随着科学技术的进步,“数字城市”技术在城市规划领域中的应用逐渐深入,各种三维模拟软件成为城市设计的重要技术。近几十年来,随着计算机软件和各类资源的进步,数字模拟方法软件越来越收到人们的重视。这些软件可以结合地域气候等条件,构建三维的、可互动的、能进行多种分析的城市虚拟环境,通过准确快速的计算,直观的模拟出设计后的城市空间环境,暴露原设计存在问题,从而指导设计的修改。而且数值模拟方法在研究城市室外微气候环境问题中具有明显的优势,除了步骤简单、低成本高效、结果清晰直观等外,相较现场实测的方法还少许多变量的干扰。目前能够做到在城市尺度下也能在个人电脑上简单操作的风环境模拟只有WindPerfectDX。现阶段的建成环境中不合理的风环境已经成了常见现象。武汉风洞实验
城市是一个复杂的巨系统,传统的功能分区和工业选址等规划理论已难以满足城市生态、环境、通风、治污等多方面诉求。气象气候研究在城市规划学科中属于新的领域,加强城市环境、风场监测与数据分析评估,充分运用大数据、动力模型等新技术、新方法,拓展通风廊道研究,将为科学合理规划城市提供决策依据。随着高温热浪、空气污染、雾霾频发、城市热岛效应加剧等气候问题的日益凸现,城市气候在城市规划中的应用研究与实践成为当前城市规划师及相关部门决策者的重要课题。其中,针对城市弱风或静稳风环境下的城市通风廊道(即风道)研究尤为值得关注,近年来国内外许多地区和城市已先后开展了相关研究及建设包括东京、名古屋、中国台湾、上海等,以期利用城市风道促进城市空气循环,从而改善城市热岛效应,并降低空气污染。这些经验值得正在经历城市化发展的各方参与者借鉴。吉林风模拟图计算流体动力学(CFD)在城市规划中主要辅助分析的是风/热环境。
绿色建筑(或者建筑CFD?)引导下的城市规划教育转型:快速城镇化进程导致“粗放型”发展给城市环境带来的巨大负面影响。日益加剧的城市热岛效应就是各大城市现正面临的“城市病”之一。随处可见的统一制式商业建筑群、建材选择、绿化配置方式所导致得“千篇一律”的城市面貌下,更严重的问题是规划方法和工具本身的匮乏、规划教育的定位不明确和整个规划行业的“粗放型”实践。目前计算流体动力学(CFD)的方法已在多个高校研究、国内外项目应用中得到验证,是引导规划实践有效进行环境评估及改善城市环境的主要方法之一。
通过街廓街巷空间结构、建筑组群布局以及街区层峡几何特征等空间形态和建筑形态的优化,可以形成良好的街区室外风、日射环境,从而避免空气污染和热滞留。城市微气候与城市形态存在紧密的相关性,通过城市形态调整,无论对于旧城既有街区或者待建城区的形态调整,都能够改善和优化城市微气候。WindPerfectDX是专为建筑行业开发的一款建筑CFD软件,根据设计师的操作习惯优化界面,保证工程学上的精度同时简化操作流程,已在部分院校的设计课中加入教学。建筑本身的建成空间形态及其所处的物理环境会影响建筑群周围的风环境即城市微气候。
建筑能耗受基地微气候影响的因素:建筑所在地的局地微气候对建筑能耗有着重要影响,而城市微气候受街(住)区几何特征、布局方式、下垫面物性等多种因素的综合影响。建筑周围的空气温湿度、空气流场、太阳辐射和长波辐射通量等微气候要素均对建筑能耗有着不可忽略的影响。现代城市自上而下的规划设计过程,客观上需要各种科学的工具和方法支持.以避免高昂的试错成本。就环境和气候而言,在当今能源和环境危机笼罩下的我国高速城市化进程中,响应城市气候的辅助决策和设计工具对于应对不良气候效应(热岛、雾霾等)、控制建筑能耗、建设生态宜居的城市尤其具有重要的价值和意义。这意味着微气候的模拟将从对既有形式的评价转向生成符合要求的形式组合——模拟工具将成为性能化的整合式生成设计体系的一部分。在高层建筑周围设置低层裙楼有助于减少地表附近的强风,因为下降的气流受到低层建筑屋顶的遮挡。太原风环境
空间中的“风”是城市气候设计的对象之一。武汉风洞实验
通风廊道的设计考量了这些因素综合作用的效果,良好的通风廊道设计能够辅助城市生态的良性循环,使居民在城市中也能体会到自然,使城市作为一个环节融入自然循环。近年来随着经济的发展,城市居民对于人居环境的要求逐步提高。近年来已有许多城市率先进行了规划尝试。通过充分运用大数据、动力模型等新技术、新方法,拓展通风廊道研究,提供决策依据。在宏观尺度上,通过合理布局工业企业,搬迁位于重要风道上的重点污染源污染源,调整工业用地、居住用地与绿地水系的关系,较大限度地发挥城市通风廊道对于空气污染的缓解作用。在中观尺度上,通过调整建筑群与风廊道方向的关系,建筑的高度、材质等来减轻城市空气污染。武汉风洞实验