城市居住小区室外微环境模拟研究

发布时间：2020-07-17 10:26

【摘要】：近十几年来,城市建筑和人口密度的逐渐增大,导致城市居住小区室外微环境状况不断恶化,合理的建筑形态布局与绿化形式能够有效提高小区室外微环境的人体舒适性。本文选用天津市夏季气候参数,应用室外微环境模拟软件ENVI-met对不同建筑形态布局和绿化形式以及某实际住宅小区的夏季室外微环境进行了模拟研究,对影响人体热舒适性的多个因素:温度、湿度、风速、UTCI等进行分析和比较。主要工作及研究结论如下:总结了近些年室外热舒适性评价标准,选用UTCI来综合评价室外微环境。介绍了居住小区内不同绿地形式和ENVI-met的特点。应用ENVI-met对板式和塔式两种建筑形态下三种布局方式的室外微环境进行了模拟研究,结果表明塔式建筑小区风环境优于板式建筑,而板式建筑小区内的平均温度和UTCI值均小于塔式建筑,因此板式建筑能够提供较舒适的室外微环境。模拟研究不同绿化形式:草坪、灌木、乔木及不同乔木树种:白蜡、法桐、国槐对居住小区室外微环境的影响,发现草坪和灌木绿化对1.5m行人高度处人体热舒适性改善效果较弱。而高大乔木的遮荫作用和蒸腾作用使1.5m行人高度处人体热舒适性提升较多,较大的树高、冠幅和叶面积指数使白蜡相比于法桐和国槐,对天津地区居住小区室外微环境改善效果较好。对天津地区某实际小区的室外微环境进行模拟分析,小区内低风速区域面积较多,风环境质量较差。通过改变小区建筑朝向,将小区平均风速提高了0.16m/s,平均UTCI值降低0.02℃,改善了小区内部的风环境和热环境,在此基础上优化小区植被,增加白蜡绿化,小区平均UTCI值降低2.4℃,小区室外行人热舒适性得到明显改善。
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU984.12;TU119
【图文】：

人体体温,调节系统

动控制两个相互作用的子系统[59]，如图 2.1 所示。主动控制系统包括寒颤热调节反应（生热作用）、汗水水分排出和皮下血流量调节，被动控制系统包括在人体内部和表面的传热过程。UTCI 在分析过程中考虑了人体表面自由和强制对流引起的局部热损失、与周围物体表面之间长波辐射、太阳辐射、皮肤水分蒸发和衣服传热。UTCI 模型的假设条件为：在风速为 0.5m/s，环境辐射温度为气温，相对湿度为50%的理想条件下，一名体重为 73.5kg，身体脂肪含量为 14%，体表面积为 1.86m2的男性，在户外以 1.1m/s 行走，产生 135W/m2生理热量，所感受到温度为基准，以气象因素动态修正理想环境，得出人体实际感知温度。

云图,布局类型,风速,云图

3.2 模拟结果与分析3.2.1 风速图3.2和3.3分别给出了六种布局形式14:00时刻1.5m高度处风速云图和平均值。可以看出，板式建筑的建筑背风面存在大面积低风速区域，较高风速只出现在居住区四周和上风向区域，而塔式建筑的建筑背风面低风速区域相对较少，较高风速不仅出现在居住区四周，居住区内部南北走向道路风速同样较大。由于板式建筑迎风面积比塔式建筑大，对风场阻挡作用更强，导致板式建筑形态低风速区域面积较大。另外，可以看出部分受到迎风撞击的建筑左前侧均出现风流动滞留区，且滞留区由西向东逐渐增大，与都佳梅[79]模拟现象一致。相同建筑形态下三种布局形式的平均风速没有较大差别，但两种建筑形态的平均风速差别较大。板式建筑平均风速为 0.96m/s

云图,布局类型,云图,温度

253.2.2 温度和相对湿度图3.4和3.5分别给出了六种布局形式14:00时刻1.5m高度处温度云图和平均值。可以看出，板式建筑三种布局形式区域内的平均温度比塔式建筑低，板式建筑三种布局形式的平均温度为 30.40℃，塔式建筑三种布局形式的平均温度为 30.57℃，二者相差 0.17℃。两种建筑形式的平均温度最大值均为 30.92℃，由于建筑布局的东面和南面没有其他建筑物的遮挡，温度最大值主要位于建筑区域的南部和东部，不会影响到多数行人的舒适性感受。板式建筑区域内最低温度为 29.64℃，塔式建筑区域内最低温度为 30.02℃，二者相差 0.38℃。板式建筑区域内风速偏小

【参考文献】