莆田国际珠宝产业园西区6综合配套办公工程项目-室外风环境模拟分析报告

1、莆田国际珠宝产业（西）6#综合配套（办公）工程项目室外风环境模拟分析： 传真：地址：区园目录1. 模拟概述11.1.1.2.1.3.1.4.项目概况1风环境简述3参考依据4评价说明42. 技术路线52.1.2.2.2.3.2.4.2.5.2.6.分析方法5湍流模型6几何模型7参数设置9气候状况11模拟工况113. 模拟结果123.0. 工况 1（冬季；风向 NNW；风速 3.0 m/s）123.2. 工况 2（夏季；风向 SSE；风速 3.0 m/s）17结果分析21评分判断22莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目室外风环境模拟分析1. 模拟概述1.1. 项目概况项目概况本项

2、目为莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目。位于莆田市荔城区北高镇埕头村，东临规划路，西临次六路，南临支七路。建设用地面积为 5400.97m2，总建筑面积为 48113.83m2，结构体系为框筒结构。本工程由1#、2#两栋楼组成，其中 1#楼为地上 5 层，1 层，建筑至顶层屋面高度为23m（不含女儿墙），总规划建筑高度为 26.9m（含女儿墙）；2#楼为地上 26 层，1 层，建筑至顶层屋面高度为 99.65m（不含女儿墙），总规划建筑高度为108.3m（含女儿墙）。1#、2#楼室内均以为主，为产业园区配套办公建筑。莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目的设

3、计效果如错误!未找到源。所示，总平面布局如图 2 所示。图 1莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目效果图（红线区域）图 2莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）总平面布局图（红色虚线区域）1.2. 风环境简述建筑群和高大建筑物会显著改变城市近地面层风场结构。近地风的状况与建筑物的外形、尺寸、建筑物之间的相对位置以及周围地形地貌有着很复杂的关系。在有较强来流时，建筑物周围某些地区会出现强风；如果这些强风区出现在建筑物适、甚至带来、通道、露台等行人频繁活动的区域，则可能使行人感到不舒，形成恶劣的风环境问题。在一般的气候条件下，他们直接影响着城市环境的小气候和环境的舒适性；

4、一旦遇到大风，这种影响往往会变成，使建筑外墙局部的玻璃幕墙、窗扇、雨棚等受到破坏，威胁着室内外的安全。建筑合理布局是改善室外行人区热舒适的关键；主要是避免在寒冷冬季室外行人区风速（西北况下），如风巷效应，同时在与西北风垂直方向最好增加裙房，加大底座尺寸，避免冲刷效应和边角效应等，如图2 所示。图 2室外空气与建筑之间所产生的效用示意图统计显示：在建筑周围行人区，若平均风速 V5 m/s 的出现频率小于10 %，行人不会抱怨（在 10 %大况下建筑周围行人区风速小于 5m/s，即可认为建筑周围行人区是舒适的）；频率在 10 %20 %之间，抱怨将增多；频率大于 20 %，则应采取补救措施以减小风

5、速。另外，行人在风速分布不均区域活动时，若在小于 2 m 的距离内平均风速变化达 70 %，即从低风速区突然进入高风速区，人对风的适应能力将大减。因此在设计阶段，应对建筑物的室外风环境做出评价，分析建筑之间位置关系对室外风环境的影响。同时，室外风环境深刻影响建筑室内风环境，特别对建筑防风与自然通风有着决定性影响。冬季建筑防风，有效减少气流渗透，降低采暖能耗，而夏季与过渡季节的自然通风则能降低建筑空调能耗。自然通风主要有以下 3 种作用：舒适通风、降温通风、健康通风。通过通风增加人的舒适度，从而提高人体热舒适感觉；通过建筑周围气流将建筑周边以及房间里的热量散发到空气中去；同时通过通风，为室内提供

6、新鲜空气，降低室内浓度。建筑室外风环境模拟分析，主要考虑室外风场以及室外风环境对室内环境影响两方面内容。1.3. 参考依据莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目室外风环境模拟主要参考资料为：福建省绿色建筑评价标准DBJ/T 13-118-2014民用建筑设计通则GB 50352-2005建筑结构荷载规范GB 50009-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB 50736-2012委托方提供的莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目总平面图、建筑设计图纸、建筑效果图等图纸资料委托方提供的其他相关资料1.4. 评价说明莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办

