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DBJ/T 45-082-2019 岩溶地区桩基技术规范

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资料介绍

广西壮族自治区工程建设地方标准 DB
DBJ/T45-081-2019
P 备案号:J14652-2019
建筑环境数值模拟技术规程
2019-04-17 发布 2019-06-01 实施
广西壮族自治区住房和城乡建设厅发布
广西壮族自治区工程建设地方标准
批准部门:广西壮族自治区住房和城乡建设厅
主编单位:华蓝设计(集团)有限公司
施行日期:2019年6月1日
2019广西
自治区住房城乡建设厅关于批准发布《建筑环境
数值模拟技术规程》等三项广西工程建设
地方标准的通知
桂建标〔2019〕10号
各设区市住房城乡建设局,各有关单位:
由我厅批准立项,华蓝设计(集团)有限公司主编的《建筑环境数值模拟技术规程》,广西建工集团基础建设有限公司主编的 《岩溶地区桩基技术规范》,广西大学、南宁市建筑设计院、广西盛虎建筑科技有限公司主编的《装配式旋压扩大头钢管桩技术规程》等三项广西工程建设地方标准已获专家评审通过,现予以批准发布。标准编号如下:
该标准于2019年4月17日发布,自2019年6月1日起实施。
该标准由广西壮族自治区住房和城乡建设厅负责管理,由主编单位负责具体技术内容解释。
广西壮族自治区住房和城乡建设厅
2019年04月17日
前言
根据广西壮族自治区住房和城乡建设厅颁布的《自治区住房城乡建设厅关于下达2017年度全区工程建设地方标准制(修)订项目第一批计划的通知》(桂建标〔2017〕20号)要求,由华蓝设计(集团)有限公司会同有关单位对本规程进行制订。
本规程共分7章,主要技术内容是:总则;术语、符号;基本规定;风环境模拟;室外热环境模拟;光环境模拟;声环境模拟。
本规程主编单位:华蓝设计(集团)有限公司
本规程参编单位:北京绿建软件有限公司
广西壮族自治区气象服务中心
本规程主要起草人员:张霖 梁海嵘林 宇吴 扬刘红娟朱彩侠梁思斯黄滨荃吕 华陈 辉李瑛杰李三奇韦国玲尹锦艳郭桂福王 钧付福林唐 雷后江林李逾辉周绍毅何 如彭呜仕
本规程主要审查人员:孔穗虹杨 帆黄险峰刘增宏陈家祥
1 总则
1.0.1 为统一建筑环境数值模拟的基本技术要求,控制数值模拟的结果质量,制定本规程。
1.0.2 本规程适用于广西壮族自治区内新建、扩建和改建的民用和一般工业建筑工程在设计过程中的预测性模拟、施工图定稿后的检验性模拟和竣工后的测评性模拟。
1.0.3 建筑环境数值模拟除应符合本规程的规定外,尚应符合国家和广西壮族自治区现行有关标准的规定。
2 术语、符号
2.1 术语
2.1.1 数值模拟 numerical simulation
对物理问题建立数学模型,并利用计算机程序求解满足给定精度要求的数值解的虚拟试验。
2.1.2 几何模型 geometry model
采用数学和计算几何学的方法和算法,对拟描述对象的形状、 空间结构、尺寸及几何性质等特征的数学描述。
2.1.3 计算流体动力学( CFD) computational fluid dynamics
通过数值方法求解流体力学控制方程,得到流场的离散的定量描述,并以此预测流体流动规律的学科。
2.1.4 计算域 computational domain
数值模拟中所有将要进行模拟计算的空间。
2.1.5 建模域 modeling domain
数值模拟中根据对物理模型的抽象和简化,需构建几何模型的空间。
2.1.6 特征尺寸 feature size
CFD 模拟中表征被模拟对象最主要几何特征的单一长度参数。
2.1.7 计算参数 computational parameter
适用于光环境模拟、风环境模拟、热环境模拟、声环境模拟:
在计算开始之前应当输入计算机的计算前提条件,一般以参数的形式输入计算机。
2.1.8 边界条件 boundary condition
在数学上,求解微分方程所需的附加约束。对流体力学问题, 边界条件特指在运动边界上微分方程组的解应该满足的条件。
2.1.9 初始条件 initial condition
物理过程初始时刻应该满足的初始状态,包含物理过程及其各阶导数的初值,即 t=to 时的条件。在进行瞬态(非稳态)计算时,即指计算开始时刻的各状态参数。
2.1.10 结构化网格 structured grids
网格节点间为规则连接,网格区域所有的内部节点具有相同毗邻单元的网格。
2.1.11 非结构化网格 unstructured grids
网格节点间为非规则连接,网格区域内部节点允许有非相同毗邻单元的网格。
2.1.12 网格过渡比 mesh transition ratio
主要指CFD 计算中结构化网格的相邻两个网格的宽度之比。
2.1.13 网格独立性 mesh independence
数值模拟结果不随网格精细化而变化的网格特性。
2.1.14 室外风速放大系数 wind speed amplification factor
建筑周围室外行人区1.5m 高度处风速与来流方向开阔区域同高度风速之比。
2.1.15 建筑迎风截面阻塞比 building windward section blocking
在风速方向的法向面上,建筑轮廓的投影面积与迎风面计算区域截面积之比。
2.1.16 参考平面 reference plane 测量或规定取值来源的平面。
2.1.17 源强 sound source intensity
声源的强度,常用声功率级或距声源一定距离处的声压级表征,对线声源或面声源也可用单位长度(1m) 或单位面积(1m²) 的声功率级表征。
2.1.18 联合模拟方法 joint simulation method
将相同或不同层级的相互关联系统放置于同一个模拟模型中同时进行计算,以考察各子系统及整体系统表现的模拟计算方法。
2.1.19 残差 residual
在CFD 计算中,残差是网格单元各个面的通量之和,当计算收敛后,且网格单元内没有源项时,理论上各个面流入的通量也就是对物理量的输运之和为零。
2.1.20 均方根残差 root mean square residual
整个CFD 计算模型内网格单元残差的均方根值。
2.1.21 集群热时间常数 ( CTTC) cluster thermal time constant
采用集总参数法分析城市下垫面的传热过程时,拟研究的下垫面对来自外部的一个单位阶跃函数的温度扰动,通过所有的传热途径,由此引起的下垫面近地面温度升高至扰动值的(1-e⁻¹) 倍所需的时间。
2.1.22 多区域网络法 multizone network method
用于计算通风换气量的一种集总参数方法。通过构建描述建
筑物内部各区域之间气流流动路径的元件网络,计算通风换气量。 该方法假设各区域空气混合均匀,各支路中的空气流动是单向的, 应用伯努利方程计算各个时刻各个支路中的空气流量。
