m处风速原始云图

（2）人行活动区域的风速结果

图5 冬季工况人行区域1.5m风速云图

冬季工况人行活动区域风速统计表

图6 冬季工况1.5m风速达标示意图

注：绿色代表风速<5.0m/s，红色代表风速≥5.0m/s

4.1.2 冬季工况的风速放大系数计算结果

图7 冬季工况风速放大系数达标图

注：v1 = 6.60 * 0.15^0.28 = 3.880

风速放大系数= v2 / v1 = 11.029/ 3.880 = 2.8

4.1.3 冬季工况的建筑风压计算结果

图8 冬季工况迎风面风压图

图9 冬季工况背风面风压图

4.2 夏季工况的模拟结果

夏季工况自然通风的基本情况：夏季、南向、平均风速4.60m/s 。

4.2.1 夏季工况的无风区与旋涡区计算结果

图10 夏季工况1.5m处无风区示意图

图11 夏季工况1.5m处风速矢量示意图

4.3 过渡季工况的模拟结果

过渡季工况自然通风的基本情况：过渡季、南向、平均风速4.60m/s 。

4.3.1 过渡季工况的无风区与旋涡区计算结果

图12 过渡季工况1.5m处无风区示意图过渡季工况无风区数值表

图13 过渡季工况1.5m处风速矢量示意图

五、结论

冬季工况未达到“建筑周围人行区风速<5.0m/s的面积比例≥95.0%”的要求；

冬季工况未达到“室外风速放大系数<2.0”的要求；

冬季工况达到了迎背风面平均风压的压差值<5.0Pa的要求，得1分；

夏季工况、过渡季工况达到了“场地人活动区域无风区面积比≥95.0%且涡旋面积比≥95.0%”的要求，得2分。