城市住區(qū)室外熱環(huán)境數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文試圖在前人基礎(chǔ)上,運用CFD技術(shù)進行住區(qū)室外熱環(huán)境的數(shù)值模擬研究,定量分析了不同影響因子和不同建筑布局形式對城市住區(qū)熱環(huán)境的影響情況,本文重點介紹了以下幾個方面:首先,闡述本次研究的背景、目的、意義,由于城市人口的快速增長導(dǎo)致了住房需求的急劇膨脹,住區(qū)的建設(shè)得以快速發(fā)展,這種趨勢不僅使城市大范圍的熱環(huán)境惡化,因此研究城市熱環(huán)境對于降低小區(qū)內(nèi)的熱島強度,實現(xiàn)小區(qū)熱環(huán)境的優(yōu)化,達到提高居民的熱舒適度,節(jié)約建筑能耗以及將來的住區(qū)的規(guī)劃等方

2、面都具有指導(dǎo)作用。其次,對住區(qū)熱環(huán)境數(shù)值模擬的軟件與理論進行介紹。本次研究是運用CFD技術(shù)對建筑外部的空氣流動情況進行模擬和預(yù)測,具體闡述了計算流體力學(xué)的一般的求解過程,并羅列了模擬時運用的相應(yīng)參數(shù),為下面的具體操作提供理論支撐。再次,采取垂直和水平同步觀測方法,實測了2009年夏季杭州城西某高層住區(qū)的室外近地面氣溫、下墊面表面溫度和近墻面氣溫狀況,揭示了高層住區(qū)室外熱環(huán)境的三維空間分布規(guī)律。結(jié)果表明:在靜風(fēng)或微風(fēng)條件下高層住區(qū)在不同時

3、段在不同方向的建筑體界面上的熱環(huán)境三維分布存在明顯差異。在垂直方向上,建筑體的遮陽作用是導(dǎo)致高層住區(qū)夏季晝間室外空氣溫度三維分布差異的最主要因素;在2-18層,東、南面近墻面氣溫約在12:00左右達到最高值,西、北面近墻面氣溫約在下午14:00達到最高值。在水平方向上,近地面氣溫和下墊面表面溫度同時受不同下墊面特征與建筑體遮陽作用影響。上述規(guī)律可以為我國夏熱冬冷地區(qū)高層住區(qū)的生態(tài)低碳節(jié)能的規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。最后,選取杭州城西三

4、個現(xiàn)實住區(qū)為模擬區(qū)域,應(yīng)用多天夏季室外水平與垂直氣溫觀察數(shù)據(jù)及CFD技術(shù)量化模擬了夏季不同建筑布局形式住區(qū)室外熱環(huán)境的三維分布規(guī)律,比較了無風(fēng)與微風(fēng)條件下只考慮導(dǎo)熱、同時考慮導(dǎo)熱和自然對流兩種情形下三種不同建筑布局形式住區(qū)的室外熱環(huán)境空間分布特征。結(jié)果表明,住區(qū)內(nèi)部的室外熱環(huán)境受住區(qū)下墊面分布、太陽輻射和建筑物表面熱物理屬性等諸多因素影響,同時考慮導(dǎo)熱和自然對流條件下室外模擬溫度比僅考慮導(dǎo)熱條件更接近于現(xiàn)實室外熱環(huán)境,即分別相差約為1～