7、公）工程项目参评绿色建筑，福建省绿色建筑评价标准DBJ/T 13-118-2014 第 4.2.6 条针对建筑室外风环境状况提出了评分要求：“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，评价总分值为 6 分，评分规则如下：1在冬季典型风速和风向条件下，建筑物周围人行区风速小于 5m/s，且室外风速放大系数小于 2，得 1 分；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 3 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大于 5Pa，得 1分过渡季、夏季 50%以上可开启外窗室外表面的风压差大于 0.5Pa，得 1分。莆田国际珠宝产业园（

8、西区）6#综合配套（办公）工程项目位于莆田市，属于暖地区。对项目内参评建筑周边风环境状况的评价主要从室外风场分布情况及室外风环境对室内两方面内容通过流场、风速、风压三个进行分析。2. 技术路线主要对莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目室外风场分布状况及其对室内自然通风的影响进行分析，评价本项目对应福建省绿色建筑评价标准DBJ/T 13-118-2014 第 4.2.6 条的得分情况。2.1. 分析方法建筑物室外风环境的评价方法目前主要采用的方法有风洞试验、网络法及数值计算方法。风洞试验是当前建筑室外风环境及风工程领域使用的主要方法，它是通过制作实际建筑物的缩尺模型在大气边界层

9、风洞中进行的，通过必要段产生类似于实际建筑周围的风场，然后通过布置在模型表面及其周围的试验仪器测量风速、风压等相关数据，当前内容已经涵盖了建筑物在不同地貌下以及各种体型的建筑的风压风速分布以及不同高度比和相对位置的变化所产生的相互干扰影响。但是风洞试验也存在着诸如模型制作费时费力，试验周期较长，难以同时不同的建筑设计方案等缺点，而且缩小尺寸的试验模型并不总是能反映全比例结构的各方面特征，另外，在测点布置、同步测压等一系列问题上也有很多不足有待解决。网络法是从宏观角度对自然通风进行分析，主要用于自然通风建筑设计初期的风量。它利用质量、能量守恒等方程计算风压和热压作用下的自然通风量。但由于网络法不

10、考虑房间内部的空气形态对自然通风效果的影响，所以无法给出房间内部的空气详细情况分析。近年来随着计算机技术的飞速发展，数值计算已成为评价方法的主流。而通风过程的数值模拟主要有节点法、数学模型法和计算流体力学法。计算流体力学（CFD）法因其快速简便、准确有效、成本较工程问题得到使用，并逐渐成为有效的处理工程问题优点在越来越多的在段，受到广泛认可。CFD 模拟是从微观角度，针对某一区域或房间，利用质量、能量及动量守恒等基本方程对流场模型进行求解，分析其空气状况。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流场分析，以及对象中庭这类高大空间的流场模拟，通过 CFD 提供的直观详细的

11、信息，便于设计者对特定的房间或区域进行通风策略调整，使之更有效的实现自然通风。采用 CFD对莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目周边风环境进行模拟，中综合考虑流场、风速、风压三个，对莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目周边的风环境状况进行分析评价，并进一步为其室内自然通风适用性及舒适性分析提供参考数据。2.2. 湍流模型模拟中采用标准- 模型求解莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目周边的风环境状况，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，可以写成如下通用形式：名称变量主要以不影响建筑群边界气流为准，建筑到各边界的距离均为

12、400 m 以上，确定设置外场计算尺寸为 1450 m710 m400 m（长宽高），模型及网格效果分别如图3、图4 所示。图 3莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目模型效果图表 2莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑模型网格划分情况计算域划分实际模型大小（红线）标准要求计算域大小实际计算域大小长 X （m）268540（5H）1000宽 Y （m）224540（5H）1000高 Z（H） （m）108324（3H）400网格设置项本项目设置Z 轴 02.0 米网格层数10总网格个数（万）1356124最小网格尺寸（m m m）0.1m 0.1m 0.1