2.1.23 物性参数 physical property parameter 材料物理性质的参数。
2.2 符号
Hmax——目标建筑(群)内最高建筑的建筑高度。
3 基本规定
3.0.1 建筑环境数值模拟应选择通过可靠性验证的行业内专业计算方法或计算程序。
3.0.2 建筑环境数值模拟几何模型建模遵循以下原则:
1 根据建设阶段的不同,几何模型应依据建筑方案、施工图或竣工图,按照实际建筑尺寸1:1构建,应包含相关构件;
2 几何模型宜按需简化,模型简化应遵循对象物理量不受显著影响为原则;
3 可根据模型和边界条件的对称性设置对称面。
4 风环境模拟
4.1 一般规定
4.1.1 风环境模拟宜按以下流程进行,当软件功能或计算方法特殊时可在以下流程基础上进行调整。
1 了解需求,确定模拟目的;
2 确定建模域;
3 确定计算域;
4 建立几何模型;
5 划分网格;
6 输入合理的边界条件、物性参数。如采用非稳态模拟,还应输入合理的初始条件;
7 设置湍流模型;
8 设定其他必要的计算控制参数;
9 模拟计算;
10 模拟结果分析及结果报告编制。
4.1.2 当采用计算流体动力学方法计算风环境时,迭代计算应在求解充分收敛的情况下停止,能量的均方根残差应设定为小于 10⁶,除能量以外的变量的均方根残差应设定为小于10³;或以观察点的物理量的值按照预期趋势变化时停止。非稳态计算的时间步长不应大于流体穿过一个网格的时间,宜设定为该时间的 0.75倍。
4.2 室外风环境模拟
4.2.1 室外风环境模拟按以下原则建立几何模型:
1 目标建筑(群)边界向外 Hmax 范围内为建模域,建模域内的建筑应予以建模;
2 根据模拟目的,对结果影响显著的主要构筑物应予以建模。低矮灌木、长宽高均小于2m 的构筑物等相对尺寸较小的阻挡物可忽略,当忽略时应进行说明;
3 当模拟内容关注景观种植对风环境的影响时,既有的连续种植乔木宜以树木模型、多孔介质或其他适当的方法予以建模。
4.2.2 室外风环境模拟中计算域的设置遵循以下原则:
1 计算域应涵盖建模域,且最高建筑物上方距计算域顶面的距离不应小于3Hmax;
2 以目标建筑(群)为中心,不小于5Hmax范围内为水平计算区域;
3 在来流方向,建筑前方距离计算区域边界要大于2Hmax, 建筑后方距离计算区域边界要大于6Hmax;
4 建筑迎风截面阻塞比不应大于4%;
5 当对给定地块的室外风环境进行评价时,计算域应涵盖用地红线范围。
4.2.3 室外风环境模拟按以下原则划分网格:
1 地面与地面上1.5m 高度之间的区域应划分不少于3个网格;
2 目标建筑周围的网格不应大于建筑整体特征长度的1/10;
3 对形状规则的建筑宜采用结构化网格,网格过渡比不大于 1.3;
4 对形状不规则的建筑可使用非结构化网格,但在垂直方向上近地面的网格不宜采用四面体网格;
5 应进行网格独立性验证。
4.2.4 室外风环境模拟按以下原则设置边界条件:
1 入流边界条件需考虑高度方向上风速梯度分布,风速剖面应符合如下的指数律风速剖面表达式:
式中:
U₂ ——入流边界处高度z 处的入流风速;
V10 ——入流边界处高度10m 处的入流风速; z ——入流边界处距地面的高度;
α——风速剖面指数,取值应符合表4.2.4的规定;
表4.2.4 风速梯度分布幂指数
2 各地各季节10m 高度的参考风速和风向详附录A 设定;
3 出流边界及上边界可采用自然出流或压力设定边界条件;
4 当计算域内的流动存在对称性时,可采用对称面边界条件;
5 地面、建筑等固体的壁面宜采用壁面函数边界条件。
4.2.5 根据计算对象的特征和计算目的,应采用标准 k-e 模型或其他修正的湍流模型。
4.2.6 室外风环境模拟评价的参考平面取人行区域距地面1.5m 高度处平面。
4.2.7 室外风环境结果报告应包含以下内容:
1 模拟目的、项目概况、研究对象的说明;
2 依据的技术标准和计算方法;
3 主要应用软件与模拟方法;
4 物理模型、计算域、网格的展示及建模说明;
5 边界条件、初始条件、其他控制参数的设定方法和计算精度说明;
6 涵盖全部目标建筑(群)的参考平面的风速分布云图、风速矢量图;
7 目标建筑物迎风面和背风面的外表面压力云图;
8 冬季、夏季、过渡季工况下目标建筑人行区参考平面的平均风速、最大风速列表;
9 冬季工况下各参考平面的风速放大系数;
10 其他根据模拟目的需要展示和说明的数据和图表;
11 结论与建议。
4.3 室内自然通风模拟
4.3.1 自然通风模拟应采用多区域网络法或计算流体动力学方法。当需要评估建筑各房间自然通风换气量和换气次数时,
宜采用多区域网络模拟方法。当需要评估建筑各房间在自然通风条件下房间内气流的细节情况时,宜采用计算流体动力学方法。
4.3.2 根据项目规模和建筑环境评价要求,可采用室内外自然通风的联合模拟方法或分步模拟方法。在软件及网格条件允许的情况下,宜采用联合模拟方法。
4.3.3 当采用多区域网络法进行模拟时,应包括以下内容:
1 建筑通风拓扑路径图及据此建立的物理模型;
2 通风洞口阻力模型及参数;
3 外墙上的通风门窗洞口压力边界条件,压力边界条件由室外风环境模拟计算出的建筑表面风压确定;
4 其他与模拟有关的必要的边界条件;
5 模型简化说明。
4.3.4 当采用计算流体动力学方法模拟室内自然通风时,建模应遵循如下原则:
1 建筑门窗等其他通风口均应根据常见的开闭情况进行建模;
2 自然通风的开口面积应按照实际的可开启面积进行设置;
3 目标建筑的室内空间的建模范围应构建所有室内隔断,当目标建筑室内空间以毛坯形式交付时,可不对家具进行建模。当以非毛坯形式交付时,宜包含大型橱柜等长宽高任一边长大于
1.5m 的家具,可不包含桌、椅等不显著阻隔通风的家具。
4.3.5 采用计算流体动力学方法时,网格设置时应参照以下原则:
1 采用室内外联合模拟的方法时宜采用多尺度网格,室内的网格应能反映所有显著阻隔通风的室内设施,网格过渡比不宜大于2;
2 采用室内、室外分步模拟的方法时,室内的网格应能反映所有显著阻隔通风的室内设施,通风口上宜有9个(3×3)以上的网格。
4.3.6 采用计算流体动力学方法时,按以下原则设置边界条件:
1 室内外自然通风的联合模拟方法的室外部分,以及分步模拟方法的室外部分,参照本规程第4.2节中的规定;
2 分步模拟方法中,围护结构上的各门窗洞口采用压力边界条件,压力边界条件由室外风环境模拟计算出的建筑表面风压确定。
4.3.7 采用计算流体动力学方法时,根据计算对象的特征和计算目的,选取合适的湍流模型。
4.3.8 当采用室内分步模拟法或网络法时,根据室外风环境模拟计算得到的建筑外表面风压作为室内模拟的风压边界条件。
4.3.9 当仅评价风压引起的自然通风模拟时,可不考虑室内热边界条件;以分析室内热环境作为模拟目标的,空间高度大于5m 或空间体量大于10000m³ 的高大空间且存在热压通风的情况时, 应合理设定热边界条件。
