哈尔滨地区居住小区风环境模拟分析及规划布局对策.pdf

四、哈尔滨地区居住小区风环境模拟分析及规划布局对策 金虹成真珍赵华 【摘要】在严寒地区，住区风环境一直被设计者所忽视，导致一些小区冬季出现居地疾风，不仅影响 居民的户外活动，也对建筑单体的节能及室内热环境产生不利的影响。论文采用数值模拟的 方法对哈尔滨居住小区目前采用的几种典型规划布局形式进行了冬季风环境模拟，给出适于 哈尔滨住宅小区的最佳布局形式及规划布局对策，并针对当地一优秀典型实例进行了模拟 分析。 【关键词】居住小区风环境微气候模拟分析规划对策 1问题的提出 目前在我国的居住区规划设计中，设计师们的注意力多集中在建筑形式、规划布局以及景观设计 上，很少有人考虑到住区微气候，尤其是小区气流对人和建筑的影响。实际上，在严寒地区由于建筑布 局不合理，往往会造成住区局地风速过大，不仅严重影响寒地居民冬季的户外活动，同时也对建筑节能 产生不利影响，增加建筑的冷风渗透，降低室内热环境质量。 因此，为了营造绿色舒适的住区微气候，在规划设计阶段就应对住区的风环境进行模拟分析和预测 评价，分析不同区域风速分布、夏季自然通风及冬季防风效果、各个风速区域适宜的居民活动等等，并 避免在住区内出现局地疾风，从而指导住区规划设计，创造一个节能、舒适、健康、宜人的人居生态环 境，使寒地居民在任何季节都能舒适的从事户外活动。 2住区风环境模拟分析 模拟通常可用模型实验或者数值模拟的方法对小区内的空气流动进行预测。模型实验方法周期太 长，价格昂贵，不利于用于设计阶段的方案预测和分析；而数值计算相当于在计算机上做实验，相比模 型实验方法周期较短，价格低廉，可以以较为形象和直观的方式将结果展示出来，利于非专业人士通过 形象的流场图了解小区内气流流动情况。基于数值模拟方法的优点，本论文采用计算流体力学的方法来 进行室外风环境的模拟预测。 处于风场中的建筑物由于对来流风的阻塞作用会改变其周围的流场分布，使其周围流场变得非常复 杂，尤其是在多个高层建筑物之间，当其间距不大时，建筑物间的流场互相影响而更为复杂。影响建筑 物周围流场的主要因素有风速、来流方向、建筑物与来流风向的夹角、建筑物的尺寸、建筑物之间的间 距、排列方式等。因此，对住区风环境进行模拟预测分析，首先要确定气流风速和风向。由于寒地各个 季节气候变化较大，所以对住区风环境的模拟分析应该按照季节、根据地区和建筑特点来进行。 哈尔滨市地处黑龙江省南部、松嫩平原东南端，属寒温带大陆性季风气候，冬季严寒漫长，夏季凉 爽短促，年平均气温3．6℃，最热月平均气温22．8℃，最冷月平均气温一19．4℃，对哈尔滨住区环境影 基本资助；国家自然科学基金资助项目 602 第六篇 热环境、声学 图1行列式布局速度矢量图 响最大的是冬季的物理环境，因此住区风环境设计以冬季防风为主。 目前在哈尔滨居住小区规划布局形式中，行列式、周边式和点群式是住宅群体组合的三个基本原 型，此外，还有三种基本原形都有的“混合式”或因地形地貌、用地条件的限制随圆就方而形成的“自 由式”组合。后两种应属于前三种基本原型的次生型，其形式多变不定。下面对几种典型组合方式进行 风环境分析，来初步探讨有利冬季防风的最佳组合形式。 哈尔滨冬季主导风向为南偏西，最多向平均风速为4．7m／s。以下模拟中所取截面是高度为lm的水 平面上的流场分布。这个高度是人们经常活动和最能感知到的范围，也是小区微气候最重要的关键 区域。 2．1行列式布局风环境模拟分析 从图1中可以看出，组团人口处山墙间的风速明显增加，而且迎风面一侧的建筑物前方存在涡流且 速度较大。中心绿地处由于前方建筑的遮挡且前后的间距较大，相对来说靠近后侧的部分风速较小。 2．2错列式布局风环境模拟分析 由于山墙错开，对风的防御能力有所降低，山墙处的风速增加很大，在冬季较为不利，如图2。该 图2错列式布局速度矢量图 四、哈尔滨地区居住小区风环境模拟分析及规划布局对策 603 布局方式在建筑物之间都存在涡流，而且中心场地位置的涡流状况也较明显。此种排列方式对冬季的风 环境无改善作用，效果反而不及普通行列式