城市住區(qū)室外風(fēng)熱環(huán)境研究.pdf

1、隨著我國改革開放的全面深化和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市的住房壓力越來越大，住宅小區(qū)特別是高層住宅小區(qū)的建設(shè)便順應(yīng)著形勢(shì)快速發(fā)展起來。但是在城市住宅小區(qū)的建設(shè)和使用過程中，往往會(huì)由于住宅小區(qū)的建筑布局不合理、建筑物密度大、下墊面性質(zhì)改變等原因引起住區(qū)風(fēng)熱環(huán)境的惡化。而住區(qū)風(fēng)熱環(huán)境差不僅會(huì)影響人們活動(dòng)空間的舒適性，還會(huì)導(dǎo)致建筑能耗的增加，污染物的集聚等一系列問題。面對(duì)這些問題，如何營造具有良好生活環(huán)境的住宅小區(qū)，就成為了小區(qū)設(shè)計(jì)者、建設(shè)者和

2、使用者共同關(guān)心的話題。近年來，有越來越多的學(xué)者認(rèn)為通過提高規(guī)劃設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，是從根本上改善住區(qū)生活環(huán)境質(zhì)量的有效方法。這就要求我們?cè)谛^(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段就開始關(guān)注小區(qū)的風(fēng)熱環(huán)境，通過模擬、實(shí)驗(yàn)等方式對(duì)小區(qū)的風(fēng)熱環(huán)境進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，找到可能存在的問題并對(duì)其進(jìn)行改善。此外由于小區(qū)下墊面本身和氣象環(huán)境的復(fù)雜性，軟件模擬的方法是在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段判斷風(fēng)熱環(huán)境優(yōu)劣最有效和最簡單的方法。本文選取了合肥市一個(gè)典型的住宅小區(qū)作為研究對(duì)象，通過軟件數(shù)值

3、模擬的方法，從三維空間尺度對(duì)其風(fēng)熱環(huán)境分布進(jìn)行了研究，全面了解了原規(guī)劃設(shè)計(jì)方案下整個(gè)小區(qū)的氣流形式和溫度分布特征，并對(duì)存在的問題提出了改進(jìn)措施。旨在為完善小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案、提高住區(qū)室外環(huán)境舒適性和避免室外污染物的聚集提供參考。重點(diǎn)研究內(nèi)容如下：
　　首先，在整理了城市和局部空間風(fēng)熱環(huán)境的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀后，分析了在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段對(duì)小區(qū)風(fēng)熱環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化的重要性，并在比較了各種研究方法的優(yōu)缺點(diǎn)之后，提出采用CFD的方法對(duì)小區(qū)的風(fēng)熱環(huán)境進(jìn)

4、行模擬分析。
　　其次，詳細(xì)闡述了CFD的技術(shù)原理、模型理論和用于風(fēng)熱環(huán)境計(jì)算的主要環(huán)節(jié)。在此基礎(chǔ)上，分別選擇了適合城市住區(qū)風(fēng)環(huán)境和熱環(huán)境計(jì)算的數(shù)學(xué)模型控制方程、離散化方法和計(jì)算法則。奠定了采用CFD技術(shù)進(jìn)行城市住區(qū)風(fēng)熱環(huán)境研究的理論基礎(chǔ)，并為研究的順利進(jìn)行提供了理論支持和技術(shù)保障。
　　第三，選定合肥市某一住宅小區(qū)為研究對(duì)象，介紹了該小區(qū)設(shè)計(jì)的基本情況和所在地區(qū)的氣象條件。選定 PHOENICS軟件作為模擬研究的工具，詳述

5、了該軟件的典型特點(diǎn)和用于風(fēng)熱環(huán)境計(jì)算的優(yōu)勢(shì)和求解方法。
　　第四，根據(jù)本文的研究內(nèi)容做了針對(duì)性的問卷調(diào)查。并在詳細(xì)介紹了問卷調(diào)查的設(shè)計(jì)方案和數(shù)據(jù)處理方法之后，對(duì)調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行了整理、統(tǒng)計(jì)和分析，得出了人們對(duì)環(huán)境舒適性的選擇傾向性，為下文提出住區(qū)風(fēng)熱環(huán)境的改善方案打下了基礎(chǔ)。
　　第五，采用SketchUP軟件將小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案形象化，導(dǎo)入PHOENICS軟件后設(shè)置合理的邊界條件，分別對(duì)小區(qū)冬季、夏季和過渡季的風(fēng)環(huán)境以及夏季

6、典型日8點(diǎn)到18點(diǎn)的熱環(huán)境進(jìn)行模擬、預(yù)測(cè)。通過分析小區(qū)內(nèi)風(fēng)速、風(fēng)速放大系數(shù)、氣流組織、風(fēng)壓和溫度等參數(shù)的三維分布情況，總結(jié)了該小區(qū)室外風(fēng)熱環(huán)境的分布規(guī)律，并指出了該小區(qū)內(nèi)風(fēng)熱環(huán)境惡劣的區(qū)域。在此計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合問卷調(diào)查的結(jié)果，提出具有針對(duì)性的改進(jìn)方案，并對(duì)改進(jìn)后的方案進(jìn)行模擬計(jì)算。
　　最后，提出改善城市住區(qū)風(fēng)熱環(huán)境的建議，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。
　　本文是應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究，其原理是科學(xué)的，思路是完整的，手段是可靠的，