13、m图 4莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目网格效果图2.4. 参数设置1) 来流边界条件建筑来流方向风速为均匀分布，不同高度平面上的来流风速大小沿建筑高度方向按梯度递增。模拟分析时按大气边界层理论设置来流风速，不同地形的风速梯度不同，如图 5 所示。计算域划分实际模型大小（红线）标准要求计算域大小实际计算域大小最大网格尺寸（m m m）3.0m 3.0m 3.0m图 5不同地形大气边界层曲线图因此，不同高度的风速不同，高度与风速的计算公式如下：2) 出流边界条件建筑出流面上空气按湍流充分发展考虑，边界条件按出口设定。3) 收敛判断本项目采用k- 湍流模型的数值模拟方法，根据

14、夏季、过渡季、冬季的环境主导风向、风速对建筑方案周边风环境进行模拟。方案中，考虑建筑周围的相对位置、外形以及四周地形、地貌，并建立简化室外风场模型。设置计算域计算步数为1000 次，终止标准按连续性方程与动量方程残差为1.0 E-4 以下，能量方程残差为 1.0 E-4 以下，收敛曲线如图 6 所示。图 6CFD 计算的收敛曲线2.5. 气候状况莆田气候温暖多雨，是典型的亚热带海洋性季风气候，而相对充足的日照则是莆田的一大特征。莆田年平均气温在 18 -21 之间， 年均降水量有 1200mm-1600mm，无霜期 300-350 天，气候温和，常年多为东南风，气候宜人，温暖湿润，终年鲜花争艳

15、，四季佳果飘香。2.6. 模拟工况根据莆田地区典型气象年气象数据设定 2 个模拟工况，各工况的具体风向及风速设置如表 所示。表 4模拟工况工况 1 主要分析冬季情况下莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目周边人行区域距地1.5 m高度处风速是否小于5.0 m/s，同时分析冬季情况下的防况；工况 2 主要分析在主导风向平均风速条件下莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目前后压差是否有利于室内利用自然通风；各工况同时需要分析莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目周边是否会形成无风区、涡流区，从而影响周边空气品质。3. 模拟结果3.1. 工况 1（冬季

16、；风向 NNW；风速 3.1 m/s）模拟冬季情况下建筑周边流场分布状况时，设定风向为 NNW，风速为 3.1m/s。截取 1.5 m 高度处流场、风速、风压进行分析，主及相对变化情况。明规划区风速大小1) 流场工况基本情况风向风速(m/s)评价内容工况 1冬季NNW3.1行人舒适性及防风节能工况 2夏季SSE3.0行人舒适性及自然通风图 7距地 1.5 m 高度风速矢量图（冬季）图 7 为冬季主导风向 NNW 时莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑周边距地 1.5 m 高度处流场分布情况。图中可见：参评建筑周边流场分布较为均匀，周边未出现旋涡区、无风区，有利于室外污染物

17、的消散。2) 风速图 8距地 1.5 m 高度处风速云图（冬季）图 8 为冬季主导风向 NNW 国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑周边距地1.5 m 高度处风速分布情况，等值线间距为0.2 m/s。图中可见：参评建筑周边人行区域的风速基本在 4.0m/s 以内，符合行人舒适要求。表 5 放大系数统计表莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目周边区域距地1.5 m 高度处初始风速、最大风速分别为 2.2 m/s、4.0 m/s，风速放大系数约为1.8。3) 风压工况季节计算条件实际计算值限值10 米高处工况风速（m/s）1.5 米高处开阔地的风速V1（m/s）1

18、.5 米高处考察建筑的最大风速 V2（m/s）风速放大系数风速放大系数限值冬季3.12.24.01.812.00判断风速放大系数为 2.0，达到了“室外风速放大系数2.0”的要求；图 9距地 1.5 m 高度风压云图（冬季）图 9 为冬季主导风向 NNW 时下莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑周边距地 1.5 m 高度处风压云图，等值线间距为 0.6Pa。图中可见：参评建筑前后压差基本在 15 Pa 之间，有利于冬季防风节能。莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑各立面风压分布状况详见图 10、图 11，其等值线间距为 1.0 Pa。图迎风侧风压图（

19、冬季）10图背风侧风压图（冬季）114) 小结流场：冬季主导风向 NNW时，参评建筑周边流场分布较为均匀，周边未出现旋涡区、无风区，有利于室外污染物的消散。风速：冬季主导风向 NNW 时，参评建筑周边区域风速基本在 4.0 m/s 以内，风速放大系数约为 1.8，符合行人舒适要求。风压：冬季主导风向 NNW 时，参评建筑前后压差基本在 15 Pa 之间，有利于冬季防风节能。表 6冬季情况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）4.05.00风速放大系数1.82.00无风区面积比（%）-旋涡区面积比（%）-建筑迎背风面最大压差（Pa）-判断最大风速判断人行区风速5.0m/s，故达