4.3.10 自然通风模拟结果的展示和分析应包含以下内容:
1 人员活动区的离地1.5m 高度平面的速度分布云图、矢量图;考虑热边界条件的自然通风模拟应包含温度分布云图,典型剖面的温度分布云图;
2 含主要开口截面的速度分布(或云图等),如有需要可补
充温度分布图;
3 统计计算对象空间内的各主要功能空间的自然通风换气次数;
4 其他根据模拟目的需要展示和说明的数据和图表;
5 结论及建议。
4.4 室内机械通风模拟
4.4.1 室内机械通风模拟应采用计算流体动力学方法进行。
4.4.2 与目标空间相联通的所有空间应建模,空间体积远小于目标空间且处于边角位置的空间可忽略。
4.4.3 对封闭空间的机械通风模拟、空调采暖模拟,计算域等于建模域;对敞开空间自然通风和机械通风结合的,室外自然通风部分的设置参照本规程4.2节规定。
4.4.4 对气流组织或模拟目标有显著影响的构筑物或家具应予以建模,对其他进行简化的构筑物或家具应予以说明。
4.4.5 网格划分遵循如下原则:
1 室内最大的网格不宜超过0.5m。对大空间,网格尺寸可适当加大;
2 送风口、散流器、回风口附近及其他物理量梯度较大的区域应加密网格;
3 室内可根据需要采用多尺度网格,网格过渡比不应大于2。
4.4.6 应根据计算对象的特征和计算目的,选取合适的湍流模型。
4.4.7 传热边界条件设置符合下列要求:
1 人体、设备、照明、外围护结构传热、太阳辐射得热应根据实际条件进行简化设定;
2 对地暖可在供暖的地面设置传热边界条件,散热片采暖可在散热片附近设定恒定热流的边界条件;
3 室内空调/非空调房间的隔断墙,应设定合理的边界条件。
4.4.8 设置送回风边界条件时,可对形式比较复杂的送风口进行合理简化,必要时应配合实测实验对送风口的简化形式进行确定。 回风口宜设置为速度边界条件或压力边界条件,设定为速度边界条件时应核算送回风平衡。
4.4.9 宜考虑渗透风边界条件。渗透风的位置应尽可能符合真实情况,渗透风可根据室内外压差设定正压或负压条件,也可根据幕墙气密性等级计算渗透风量设定速度边界条件。
4.4.10 室内机械通风模拟结果的展示和分析应包含以下内容:
1 当人员主要活动状态为坐姿时,取计算域内距室内地面 1.0m 高度,当人员主要活动姿态为站姿时,取计算域内距室内地面1.5m 高处的速度、温度分布云图;
2 主送风口的剖面、平面的速度、温度分布云图,速度矢量图;
3 回风口的剖面、平面的速度、温度分布云图,速度矢量图;
4 高大空间应给出空间内典型剖面的速度、温度分布云图;
5 其他根据模拟目的需要展示和说明的数据和图表;
6 结论及建议。
5 室外热环境模拟
5.1 一般规定
5.1.1 室外热环境模拟评价以场地夏季平均热岛强度作为评价指标。
5.1.2 室外热环境模拟可采用CFD 方法或CTTC 方法,其对应的相关规定详见本规程第5.2节和5.3节。
5.2 CFD 方法
5.2.1 采用CFD 方法进行室外热环境模拟宜按照下列流程进行:
1 了解项目需求,确定模拟目的;
5 输入合理的边界条件和其他物性参数;如采用非稳态模拟,应输入初始条件;
6 划分网格,进行网格独立性验证,确定合理网格数量;
7 确定湍流模型;
9 进行迭代计算,确定计算收敛,对结果进行展示和分析。
5.2.2 室外热环境CFD 方法模拟建模除应符合本规程第4.2.1条的要求外,还需满足以下要求:
1 建模域内应根据实际情况,将对室外热环境有影响的不同
材质下垫面进行建模,包括绿地、水体、道路、广场、种植屋面等;
2 应对不同材质下垫面分别设置相应的热物理属性;
3 对室外热环境模拟结果影响较小的细节,可进行简化。
5.2.3 室外热环境CFD 方法的计算域设置应符合本规程第4.2.2 条的要求。
5.2.4 室外热环境 CFD 方法的计算网格设置应符合本规程第 4.2.3条的要求。
5.2.5 室外热环境CFD 方法的边界条件按以下原则设置:
1 入流边界条件设置应符合本规程第4.2.4条第1款的要求;
2 风速、风向、辐射、温度、相对湿度等边界条件参考本规程附录B 的气象条件进行设置;
5.2.6 根据计算对象的特征,应选取合适的湍流模型。可采用零方程模型、标准k-e 模型或其他修正的湍流模型。
5.2.7 室外热岛模拟计算应考虑太阳直射辐射和散射辐射影响, 宜考虑各表面间短波多次反射辐射和长波辐射作用。
5.2.8 迭代计算的控制应符合本规程第4.1.2条的规定。
5.2.9 室外热环境模拟报告应包含以下内容:
1 项目概况、研究对象的说明;
2 模拟目的、依据的技术标准;
3 研究对象与模拟目的相关的设计技术和设计参数的说明;
4 主要应用软件与模拟方法;
5 几何模型、计算域、网格的展示及建模说明;
6 边界条件、初始条件、其他控制参数的设定方法和计算精度说明;
7 模拟结果的展示和分析;
8 其他根据模拟目的需要展示和分析的内容;
9 结论和建议。
5.2.10 模拟结果和分析应包含以下内容:
1 各整点时刻(8:00~18:00)距地面1.5m 高度热岛强度分布图;
2 平均热岛强度计算表格及计算结果。
5.3 CTTC方法
5.3.1 采用CTTC方法进行室外热环境模拟宜按照下列流程进行:
3 建立几何模型;
4 输入合理的边界条件和其他物性参数;
5 设定其他必要的计算控制参数;
6 对结果进行展示和分析。
5.3.2 模拟对象应包括建筑红线范围内建筑物、道路、景观绿化、 水体等。
5.3.3 当采用CTTC 方法计算室外热环境时,应采用现行行业标准《城市居住区热环境设计标准》JGJ 286-2013中附录B 的方法计算逐时平均空气温度。夏季典型气象日气象参数根据项目所在
地按本规程附录B 设置。
5.3.4 室外热环境模拟报告应包含以下内容:
5 几何模型及建模说明;
5.3.5 模拟结果和分析应包含以下内容:
1 各整点时刻(8:00~18:00)距地面1.5m 高度热岛强度值;
6 光环境模拟
6.1 一般规定
6.1.1 光环境模拟宜按照如下流程进行:
3 建立物理模型;
4 设置计算参数,构建分析网格;
5 计算并输出结果,对结果进行展示和分析。
6.1.2 光环境模拟建模应按照实际建筑尺寸构建,应当对显著影响模拟结果的室外构筑物、建筑物、建筑构件等予以建模。周围遮挡物的物理模型可适当简化,以外部主体轮廓为主。
6.1.3 光环境模拟报告应根据执行模拟分析的目的编写,并包含以下内容:
1 模拟目的和项目概况;
2 评价指标及评估标准依据;
4 模拟对象的采光或遮阳措施介绍;
5 计算参数的选用与选取依据;
6 计算条件简化与处理方法;
7 模拟结果的展示与分析;
8 结论与建议。
6.2 天然采光模拟
6.2.1 天然采光模拟可采用公式法或模拟法进行。
6.2.2 当采用公式法计算时,计算方法应依据现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033-2013第6章进行。
6.2.3 天然采光模拟几何模型建模遵循以下原则:
