微气候的调节需要城市设计手段的介入:可持续发展的城市,不只是指自然方面,是社会、经济和城市环境的综合性可持续,而其中城市环境是经济和社会的物质载体,三者相辅相成。一座城市的各街区微气候品质反映了该地区社会、经济和城市环境的资源和循环是否均衡,在城市设计的过程中加入这方面的考量因素,能够提前发现可能会出现的城市环境问题,并改善设计提供解决方案。所谓城市病,在现代城市中大同小异,这表示城市环境的发展是有规律的,由于缺少城市环境在设计初期的模拟评估,现阶段的建成环境中不合理的风环境已经成了常见现象。随着三维模拟技术的日趋成熟,为保证城市自身的长久维持能力,改善诸如商业区的大楼风,需从根源入手,在调节微气候的问题上介入城市设计的手段,控制城市的开发建设量,合理规划利用城市内的自然资源,上海市的地方标准推荐了一部分包括WindPerfectDX在内的温热环境模拟软件,提供三维模拟技术的应用能够切实解决现有的城市环境问题。WindPerfectDX是转为建筑环境领域开发的,且界面、操作和结果表达形式都根据设计师习惯不断调整。建筑通风场模拟软件
在建筑的风环境设计过程中,传统设计方法是在建成后模拟分析,风环境质量已经是既成事实,模拟分析无法起到改善通风设计的作用。随着三维模拟技术的进步,在设计初期就对各个方案进行评估、找到问题区域、调整建筑设计并改善通风环境,能够有效提升空间舒适度和建筑设计的品质。WindPerfectDX是专为建筑规划行业开发的三维CFD软件,已在部分高校开设课程教学。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。街道峡谷风模拟风环境会对城市微气候、建筑散热、人体体感舒适度有着比较明显的影响。
由于城市微气候系统和建筑能耗系统均为高度复杂的非线性系统,因此研究大多采用外部耦合的方式,即城市微气候与建筑能耗分别由不同的程序模拟,两者之间通过数据交换实现耦合,且多为单向耦合,即只考虑微气候对能耗的影响。将这两类模拟工具相结合,是实现定量预测和评价城市微气候对建筑能耗影响的一种可能途径。建筑规划行业需要建筑CFD三维模拟软件,有这个行业特殊的需求,在保证工程学上的精确度的同时,界面需要根据设计师的使用需求简化操作。规划行业在向精细化方向改变,部分高等院校也已在设计课程中加入了建筑CFD的教学,兼具技术依据和美学的规划设计能够为城市居民提供***的生活环境。
运用城市设计调节微气候的具体方法:城市微气候指的是城市中街区尺度的气候状况,它受多种因素影响,如当地气候情况等自然背景,此外还有城市下垫面材质等和基础设施的布局情况等人为要素。现今城市的下垫面材质里,沥青道路、水泥地面等占比过大,植被覆盖较少,加上高能耗的建筑材料、高密度的建筑排列形制,纷纷导致城市内局部空气流动不畅、气温上升,大气污染严重、热岛效应加剧。而城市中的街道、广场、公园、水体等大尺度开放空间的分布对于整体的城市气候会有较大的影响,若是规划开放空间形成合理的结构布局,会对缓解热岛效应、增强空气循环降低污染、增强居民舒适度等等方面有较好的帮助。城市的微气候则影响城市建成环境的品质和使用频率,在城市总体气候环境得到提升的情况下,可以通过城市设计的手段,协调不同尺度空间和建筑之间的设计形制与排列,从而保证设计的地区有舒适的微气候。建筑能耗模拟工具和城市微气候模拟工具。
城市气候设计与通风廊道:城市通风廊道这一概念在较早起源于二战时期的德国,起初是为了制造人为烟雾以预防市区成为空袭目标,但在研究阶段意外发现了风在城市空间中的流动规律,于是城市气象家就将一发现命名为“Ventilationsbahn”,意为通风的廊道。在现代城市气候研究中,率先探索应用和实施了“城市风环境评估”和“城市通风廊道规划”的有日本、德国、和我国中国香港等地。而在我国城乡规划体系及城市规划实践中,城市通风廊道还属于一个较为新鲜的概念。直到2015年才正式出现在由住房城乡建设部城建司和中国城市规划设计研究院联合编写的《全国城市生态保护与建设规划(2015~2020)》(征求意见稿)中。现在,国内对城市通风廊道已有确切的定义:“以提升城市的空气流动性、缓解热岛效应和改善人体舒适度为目的,为城区引入新鲜冷湿空气而构建的通道。”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。杭州风模拟分析报告
在弱风或无风条件下,机动车本身的运动状态对尾气扩散的影响就不可忽视。建筑通风场模拟软件
建筑组团中影响风环境的因素:建筑(组群)空间形态以及建筑周围的环境会影响周围的风环境。许多文献已经就街道高宽比(width-to-heightratio)、建成形态(buildingshape)、建筑密度、建筑高度、建筑屋顶形态、建筑长宽比、建筑露台对于通风环境的影响进行了较为深入的探讨。例如,通过调整街道高宽比、错开沿路的高层建筑,并调整道路两侧过于规整的建筑形式,有助于降低道路风速,避免街道在冬季时出现峡谷风,影响行人通行。又如,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;同时,进行建筑物立面开口、在建筑物下部设置架空柱都可以起到减少两侧强风、降低风速的效果,但对于通过架空柱和洞口的气流要采取适当对策。除此之外,借助建筑物墙面上的凹凸变化(阳台、纹饰、脚线等)也可以减弱气流的剥离。建筑通风场模拟软件