cfd模拟技术在绿色建筑设计中应用

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1、CFD模拟技术在绿色建筑设计中应用　　[摘要]计算流体力学（CFD）模拟技术越来越多地在建筑工程中被运用。以北海市第二人民医院医技住院楼工程为例，重点介绍了计算流体力学（CFD）模拟技术在绿色建筑设计中的应用。[关键词]绿色建筑；CFD模拟技术；室外风环境；自然通风中图分类号：TU文献标识码：A计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，简称CFD)是基于计算机技术的一种数值计算工具，用于求解流体的流动和传热问题。CFD 计算相对于实验研究，具有成本低、速度快、周期短、效率高，可以模拟真实及理想条件，后处理技术较完善，便于分析计算结果等

2、优点。CFD模拟计算最早用于航空航天事业，近年来，CFD 开始越来越多地应用到建筑工程中。随着国家政府可持续发展战略的逐步实施，以及国家对节能和环保等问题的高度重视，建筑界开始广泛关注绿色建筑的设计和研究。CFD模拟技术在绿色建筑设计方面的应用也逐渐增多。本项目通过应用CFD模拟技术，对项目进行了数值模拟分析，为项目的绿色建筑设计提供了相关数据。81、项目概况北海市第二人民医院整体搬迁工程的建设规模为三级甲等医院。项目位于北海市上海南路与新世纪大道交汇的西北角，南临新世纪大道，东面为上海路，西侧为规划道路（未建）。项目的总用地面积为96065.93㎡。本次绿色

3、建筑示范部分为住院楼、门诊医技楼及地下室,建筑面积为93070㎡（包括住院楼、门诊医技楼、地下室，以下简称医技住院楼）。建筑采用南北朝向，有利于自然通风采光并减少能耗，院落式格局，可以改善医院附近的小气候，降低医院内的平均气温，以达到节能减排的目的。图1北海市第二人民医院整体搬迁一期工程效果图2、北海市气候状况建筑的绿色设计，离不开对其所在环境自然气候的了解和充分利用。北海地处亚热带，气候温暖湿润，空气清新。冬无严寒，夏无酷暑，温、光、雨源充沛，气候宜人。年平均气温22.9℃，极端最高温度37.1℃，极端最低温度2℃。年平均降雨量1670毫米。年平均日照时数2009小时

4、，年平均太阳总辐射111千卡/平方厘米。3、场地规划及单体设计本项目的绿色建筑技术实施分为绿色建筑设计、绿色建筑施工和绿色建筑运营管理。其中，CFD模拟技术主要应用于绿色建筑设计阶段，对整个项目的方案设计起指导作用。8项目用地范围内较为平坦，无其它影响建设的建筑物和构筑物，也无影响建设的特殊地形和地貌，因此建筑自身的体量与布置就成了场地设计主要考虑的因素。3.1室外风环境模拟分析：设计采用计算流体力学(CFD)模拟技术对北海市第二人民医院医技住院楼项目室外风环境进行模拟，通过CFD模拟软件PHOENICSVR的FLAIR模块进行计算分析。报告中综合考虑风速、风压和空气龄

5、三个因素，对北海市第二人民医院医技住院楼项目周边的风环境状况进行分析评价，从而综合考虑建筑单体及周边整体环境的设计。室外环境分析结论：室外风环境模拟分夏季、冬季平均风速2个工况对建筑周边人行区域风环境的舒适性、室内自然通风的可行性、冬季防风进行分析。根据设计方案在设计软件内模拟建筑形体及建筑周边环境，并依据北海夏季和冬季的主导风向及风速分别对模型进行参数设置。截取1.5m高度处风速、风压、空气龄进行分析，主要说明规划区风速大小及相对变化情况。（详见图2）得出以下结论：舒适性夏季、冬季平均风速条件下，北海市第二人民医院医技住院楼周边人行区域的风速均小于58m/s，风速放大

6、系数夏季为2.53，冬季为3.03，符合行人舒适性要求。夏季、冬季平均风速条件下北海市第二人民医院医技住院图2楼局部存在循环流，无明显滞风现象，不至影响项目周边环境质量。自然通风夏季主导风向条件下北海市第二人民医院医技住院楼前后压差基本处于4～6Pa之间，室内可利用自然通风。防风节能冬季主导风向条件下北海市第二人民医院医技住院楼前后压差基本处于2Pa左右，有利于防风节能。达标判断北海市第二人民医院医技住院楼的朝向为南偏东16.56°，与广西当地主导朝向基本相符。基本满足《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006第5.2.6条一般项：“建筑总平面设计有利于冬季日照并

7、避开冬季主导风向，夏季利于自然通风”中关于建筑朝向的相关要求。夏季、冬季平均风速条件下北海市第二人民医院医技住院楼周边人行区域距地1.5m高度处风速均小于5m/s，风速放大系数夏季为2.53，冬季为3.03，无明显滞风现象，符合《绿色建筑评价标准》GB/T850378-2006第5.1.7条一般项要求“建筑周围人行区风速低于5m/s，不影响室外活动的舒适性和建筑通风”。3.2室内自然通风模拟分析：3.2.1模拟概述自然通风是在压差推动下的空气流动，根据压差形成的机理，自然通风可以分为风压作用下的通风和热压作用下的通风。在具有良好的外部风环