室外风环境模拟计算报告123.docx

1、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有限公司合作单位：Software Cradle Co., Ltd.上海韵能建筑科技有限公司应用版本：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： 规范标准参考依据：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 计算模型概况统计对象统计值统计对象统计值申报用地面积（）0.00建筑

2、占地面积（）10000.00地上建筑面积（）0.00地下建筑面积（）0.00绿化面积（）0.00人行区域面积（）12466.66（含空地）建筑栋数（栋）4周边建筑栋数（栋）51.2 建筑物概况 图 1 建筑群平面图，红线内建筑为目标建筑建筑物名称计算性质建筑物底标高（m）建筑物高度（m）3#目标建筑0.00118.90建筑1周边遮挡0.0011.001#目标建筑0.00156.204#目标建筑0.0011.002#目标建筑0.0095.70建筑2周边遮挡0.0010.00建筑3周边遮挡0.0010.00建筑4周边遮挡0.0010.00建筑5周边遮挡0.0010.00二、 指标要求针对室外风环境

3、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 规范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 场地内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，场地内人活动区不出现涡旋或无风区，得2分；50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于0.5Pa，得1分。2.2 模拟条件

4、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范围内为水平计算域。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-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

5、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内自然通风优化分析。由于建筑物周围的流动往往是湍流，模拟中常采用标准-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，-模型方程可以写成如下通用形式： 该式中的可以是速度、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

6、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=0.283.3 计算工况设置表工况名季节风向风向（中文）风速（m/s）频率（%）值来源冬季工况冬季N北6.623.0暖通规范夏季工况夏季S南4.617.0暖通规范过渡季工况过渡季S南4.617.0暖通规范3.4 用户设置计算目标表工况名风速过大控制不产生无风区与旋涡区建筑迎背风面压差控制外窗内外表面压差控制风速要求应达标面积比风速要求不出现无风的面积比无旋涡的面积比压差要求应达标面积比压差限值应达到的面积比（个数比）冬季工况5m/s95%不判断不判断不判断0.1m/s95%95%不判断不判断0.5pa50%过渡季工况不判断不判断0.1m

7、/s95%95%不判断不判断0.5pa50%3.5 计算范围及网格大小设置 图 2 计算域与网格划分设置计算域设置计算域划分实际模型大小（红线）标准要求最小计算域大小实际计算域大小长 X （m）196.2781.0（5H）784.6宽 Y （m）155.5781.0（5H）781.0高 Z（H） （m）156.2468.6（3H）624.8网格划分设置网格设置项标准要求本项目设置总网格个数（万）无要求86最小网格尺寸（m m m）无要求1.0m 1.0m 1.0m最大网格尺寸（m m m）无要求3.0m 3.0m 3.0m3.6 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

8、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）参与建筑迎背风面风压差判断的建筑物名称未参与建筑迎背风面风压差判断的建筑物名称3#、1#、4#、2#建筑1、建筑2、建筑3、建筑4、建筑5四、 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处风速原始云图冬季工况计算区域风速统计表风速范围（m/s）该风速范围内的人行区域面积（）占总面积百分比（%）03.85287.3042.43.87.65614.1345.07.

9、611.11565.2312.6（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风速范围（m/s）该风速范围内的人行区域面积（）人行活动区域总面积（）占总面积百分比（%）057272.3212466.6658.355194.3412466.6641.7汇总风速5m/s的面积比=58.3% 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冬季工况在人行活动区域最大风速判断表工况季节实际计算值限值人行区风速最大值（m/s）风速达标的面积比例人行区最大风速限值（m/s）风速达标的面积比例限值冬季11.

10、058.3%5.095.0%判断人行区风速5.0m/s的面积比例为58.3%，故未达到“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冬季工况风速放大系数判断表工况季节计算条件实际计算值限值10米高处工况风速V0（m/s）1.5米高处开阔地的风速V1（m/s）1.5米高处考察区域的最大风速V2（m/s）风速放大系数风速放大系数限值冬季6.63.9（实值3.880）11.0（实值11.029，上图黄线圈内）2.82.0判断风速放大系数为2.8，未达到“室外风速放大系数2.0”的要求注：v1 = 6.60 *

11、 0.150.28 = 3.880 风速放大系数 = v2 / v1 = 11.029/ 3.880 = 2.84.1.3 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冬季工况建筑迎背风面压差数值表建筑名称建筑迎风面平均风压（Pa）建筑背风面平均风压（Pa）建筑迎背风面的平均风压压差（Pa）3#12.5-28.941.41#24.0-16.240.24#16.513.33.22#23.7-47.270.9汇总有3栋建筑不满足压差5.0的要求冬季工况建筑迎背风面压差判断表工况季节建筑迎背风面平均风压压差的最大值（Pa）建筑迎背风面平均风压压差限值（Pa）