20、到了“建筑周围人行区风速5.0m/s”的要求；无风区旋涡区判断周边未出现旋涡区、无风区，有利于室外污染物的消散；风速放大系数判断风速放大系数为 1.8，达到了“室外风速放大系数小于等于 2.0”的要3.2. 工况 2（夏季；风向 SSE；风速 3.0 m/s）模拟夏季，设定风向为 SSE，风速为 3.0 m/s。截取 1.5 m 高度处流场、风速、风压进行分析，主明规划区风速大小及相对变化情况。1) 流场图 12距地 1.5 m 高度风速矢量图（夏季）图 12 为夏季主导风向SSE 时莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑周边距地 1.5 m 高度处流场分布情况。图中可见：

21、参评建筑背风面流场较弱，但周边整体流场较强，未出现旋涡区、无风区，有利于室外污染物的消散。2) 风速求；建筑风压判断建筑前后压差为 15Pa，达到了“除去迎风第一排建筑，建筑迎风面风压与背风面风压不大于 5Pa”的要求。图 13距地 1.5 m 高度处风速云图（夏季）图 13 为夏季主导风向SSE 时下莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑周边距地 1.5 m 高度处风速分布情况，等值线间距为 0.25m/s。图中可见：参评建筑周边其他区域风速基本在 3.0 m/s 以内，符合行人舒适要求。表 7 风速放大系数统计表莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑

22、周边区域距地1.5 m 高度处初始风速、最大风速分别为2.0 m/s、3.7 m/s，风速放大系数约为工况季节计算条件实际计算值限值10 米高处工况风速（m/s）1.5 米高处开阔地的风速V1（m/s）1.5 米高处考察建筑的最大风速 V2（m/s）风速放大系数风速放大系数限值夏季、过度季3.02.03.71.852.00判断风速放大系数为 2.0，达到了“室外风速放大系数2.0”的要求；1.85。3) 风压图 14距地 1.5 m 高度风压云图（夏季）图 14 为夏季主导风向SSE 时下莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑周边距地 1.5 m 高度处风压云图，等值线间距

23、为 0.9 Pa。图中可见：参评建筑前后压差相对较大，基本在 215Pa 左右，有利于夏季、过渡季室内利用自然通风。莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目建筑各立面风压分布状况详见图 15、图 16，其等值线间距为 0.9 Pa。图迎风侧风压图（夏季）15图背风侧风压图（夏季）164) 小结流场：夏季主导风向 SSE 时，参评建筑背风面流场较弱，但周边整体流场较强，未出现旋涡区、无风区，有利于室外污染物的消散。风速：夏季主导风向SSE 时，参评建筑周边人行区域风速基本在 3.0 m/s 以内，风速放大系数约为 1.85，符合行人舒适性。风压：夏季主导风向SSE 时，参评建筑前后

24、压差相对较大，基本在 215 Pa左右，有利于夏季、过渡季室内利用自然通风。表8夏季统计表4. 结果分析主要对莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目室外风环境状况进行模拟，分夏季、冬季二个工况对建筑周边人行区域风环境的舒适性、室内自然通风的可行性、冬季防风进行分析，汇总说明如下：风速莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目室外风环境模拟风速及放大系数汇总如表 所示。表 9 莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工程项目室外风速状况各季节主导风向条件下，莆田国际珠宝产业园（西区）6#综合配套（办公）工况初始风速（m/s）最大风速（m/s）放大系数达标判断冬季2.24.01.8夏季2.03.71.85指标限值实际计算值规范限值人行区最大风速（m/s）3.75.0风速放大系数1.852.0无风区面积比（%）-旋涡区面积比（%）-建筑迎背风面最大压差（Pa）-判断最大风速判断人行区风速5.0m/s，故达到了“建筑周围人行区风速5.0m/s”的要求；无风区旋涡区判断周边未出现旋涡区、无风区，有利于室外污染物的消散；风速放大系数判断风速放大系数为 1.85，达到了“室外风速放大系数小于等于 2.0”的要求；建筑风压判断不参与判