1 地上采光模拟的建模应包括:周边建筑物、建筑各个功能房间、建筑门窗(含窗台高)、建筑物各类外挑构件,以及影响建筑采光的各类建筑构件。应按照实际尺寸或根据已知条件进行设定;
2 地下采光模拟的建模要求:应包括地下空间中各个功能房间,影响地下采光的主要地上建筑物,地下空间上的覆土以及采光构件。
6.2.4 计算模型中各表面可见光反射比,根据设计资料确定的饰面材料选择,依据现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033-2013 附录D 确定。若现有的设计资料无法确定建筑饰面材料的反射比,对装修后的室内表面的反射比取值如下:顶棚0.75,墙面 0.6,地面0.4。
6.2.5 建筑门窗(含透明幕墙)透光部分的可见光透射比应参考现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033-2013 的附录D 或相关的可靠数据来源进行选取。
6.2.6 对采光计算区域划分网格后,宜用各网格点的采光系数的算术平均值作为房间平均采光系数。对于常见的10m²~100m² 的房间,网格间距宜取0.5m; 对于大于100m²的大空间,网格间距宜取1.00m; 对于小于10m²的小房间,网格间距宜取0.25m。划
分网格时,网格点与墙体的距离宜为半个网格尺寸。
6.2.7 采光系数计算时天空模型应选择CIE 标准全阴天模型。其他类型的采光性能分析应根据分析目的选用其他模型。
6.2.8 采光计算时应输入正确的模拟对象所在地理位置的纬度和经度信息,气象参数应使用权威机构公开发布的相关数据。
6.2.9 计算参考平面,工业厂房应参考平面取距地面1m, 民用建筑主要功能房间应取距地面0.75m, 对于楼梯间、走廊、大堂等公共场所应取地面。
6.2.10 评价指标应参考现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033-2013,采光分析计算应以采光系数或室内天然光照度作为主要分析输出指标,当采用采光系数作为评价指标的时候,光气候系数依据本规程附录C 选取;当采用室内天然光照度作为评价指标的时候,设计照度也应根据相应的光气候分区进行修正。
6.2.11 模拟结果展示和分析应包含的内容:
1 采光分析总平面图:应表达目标建筑和周边的遮挡物的位置关系;
2 采光分析模型效果图:应表达分析模型在模拟软件中的三维物理模型;
3 光环境模拟结果图:应在建筑单体各层平面图上标注主要功能房间的采光系数,对于标准层,按最低的自然层标注采光系数。非标准层各层均应标注出。
6.3 窗的不舒适眩光模拟
6.3.1 窗的不舒适眩光模拟用于分析天然采光质量。
6.3.2 窗的不舒适眩光采用不舒适眩光指数 ( DGI) 进行评价, 且计算应符合现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033-2013 的规定。
6.3.3 窗的不舒适眩光模拟几何模型建模应符合本规程第6.2.3 条的要求。
6.3.4 计算模型中各表面可见光反射比应符合本规程第6.2.4 条的要求。窗(含透明幕墙)透光部分的可见光透射比应符合本规程第6.2.5条的要求。
6.3.5 模拟对象所在地理位置信息输入应符合本规程第6.2.8 条的要求。
6.3.6 眩光点设置应符合现行国家标准《采光测量方法》GB/T 5699的有关规定。
6.3.7 窗的不舒适眩光模拟的天空亮度模型应选取全阴天模型。
6.3.8 模拟结果和分析应包含各主要功能房间窗的眩光指数值及其达标情况,对于标准层,按最高的自然层标注窗的不舒适眩光指数,非标准层各层均应标注出。
6.4 夜景照明光污染模拟
6.4.1 对夜景照明光污染环境模拟,建模域用以反映出受夜景照明环境下场地内的情况,从而更加精确地分析夜景照明光污染信息。
6.4.2 数值模型中可将对模拟结果影响较小的因素进行简化或忽略处理,如对夜景照明没有影响的建筑造型可简化,建筑内部无功能的空间可以合并。
6.4.3 夜景照明光环境计算应提交软件的精度验证报告。该验证
报告可以是相关科研机构出具的检测报告,也可以是基于实验或实测数据的对比分析结果。
6.4.4 室外夜景照明光污染模拟中,应设置灯具的光源类型、色温、功率、光通量等参数以及夜景照明灯具的数量、位置、安装角度。
6.4.5 模拟中室外夜景照明灯具的配光曲线,应按照所选灯具相关型号厂家提供的实际数据进行设置。
6.4.6 室外夜景照明光污染模拟的结果应符合现行行业标准《城市夜景照明设计规范》JGJ/T 163中光污染的限制规定。
6.4.7 模拟结果展示和分析应包含的内容:
1 夜景照明光污染分析总平面图:应表达目标建筑和周边的遮挡物的位置关系;
2 夜景照明光污染分析模型效果图:应表达分析模型在模拟软件中的三维物理模型;
3 夜景照明光污染模拟结果图:应有被照立面亮度,居住建筑应有被照窗户外表面照度。
6.5 视野模拟
6.5.1 视野模拟用于分析现行国家标准《建筑采光设计标准》GB 50033-2013中规定的公共建筑各类主要功能房间(场所)的户外视野,用于指导相关的设计优化,或依据施工图进行建模计算, 校核施工图或竣工图状态下的户外视野效果。
6.5.2 几何模型建模参照本规程第6.2.3条的要求。
6.5.3 建筑门窗(含透明幕墙)可见光透射比的设置应符合本规
程6.2.5条的规定。
6.5.4 模拟评价时在主要功能房间内1.5m 高的位置设置视点,可参考本规程第6.2.6条进行网格划分,在每个网格中心点设置视点。
6.5.5 判断视点与窗户各角点连线所形成的立体角内,能否看到天空或者地面。若有不少于半数的视点能看到天空或地面,则判定该房间可通过外窗看到室外自然景观且无明显视线干扰。
6.5.6 视野模拟结果的展示和分析应包含如下内容:
1 视野分析总平面图:表达目标建筑和周边遮挡物的位置关系;
2 视野分析对象在模拟软件中的三维物理模型;
3 视野模拟结果图:应包含主要功能房间的视点视野分析图;
4 各主要功能房间的视野分析结果统计表。
7 声环境模拟
7.1 室外声环境模拟
7.1.1 建筑室外声环境数值模拟应包括建筑室外近地面噪声水平以及建筑外立面噪声分布水平。
7.1.2 模拟计算软件应可预测模拟各类建筑室外噪声源的影响, 软件的计算模型应符合现行国家标准《声学户外声传播衰减》 GB/T 17247 及《环境影响评价技术导则声环境》HJ 2.4的规定。
7.1.3 室外声环境模拟应按照如下流程进行:
1 确定模拟分析的目标建筑区域及目标建筑;
2 确定噪声源及规划模拟分析范围;
5 计算并输出结果。
7.1.4 建模应满足下列要求:
1 建模物理范围一般应包含目标建筑场所及其边界外200m 范围,当边界200m~500m 外有噪声影响较大的声源时,建模范围应扩大至包含此类声源;
2 建模时应考虑声源和遮挡物两部分,声源包括交通运输噪声、社会生活噪声及工业生产噪声。遮挡物包括不平坦地形、各类建筑物、构筑物、绿化带及草地等;
