城市微气候和建筑形态之间的关联是城市气候学长期关注的重要问题。通过对城市能量平衡的分析可知,建筑的形态(以及区域内人的活动行为)特征对城市能量平衡因子存在交织的复杂影响.从而使得城市和非城市地区的能量平衡关系形成卓著差别,包括显热项和蓄热项增高而潜热项降低,因而造成建筑能耗的增长并带来热岛等城市化气候现象。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。建筑风cfd
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。”城市通风洞实验城市微气候受街(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。
CFD在解决空气污染中的应用:建筑CFD与通用CFD的主要区别在于满足精确需求。建筑规划行业的从业者的主要时间用于整个规划设计的推敲,风/热环境的模拟分析在设计初期辅助优化设计,因此需要操作简单、结果精确、界面设计符合设计类软件的通识、能够同时对比多个方案、结果表达多样化,尤其是对于建筑及建筑组团的设计,需要能够从人视点感受风/热环境的效果和成因。因此参数繁多、操作复杂的通用CFD不适合建筑规划行业,无法普及这种三维模拟技术对设计的支持。建筑CFD技术结合BIM技术的逐步完善在未来能够为建筑规划行业提供更高效的设计支持。
三维模拟技术具有循环反馈的运作机制:如今,城市气候模型大致分为三类:地域和地球尺度的大尺度模式;街区尺度和建筑尺度的中尺度模式;房间和人体尺度的小尺度模式。在研究基于微气候的的城市设计时,通常是使用中尺度的模型进行研究,研究遵循动力学方程及采用计算流体动力学(ComputedFluidDynamic,CFD)模拟,再结合数值传热学等研究方法,从城市风环境、光环境、日照及遮阴、能耗等多个方面进行模拟分析来作为城市局部微气候分析的技术支撑,研究对象包括建筑外部空间的要素、布局方式、下垫面形制、植被、水体等多个方面。城市微气候和建筑形态之间的关联是城市气候学长期关注的重要问题。
从城市通风廊道的影响因素来说,某一城市或地区通风环境受背景风环境、地表通风潜力、绿源分布共同影响,因此,通风廊道规划应重点考虑背景风、地表通风潜力和绿源等因素。这与城市生态设计的主要因素也是不谋而合的。城市建成环境不只包括人工环境,还包括自然元素经一定原则重组的环境,日照、水、空气流动、植栽是基本构成自然环境的要素,在提升居住空间的品质方面起到比人工环境更加重要的作用。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。通风廊道规划应重点考虑背景风、地表通风潜力和绿源等因素。合肥风荷载
建筑CFD与通用CFD的主要区别在于满足精细需求。建筑风cfd
规划尺度的应用上,除了太阳照射会影响地表及空气温度外,不同的土地使用方式也会对城市温度造成不同的影响,例如商业用地、道路及工业用地会造成升温,而绿地及水体却具有降温功能。进一步的建筑布局方面,各项指标中以建筑迎风面积指数较受重视,因为在总建筑楼地板面积不变的情况下,建筑的高度和量体大小之关系,对于人行尺度的风环境将会造成卓著影响。因此规划师应当通过正确的城市土地规划与建筑布局的环境设计,为城市居民创造更好的自然通风条件。另一方面,风环境分析也对控制性详细规划的指导与相关导则的制定具有重要指导与实践意义,并为各种规划理念提供定量的决策支援。建筑风cfd