12、冬季70.95.0判断所有建筑的迎背风面平均风压的压差值均不大于限值，故达到了标准要求4.1.4 冬季工况判断汇总表指标限值实际计算值规范限值人行区最大风速（m/s）11.05.0风速放大系数2.82.0未出现无风的面积比（%）-未出现漩涡的面积比（%）-建筑迎背风面平均风压压差的最大值（Pa）70.95.0窗口内外表面压差达标的面积比（%）-判断最大风速判断人行区风速5.0m/s的面积比例为58.3%，故未达到“建筑周围人行区风速5.0m/s的面积比例95.0%”的要求。无风区旋涡区判断无要求风速放大系数判断风速放大系数为2.8，未达到“室外风速放大系数0.112360.0012466.66

13、99.1不属于无风汇总未产生无风面积比=99.1% ，超过95.0%，故认为未产生无风区 图 11 夏季工况1.5m处风速矢量示意图夏季工况旋涡区数值表旋涡半径（m）该半径范围内的人行区域面积（）人行活动区域总面积（）占总面积百分比（%）备注无漩涡12466.6612466.66100%无漩涡有漩涡0.0012466.660%有漩涡汇总未产生旋涡面积比=100.0% ，超过95.0%，故认为未产生旋涡区夏季工况无风区旋涡区判断表工况季节实际计算值限值人行区总面积（）不属于无风的面积（）不属于无风的面积无旋涡的面积（）无旋涡的面积比例不属于无风的面积比限值无旋涡的面积比限值夏季12466.661

14、2344.9999.0%12466.66100.0%95.0%95.0%判断未产生无风区面积比例为99.0%，达到了“场地内人活动区域不产生无风区面积比95.0%”的要求；未产生旋涡区面积比例为100.0%，达到了“场地内人活动区域不产生涡旋面积比95.0%”的要求。4.2.2 夏季工况判断汇总表指标限值实际计算值规范限值人行区最大风速（m/s）-风速放大系数-未出现无风的面积比（%）99.0%95.0%未出现漩涡的面积比（%）100.0%95.0%建筑迎背风面平均风压压差的最大值（Pa）-窗口内外表面压差达标的面积比（%）-50.0%判断最大风速判断无要求无风区旋涡区判断未产生无风区面积比例

15、为99.0%，达到了“场地内人活动区域不产生无风区面积比95.0%”的要求；未产生旋涡区面积比例为100.0%，达到了“场地内人活动区域不产生涡旋面积比95.0%”的要求。风速放大系数判断无要求建筑风压判断无要求窗口风压压差判断-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风速范围（m/s）该风速范围内的人行区域面积（）人行活动区域总面积（）占总面积百分比（%）备注00.1106.6612466.660.9属于无风0.112360

16、.0012466.6699.1不属于无风汇总未产生无风面积比=99.1% ，超过95.0%，故认为未产生无风区 图 13 过渡季工况1.5m处风速矢量示意图过渡季工况旋涡区数值表旋涡半径（m）该半径范围内的人行区域面积（）人行活动区域总面积（）占总面积百分比（%）备注无漩涡12466.6612466.66100%无漩涡有漩涡0.0012466.660%有漩涡汇总未产生旋涡面积比=100.0% ，超过95.0%，故认为未产生旋涡区过渡季工况无风区旋涡区判断表工况季节实际计算值限值人行区总面积（）不属于无风的面积（）不属于无风的面积无旋涡的面积（）无旋涡的面积比例不属于无风的面积比限值无旋涡的面积

17、比限值过渡季12466.6612344.9999.0%12466.66100.0%95.0%95.0%判断未产生无风区面积比例为99.0%，达到了“场地内人活动区域不产生无风区面积比95.0%”的要求；未产生旋涡区面积比例为100.0%，达到了“场地内人活动区域不产生涡旋面积比95.0%”的要求。4.3.2 过渡季工况判断汇总表指标限值实际计算值规范限值人行区最大风速（m/s）-风速放大系数-未出现无风的面积比（%）99.0%95.0%未出现漩涡的面积比（%）100.0%95.0%建筑迎背风面平均风压压差的最大值（Pa）-窗口内外表面压差达标的面积比（%）-50.0%判断最大风速判断无要求无风

18、区旋涡区判断未产生无风区面积比例为99.0%，达到了“场地内人活动区域不产生无风区面积比95.0%”的要求；未产生旋涡区面积比例为100.0%，达到了“场地内人活动区域不产生涡旋面积比95.0%”的要求。风速放大系数判断无要求建筑风压判断无要求窗口风压压差判断-五、 结论工况风速过大风速放大系数无风区旋涡区建筑表面压差窗口内外表面压差冬季工况未达标未达标不判断不判断达标不判断夏季工况不判断不判断达标达标不判断-过渡季工况不判断不判断达标达标不判断-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“场地内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。