3 建模时,声源满足以下条件时可等效为点声源、线声源或面声源:
1)点声源:声源中心到预测点之间的距离超过声源最大几何尺寸的2倍时,可将该声源近似为点声源;
2)线声源:公路、铁路、轨道交通或者输送管道、运输路线等产生的噪声,分析时可将其看做由许多点声源连成一线组成的线状声源,可模拟为线声源;
3)面声源:将声源形状近似为一个矩形面,其短边为a, 长边为b, 即 b>a, 且声源中心到预测点之间的距离为 r。当 r<a/π 时,声源特性可近似为面声源;当a/π<r<b/π 时,声源特性可近似为线声源;当r>b/π 时,声源特性可近似为点声源。
4)位于建筑物室内的声源,产生的噪声经室内多次反射后经建筑的围护结构向外传播,应将建筑围护结构作为声源,计算其对外环境的影响,围护结构声源的等效方法同上述1)~3)。
4 各类建筑物及构筑物的建模可只考虑外部主体轮廓。
7.1.5 软件选用的计算模型应满足现行国内标准或规范的要求, 不满足时应采用校核修正的方法校验预测模型的适用性。校核修正方法:
1 对道路噪声,可在距道路中线25m, 高于路面1.5m 处设置预测点及实测点,宜通过比较预测点与实测点之间差值作为源强修正量,应确保类比道路车流量、车速、路面结构、车型比、 昼夜比等与预测道路接近;
2 对轨道交通噪声,可在距离轨道边线25m, 高于轨面1.5m 设置预测点及实测点,宜通过比较预测点与实测点之间差值作为
源强修正量;
3 对铁路噪声,可在距离轨道边线25m, 高于轨面3.5m 设置预测点及实测点,通过比较预测点与实测点之间的差值作为源强修正量;列车类型不同时,应针对不同列车类型分别修正。
7.1.6 声源源强计算参数的确定应满足下列要求:
1 点、线、面声源均应输入声源的声功率级。部分设备的声功率级可参照现行行业标准《环境噪声与振动控制工程技术导则》 HJ 2034 选取。当无法获知声源的声功率级但可知声源近场处的声压级时,可按照现行国家标准《声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法》GB/T 3768-2017 推荐的简易方法,利用距声源一定距离处的声压级及包络面面积估算声源的声功率级。声源源强应包含频谱特性,频谱应至少包含 31.5Hz~8000Hz的九个倍频带中心频率;
2 轨道交通噪声源强以距轨道中心线25m, 高于轨面1.5m 处计,源强可通过实测或类比确定;铁路噪声源强以距轨道中心线25m, 高3.5m 处计,源强可参照铁计〔2010〕44号文确定, 也可通过实测或类比确定。
7.1.7 计算参数的设定应符合下列要求:
1 当声源距离遮挡物距离较近时,需考虑遮挡物的反射声影响,反射次数不应低于5次;
2 道路或铁路、轨道交通的昼/夜流量不应低于实际昼间/夜间的平均小时流量。如为规划道路或铁路,预测年限应考虑规划道路远期实施后产生的影响。对流量较低的铁路或专线铁路,可选择流量最大的一小时进行预测;
3 当模拟高架及地面道路、高架与高架之间组成的复合道路以及隧道出入口段噪声时,应考虑道路本身构筑物的多次反射声影响。当预测位于城区的道路或轨道交通地面线路,两侧高楼林立,多次反射声明显时,需考虑建筑多次反射产生的影响,反射次数不宜低于5次;
4 隧道(或下穿地道)峒口噪声宜采用垂直面声源模拟,面声源源强可根据隧道内车辆源强、隧道形状、隧道内平均吸声系数等因素综合确定;
5 对指向性明确的声源,应考虑其指向性影响;
6 当声源为高速铁路时,除轮轨噪声外,还应考虑高速铁路的空气动力性噪声、桥梁结构噪声、集电系统噪声的影响,宜分别计算上述各部分噪声的影响;
7 当轨道交通经过钢结构桥梁时或特殊结构桥梁时,结构噪声影响突出,在预测中宜单独考虑;
8 对飞机噪声预测因子为计权等效连续感觉噪声级,其他为等效连续A 声级;
9 乔灌结合,绿化良好的绿化带降噪效果可按0.5dB(A)/
10m~1dB(A)/10m 计算,绿化带建模高度为绿化带平均高度, 绿化带最多考虑200m 距离;
10 声屏障插入损失根据现行行业标准《声屏障声学设计和测量规范》HJ/T 90-2004 进行计算。
7.1.8 预测点设置和网格划分应满足以下要求:
1 预测点设置于目标建筑窗外1m 处,高于各层楼板1.2m~
1.5m, 预测点应包含目标建筑的噪声预测最不利点;分析建筑室
外近地面噪声水平时,预测点高于地面1.2m~1.5m;
2 计算水平或垂直声场时,宜根据场地范围合理设置水平分析网格大小,以2m~20m为宜;
3 输出结果应包含建筑室外近地面噪声水平声场分布图及主要建筑外立面噪声预测结果表。
7.1.9 室外声环境模拟报告的内容应包含以下的计算结果图与参数数据:
1 声环境模拟分析总平面图:表达目标建筑和周边声源、遮挡物(包括非平坦地形)的位置关系;
2 声环境分析模型效果图:分析模型在模拟软件中的三维物理模型;
3 主要声源位置、源强参数及计算参数一览表;
4 模拟区域近地面处(高于地面1.2m~1.5m) 的昼间、夜间水平声场分布图;
5 建筑外立面各典型位置的预测结果。
7.2 室内声环境模拟
7.2.1 室内声环境模拟应基于室外及室内声场的传播规律,计算室内声源及室外声源对室内噪声的影响程度。
7.2.2 室内声环境模拟的流程宜包括:
1 确定模拟分析的室内空间;
2 确定室内噪声源及室外噪声源;
4 设置计算参数,确定房间类型及室内噪声限值;
7.2.3 进行室内噪声计算时,室外噪声源强度应符合本规程7.1.6 条规定,当所计算的房间体积较大,其室外噪声分布较不均匀时, 宜根据该房间外墙区域内噪声声压级最大的点确定。室内噪声源强度,应由其噪声源的声功率级决定。
7.2.4 室内噪声的计算方法应符合噪声传播、隔音、衰减的基本原理。采用软件模拟计算时,软件计算核心可采用附录D 推荐的方法,也可以将围护结构(如窗户或门)作为声源对室内环境产生影响进行计算,采用其他方法计算时应对计算方法的合理性进行说明。
7.2.5 室内声环境模拟结果的展示和分析应包含如下内容:
1 典型建筑物室内声环境模拟分析示意图,表达各室内声源、室外声源与室内封闭区域的位置关系;
2 声环境分析对象的效果图及其在模拟软件中的三维物理模型;
4 典型室内典型楼层近楼板处(高于各层地面1.2m~1.5m) 的昼间、夜间水平声场分布图或计算结果表,室内噪声计算结果为声压级,计算值应至少包括室内中心点;
5 将预测结果对照现行国家标准《民用建筑隔声设计规范》 GB 50118的相应标准值,给出预测点达标或超标的结论。
附录A 室外风模拟气象条件
表A.0.1 广西壮族自治区主要城市室外风模拟气象参数
以上数据由广西壮族自治区气象服务中心根据历年气象数据统计,防城港站资料统计年份为建站1992-2016年,其余站点的资料统计年份为1987-2016年。
附录B 热环境模拟气象条件
根据《城市居住区热环境设计标准》JGJ 286-2013附录A 汇总广西区各城市夏季典型气象日气象参数如下表B.0.1~B.0.3所示:
