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(yùn)用CFD技術(shù)進(jìn)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(duì)城市住區(qū)熱環(huán)境的影響情況,本文重點(diǎn)介紹了以下幾個(gè)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(zhǎng)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(shì)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(duì)于降低小區(qū)內(nèi)的熱島強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)小區(qū)熱環(huán)境的優(yōu)化,達(dá)到提高居民的熱舒適度,節(jié)約建筑能耗以及將來(lái)的住區(qū)的規(guī)劃等方

2、面都具有指導(dǎo)作用。其次,對(duì)住區(qū)熱環(huán)境數(shù)值模擬的軟件與理論進(jìn)行介紹。本次研究是運(yùn)用CFD技術(shù)對(duì)建筑外部的空氣流動(dòng)情況進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè),具體闡述了計(jì)算流體力學(xué)的一般的求解過(guò)程,并羅列了模擬時(shí)運(yùn)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(cè)方法,實(shí)測(cè)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(shí)

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(yáng)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(dá)到最高值,西、北面近墻面氣溫約在下午14:00達(dá)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(shí)受不同下墊面特征與建筑體遮陽(yáng)作用影響。上述規(guī)律可以為我國(guó)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(jì)與建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。最后,選取杭州城西三

4、個(gè)現(xiàn)實(shí)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(wú)風(fēng)與微風(fēng)條件下只考慮導(dǎo)熱、同時(shí)考慮導(dǎo)熱和自然對(duì)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(yáng)輻射和建筑物表面熱物理屬性等諸多因素影響,同時(shí)考慮導(dǎo)熱和自然對(duì)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(shí)室外熱環(huán)境,即分別相差約為1～