天津某高层建筑群室外风环境模拟分析

摘要：以天津某高层建筑群为研究对象，利用Phoenics数值模拟软件对其室外风环境进行模拟，设置
夏季、过渡季与冬季等工况条件，分析不同工况下风压、速度场对建筑的影响。结果表明，项目场地在
过渡季节天气条件下室外人员活动区域平均风速达到最大，最大风速约为3.0/s。过渡季节建筑前
后压差最大，处于1.2~6Pa,夏季、冬季盛行风向平均风速条件下建筑前后压差皆大于1Pa,室内满足
自然通风要求，且不影响室外行人的舒适性。

引言
随着城市建设的提速，高大建筑群的数量与日俱增，这将显著改变建筑周围乃至整个城市的室外风环境。高大建筑群会降低城市的通风，加剧城市热岛效应以及城市雾霾的滞留，严重影响市民的出行环境。此外，高大建筑群会在建筑附近出现局部强风，如果风速过大，将会引起室外活动环境安全性问题。
文中采用CFD手段对天津临海新城1~17住宅楼及配套公建建筑的室外风环境进行模拟，通过计算分析，综合考虑速度场、风压2个因素，对该项目在不同季节下的室外风环境状况进行分析比较，主要目的有：
1)对场地室外风环境进行评价：
2)预测单体自然通风潜力；
3)提出建筑布局或单体优化设计建议；
4)提出协调建筑通风与建筑防风的措施。
1模型概述
1.1项目概况
天津临海新城08-5-24地块项目，由1~17住宅楼及配套公建组成。该项目规划总用地面积4.62万m2,总建筑面积7.44万m2,其中，地上总建筑面积数m㎡2，地下总建筑面积1.9万m2。

项目建筑密度35%，绿化率35%，总居住户数为416户，总人口1165人。
1.2数值计算
计算流体力学(CFD)可以准确地模拟计算建筑内外的三维速度场和温度场，本报告采用基于CFD原理的流动传热模拟软件作为模拟工具，对场地的室外风环境现状以及室内自然通风潜力进行分析和评价。选用Phoenics2009作为模拟计算工具，利用AutoCAD建立场地建筑模型，在场地模型的建立过程中，对建筑模型的建立和计算区域的选择均做了合理的简化。模型建立如图1所示。

1.3参数设置
1.3.1室外气象条件
项目所处的天津李风盛行，其中冬季、春李速最大；夏李和秋季风速最小。年平均风速为2~4/s。

根据该项目所在地气象特点，分析以下3种气象条件下的室外风环境状况[2如下。
1)夏季主导风：平均风速为1.7m/s,风向为南风。
2)冬季主导风：平均风速为2.1m/s,风向为西北偏北风。
3)过渡季主导风：平均风速为2.53m/s,风向为西南风。
1.3.2边界条件设置
将项目的室外场地人口边界设置为主导风速风向，随着高度的变化风速服从指数分布，称作梯度风。城市中心下垫面区域风速分布如图2所示。根据气象学原理，不同高度的风速可以通过式(1)换算。

2风环境评价方法
2.1风速
室外环境风速的评价是将Beaufort风力等级作为评价的指标。不同的风力等级对人体有着不同的影响，具体如表1所示。建筑区域内风速不超过5.4m/s时，人体感觉较为舒适。当风速超出5.4m/s时，可能对人活动造成不便，甚至成为风害[3。

根据绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2014)的要求[4，建筑物周围人行区距地1.5m高处，风速低于5/s时不会影响人们正常的室外活动。

2.2风压
建筑立面的风压差是评价建筑室内通风效果的重要条件，压差越大对室内通风越有利。但如果风压差过大，会造成建筑物的门窗和建筑外装饰物等破损、脱落。天津地区属于寒冷地区，建筑物应注意冬季保温、防寒要求，因此冬季建筑物前后风压差过大会加大冷风渗透，增加采暖能耗和室内不舒适感。此时，冬季要注意建筑的防风。

投稿会员：芳华