表B.0.1 南宁、百色等城市夏季典型气象日气象参数
表 B.0.2 桂林夏季典型气象日气象参数
表B.0.3 北海、防城港等城市夏季典型气象日气象参数
附录C 广西主要城市所在光气候分区
根据《建筑采光设计标准》GB 50033附录A, 广西各主要城市的光气候分区可按表C.0.1 光气候分区表确定。
表 C.0. 1 光气候分区表
附录D 室内噪声计算方法
D.1 基于倍频带数据的计算方法
D.1.1 当有频带数据时可采用以下的室内噪声计算方法。
室内噪声为经室外传播进入室内的噪声和室内噪声源发出的噪声叠加而成,可根据式( D.1) 计算得到:
(D.1)
Lp—— 经室外传入室内的噪声和室内噪声源产生的噪声叠加而得到的室内噪声声压级,单位为dB;
L 经室外传入室内的噪声声压级,单位为dB;
L, 室内噪声源产生的噪声声压级,单位为dB。
D.1.2 经室外传播进入室内的噪声计算
经室外传播进入室内噪声由式 (D.2) 计算得出:
(D.2)
Lp,out——室外噪声声压级,单位为dB;
TL. 外围护结构的隔声量(传声损失),当外围护结构包含不同的构件时(例如包含墙体和外门窗),可采用式 (D.3) 计算组合构件的隔声量,单位为dB;
S 外围护结构面积,当包含窗墙等组合构件时,为外围护窗墙等构件面积之和,单位为平方米;
A —房间内的总吸声量,由式(D.4) 计算得到,单位为平方米。
(D.3)
TL 外围护结构上第i 个构件的隔声量,单位为dB;
Se,i 房间朝向声源的外围护结构上第i 个构件的面积, 有S。=∑S, 单位为平方米。
A=aS (D.4)
α —房间内表面的平均吸声系数,可由式( D.5) 计算, 无量纲数;
S——室内总表面积,单位为平方米。
(D.5)
α; 房间内第i 个表面的吸声系数,无量纲数;
Si 房间内第i 个表面的表面积,单位为平方米。 D.1.3 室内存在噪声源时产生的室内噪声计算
当室内存在噪声源时,需予以考虑,其对室内预测点产生的噪声声压级可按式( D.6) 计算:
(D.6)
Lw; ——声源i 的声功率级,单位为dB; r;——预测点距声源i 的距离,单位为米;
Q ——声源i 的指向性因素,无量纲数;
R——房间常数,可由式( D.7) 进行计算,单位为平方米。
(D.7)
一般来说,房间做声学处理后,在相同的噪声源强度下,其室内噪声会比未处理的低;未做声学处理时,a 可取0.15~0.2 (来源GB/T 17249.2-2005中的表 F.1)。
对于无指向性的点声源放在房间中央,Q=1; 点声源放在刚性反射面上,Q=2; 点声源放在相互垂直的刚性反射面相交的边上,Q=4; 点声源放在三个互相垂直的刚性反射壁面组成的房角上,Q=8。对于空调系统的送风或回风口,其中Q 的取值参照图 D.1.1。
A/H2·m
图D.1.1 指向性因素Q 查算图
图 D.1.1 为以f√s。 出风口位置及声源对听者的辐射角为函
数的指向性因数Q 查算图;矩形风口:√ S。=√BH (其中B 和
H 为风口的长和宽),圆风口 √S。=D(D 为直径);I: 房间中央(突出部分,或自由空间); II: 墙(顶棚)中央; II: 墙角;
IV: 三面交角上。
D.1.4 倍频带声压级合成A 声级计算
实际的生活生产环境中的噪声为宽频带噪声,而极少纯音噪声。当噪声源为纯音噪声时,可采用D.1.1~D.1.3的方法计算室内噪声级。当噪声源为宽频带噪声时,宜采用倍频带声压级合成 A 声级的计算方法,将室内噪声倍频带声压级计算为室内噪声级, 便于与相关噪声评价标准进行比较。
设各个倍频带声压级为Lp,, 那么A 声级由式( D.8) 计算。
(D.8)
Lpi.——第i 个倍频带的声压级,采用式( D.1) 对各倍频带分别进行计算,单位为dB;
△L—— 第i 个倍频带的A 计权网络修正值,单位为dB; N ——总倍频带数。
中心频率为63Hz~16000Hz 倍频带的A 计权网络修正值见表
D.1.1。
表 D.1.1 A 计权网络修正值
D.2 基于单值评价量的计算方法
D.2.1 当噪声源产生的声压以 A 声级表示时,可采用以下的室内噪声计算方法。
室内噪声为经室外传播进入室内的噪声和室内噪声源发出的噪声叠加而成,可根据式( D.9) 计算得到:
(D.9)
LA——经室外传入室内的噪声和室内噪声源产生的噪声叠加而得到的室内噪声级,单位为dB;
L′A——经室外传入室内的噪声级,单位为dB;
L "A——室内噪声源产生的噪声级,单位为dB。 D.2.2 经室外传播进入室内的噪声计算
经室外传播进入室内噪声由式( D.10) 计算得出:
(D.10)
LA,out ——室外噪声级,单位为dB;
Re——外围护结构有效隔声量。当外围护结构为单一构件时,有效隔声量为该单一构件的计权隔声量+交通噪声频谱修正量。当外围护结构含一种以上的构件时(例如包含墙体和外门窗),可采用式( D.11) 计算组合构件的分频隔声量,单位为dB。 计算出组合构件倍频带分频隔声量后,采用《建筑隔声评价标准》 GB/T 50121-2005 的方法确定组合构件的计权隔声量和交通噪声
频谱修正量。外围护结构组合构件的有效隔声量为组合构件的计权隔声量+交通噪声频谱修正量。
A——采用材料降噪系数计算的房间内的总吸声量,由式 (D.12) 计算得到,单位为平方米。
(D.11)
Rw, 房间外围护结构上第i 个构件的计权隔声量,单位为dB;
Cr,; 房间外围护结构上第i 个构件的交通噪声频谱修正量,单位为dB。
(D.12)
CNR,;— 房间内第 i 个表面的降噪系数 (NRC), 为材料在250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz测得的吸声系数的平均值, 算到小数点后两位,无量纲数;
D.2.3 室内存在噪声源时产生的室内噪声计算
当室内存在噪声源时,需予以考虑,其对室内预测点产生的噪声级可按式 ( D.13) 计算:
(D.13)
LWA,i——声源i 的 A 计权声功率级,单位为dB。
本规程用词说明
1 为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”;
反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”;
反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”;
反面词采用“不宜”。
表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 标准中指明应按其它有关标准、规范执行的写法为:“应按… 执行(或采用)。”或“应符合……要求(或规定)。”非必要按指定的标准、规范执行的写法为:“可参照……”。
引用标准名录
下列文件中的条款通过本规程的引用而成为本规程的条款。 凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规程,然而,鼓励根据本规程达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规程。
《建筑采光设计标准》GB 50033-2013
《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2019
《采光测量方法》GB/T 5699
《声学户外声传播衰减》GB/T 17247
《声学声压法测定噪声源声功率级反射面上方采用包络测量表面的简易法》GB/T 3768-2017
《民用建筑隔声设计规范》GB 50118
《建筑隔声评价标准》GB/T 50121
《城市居住区热环境设计标准》 JGJ 286-2013
《城市夜景照明设计规范》JGJ/T 163
《环境影响评价技术导则声环境》HJ 2.4
《环境噪声与振动控制工程技术导则》 HJ 2034
《声屏障声学设计和测量规范》 HJ/T 90-2004
广西壮族自治区工程建设地方标准建筑环境数值模拟技术规程
条文说明
1.0.1 为规范规划及方案报建、绿色建筑评价及建筑性能化优化等模拟分析结果,在总结已有的数值模拟基础研究、实践经验的基础上,编制本规程。
1.0.2 说明本规程的适用范围。
3.0.1 明确建筑环境数值模拟应选用可靠的计算方法或计算程序,以减小因选用不稳定的计算方法或计算程序造成的计算结果错误或偏差,使计算结果具有可比性。
3.0.2 论述了建筑环境数值模拟中几何模型建模和简化的通用原则。对于不同的建筑环境数值模拟类型,在对应章节中还包括满足其特殊性的具体的规定。
4.1.1 规范模拟流程对准确把握好研究对象主要特性以及提高结果正确性、保证可重现性,具有重要作用。本条文对通用的CFD 模拟流程作出了说明。
1 了解项目需求,确定模拟目的,有助于在数值模拟工作中有的放矢,解决数值模拟中的主要问题,对次要和影响不大的要素进行简化,使模拟结果较为准确可靠的同时,工作量和工作周期可满足工程上的要求。
2 合理大小的建模域应反映出模拟对象自身特征,符合模拟目的,能反映出周边其他主要影响因素,忽略不必要的细节因素。 从而可以减少建模工作量,保证计算所需要的精度。此外,确定建模域是进行模拟建模,以及确定计算域的基础。
3 合理大小的计算域有利于保证计算所需要的精度的同时, 缩短计算时间使其达到工程所要求的时间进度。
4 根据确定的计算域和建模域,构建几何模型,简化不必要的细节,反映最主要的几何特征。
5 划分网格的基本原则是,根据物理模型的特征和拟选用的湍流模型构建网格,对物理量梯度大的区域加密网格。例如:物理模型若是长方体为主,可采用结构化网格,若物理模型以曲面为主,可采用非结构化网格;某些湍流模型本身也对网格提出了
要求,如采用 k-ε 模型时,还应基于壁面函数对近壁网格进行处理;对大空间射流送风的,应当在射流范围内增加网格密度。某些软件具备网格检查功能的,应将网格导入求解器并执行网格检查,确认各边界的网格情况。目标建筑或对象模型的网格应至少小于其定型尺寸的1/20,对软件自动生成非结构化网格的,不应出现负体积单元。
6 合理的边界条件是指准确反映客观实际的边界条件或合理简化反映主要问题的边界条件。物性参数主要是指计算域内流体的物性参数,以及固体的热物性参数等,这些物性影响到流动、 传热、传质等过程的模拟准确性,应根据模拟案例的具体情况进行设置。计算流体动力学及计算传热学中材料的物性参数通常包括密度、粘度(绝对粘度或运动粘度)、比热、导热系数、热膨胀系数、泊松比(针对固体)、杨氏模量(针对固体)等。此外,对于非稳态问题,其结果与初始条件密切相关,应根据模拟案例合理设置初始条件。
7 根据模拟目标、流场特征、物理模型特征选取合适的湍流模型。建议选择经过大量工程检验的,普遍而广泛使用的湍流模型。
8 其他必要的控制参数包括迭代次数、收敛性判定条件、物理量监测空间位置等,非稳态计算还应设定计算时间和时间步长。 应以保证模拟结果的精度为目标进行设定。
9 模拟计算主要时根据选用适当的求解器对模拟案例进行求解。对于不同的工况、湍流模型、网格类型等,不同的计算软件有不同的求解器,应选择适当的求解器对模拟案例进行求解。 此外,随着计算技术的发展,推荐在工程上使用带有计算机并行
求解技术的求解器,以提高求解效率和减少计算时间。
10 模拟结果分析和结果报告编制时数值模拟工作的重要环节,通过恰当的分析,使模拟结果可读、可理解,使数值模拟结果真正地为工程设计和研究提供有价值的参考。
4.1.2 计算流体力动学( CFD) 方法是建筑风环境模拟中的主要计算方法,应用于建筑室内外通风、机械通风等模拟之中。当采用计算流体动力学方法求解流动问题时,计算机将对一系列方程进行求解,包括质量方程、动量方程、连续性方程等。在采用迭代法对方程求数值解的过程中,通常每一次迭代都使数值解更接近目标值,而残差则用于表达每次迭代时数值的变化情况。流场的残差是判断计算是否收敛的必要性判据而非充分性判据,对具体流场而言,还需观察流场中关键点的数值是否已经稳定,以及流场的质量和能量是否接近守恒。
4.2.1 说明了室外风环境模拟几何模型的建模原则。
建模域的范围参考了以下文献:
(1)《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T 229-2010 第5.4.2条条文说明中关于模型再现区域的说明。
(2)《绿色建筑评价技术细则2015》中对第4.2.6条的说明中,关于模型再现区域的说明。
(3)《Best Prectice Guideline for The CFD Simulation of Flows in The Urban Environment》 COST Action 732中第5章。
(4)《AIJ guidelines for practical applications of CFD to
pedestrian wind environment around buildings》第3.2节。
对于室外风环境模拟而言,网格尺寸通常较大,从1米至数米不等,因此对于尺寸较小的灌木、构筑物等,可进行简化和忽略。
当需要评估高大乔木对室外风环境的影响时,需要专门的树木模型和模拟方法,此部分内容需参考专门的研究文献。
4.2.2 根据现行行业标准《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T 229-2010 第5.4.2条条文说明,建筑上方计算区域要大于3Hmax, 即考虑模型的最高高度为Hmax后,计算域的高度不应小于4Hmax。
根据《民用建筑绿色设计规范》JGJ/T 229-2010第5.4.2条条文说明,以目标建筑(群)为中心,半径5Hmax 范围内为水平计算区域。
根据《绿色建筑评价技术细则2015》第4.2.6条条文说明扩展,在来流方向,建筑前方距离计算区域边界要大于2Hmax, 建筑后方距离计算区域边界要大于6Hmax。
根据《绿色建筑评价技术细则2015》第4.2.6条条文说明扩展,建筑迎风截面阻塞比不应大于4%。
当进行建筑室外风环境评价时,计算域除应满足以上计算域设置要求外,还应涵盖全部用地红线范围。
4.2.3 网格的划分是模型计算的关键,网格质量的好坏对模拟结果至关重要,直接影响模拟结果的精度、可靠性以及模拟过程的稳定性和收敛性。
近地面摩擦是对人行区速度场的影响因素之一,增加近地面网格有助于结果精度的提高。建筑的每一边人行区1.5m 或 2m 的高度应划分10个网格以上,重点观测区域要在地面以上第三个网
格和更高的网格以内。
尽管计算机的硬件和软件技术都已经有了进步,但CFD 计算的网格容量仍然有限,因此在网格划分时要进行局部加密,将网格尽量密集的构建在目标建筑周围,而离目标建筑越远的地方, 则网格应当越疏松,从而可以在有限的网格数量下,尽可能的提高目标建筑周围的计算结果的精度。
尽管建筑的形状各异,但大多数建筑是以长方体形式存在的, 因此这里推荐采用结构化的网格,这种网格有助于计算的收敛, 也有助于提高计算的精度。对于形状不规则的建筑,也可采用非结构化的网格。
4.2.4 室外风模拟采用的夏季和冬季的风向和风速参数由广西壮族自治区气象服务中心根据历年气象数据统计。
自然界的风速在高度方向上呈现出渐变的梯度分布,如下图所示。地面气象站报告的测量风速一般为10m或15m 高度处风速;
上图所示的风速梯度分布符合幂指数分布规律,指数a 在梯
度高度δ内保持不变,而δ取决于地面条件,即:
V—高度为Z 处的风速,m/s;
V₀—基准高度 Z₀ 处的风速,即气象观测点高度处风速,m/s, 一般取10m 或15m 处;
A—指数定律中的系数,幂指数 a 取决于地面条件。风速梯度分布幂指数根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012第8.2.1 条文说明进行取值。
当有实测数据时或其他更接近模拟对象风环境数据可供参考时,也可依据实测结果作为边界条件,但应提供相关证明文档。
4.2.5 建筑室外风的流动一般属于不可压缩、低速湍流。湍流模型的选择是风环境模拟的重要工作之一,通常 CFD 软件都配有多种湍流模型,标准 k-ε 模型是最常见的工程用计算模型,它适用于较大雷诺数、低旋、弱浮力流动,计算成本低,在数值计算中波动小,精度高。但是标准k-c 模型本身具有缺陷,耗散性过强, 尤其是在对建筑背风面涡流的反映上,与真实值偏差较大。大量学术研究和实验数据表明,标准 k-c 模型运用于室外风环境模拟的误差较大,不宜采用。宜采用更加精确、但对计算机硬件资源要求较高的其他优化的模型。例如RNG k-e 模型、LES 模型、DES 模型。随着计算机技术的发展,尤其是近年来多核CPU 技术和存储技术的提高,多线程并行计算已经能够在工程允许的时间跨度内实现高精度模型的计算。因此这里推荐采用更高精度的模型。
4.2.6 地面走道一般为人行区,因此地面+1.5m 高度平面为重点参考平面之一;如建筑有屋顶花园、空中连廊等其他人行区,这些地方的地面+1.5高度处的平面也应作为参考平面考虑。
4.3.1 建筑能否获取足够的自然通风与建筑室内空间布局、外窗通风开口位置及大小等密切相关,其自然通风模拟结果可用于判断自然通风效果是否达到相关标准的规定。室内自然通风模拟可根据需要选择多区域网络法或计算流体动力学 ( CFD) 方法进行模拟计算。
4.3.2 室内自然通风模拟以室外自然通风对建筑外围护结构自然通风洞口的作用为基础。根据是否同时进行室内外联合模拟,分为室内外联合模拟和分步模拟方法。
4.3.3 对于建筑室内空间较多,不关注室内的物理量分布的情况下,并且室内陈设对气流组织不产生显著影响的,可以采用多区域网络法进行自然通风的模拟计算。多区域网络法可采用 Contam,ESP- r, EnergyPlus 等软件。
4.3.4 对自然通风模拟而言,通风口大小、启闭、室内障碍物对经过的影响最为显著。尤其是对自然通风效果进行检验性模拟时, 一些通风未达标的建筑空间,由于构建了大于实际情况的通风口, 导致计算结果失真。同时,为了使不同的模拟操作者的模拟结果之间的可比性,规避建模过程中的随意性,尤其是针对检验性模拟须客观反映图纸设计现状,需对此进行统一规定。
对公共建筑,当建筑门窗开闭情况未特别注明时,室内的内
门按开启进行建模,对常闭防火门按关闭进行建模;对外窗按开启进行建模;对通往室外阳台、屋顶花园的门按关闭进行建模; 对商业建筑及办公建筑的一层入口大厅,外门按50%开启率建模 (如有实测数据时应按实测数据进行设定);
对住宅建筑,户内的门、窗按开启进行建模,户内与楼道之间的外门按照关闭进行建模;
对工业建筑,厂区所有的窗和门均按开启建模,工业建筑内的办公隔间可不建模。
不同类型的建筑内均有多种功能的门和窗、门的相关设置对建筑通风效果的影响显著,建筑的开窗形式多样性较多,有平推窗、上悬窗、推拉窗等,每种窗型的实际可通风面积并不等于窗洞面积,当平开门窗、悬窗、翻转窗的最大开启角度小于45°时, 通风开口面积按外窗可开启面积的1/2计算。
另一方面,现代商业建筑或办公建筑的一楼入口大厅,一般设定为转门、双层门斗、自动移门等类型,如有相应数据说明开启率时,参照相应数据;无相应数据时,统一按照50%开启率对入口门进行建模。
4.3.5 多尺度是指根据实际需要对计算域内建立不均匀网格,对主要计算区域进行网格加密,对一般计算区域进行适当放大,且网格过渡比应小于2以确保结果准确性。
4.3.7 宜采用标准 k-e 模型、RNG k-ε 模型、LES 模型或其他更高精度的模型或商业软件推荐的模型。
室内自然通风计算的Re 数较高,标准k-ε 模型的适用性略强, 因此相对于风环境模拟这里适当放宽了对k-ε 模型的选取。
4.3.8 当采用CFD 方法进行室内自然通风模拟时,室外气象边界条件参考本规程附录A 选取;当采用分布模拟法或者网络法时, 室外风环境模拟得到的结果作为室内通风模拟的边界条件。
4.3.9 一般小空间建筑室内即使存在热源,产生的热压压差也远远小于风压,因此可以忽略不计。对于高大空间,设置了本条文。
围护结构的传热应贴付设置在围护结构上,以第三类边界条件为宜,室外墙壁温度应采用室外综合计算温度。
室内热源一般包括人体、照明、设备。人体和设备发热宜作为第二类边界条件贴付在人行区地面 ( W/m²), 也可作为地面上方1.5m 处的空间均匀发热( W/m³)。照明发热宜根据合理的比例同时设定于地面高度和灯具高度。人员作为特殊的边界,其发热量可按《民用建筑绿色性能计算标准》JGJ/T 449-2018附录C 的规定取值。
透明围护结构的传热宜拆分为两部分,太阳辐射转换成的玻璃温升和辐射得热,辐射得热设定难度较大,可将总得热量转化为室内空间的均匀空间发热 ( W/m³)。
其他边界条件应以准确反映客观实际为原则进行设定。
4.4.3 重点针对封闭空间的室内机械通风模拟和空调采暖模拟。 对自然通风+机械通风的混合通风模拟,除机械送风口的边界条件设定可参考本章节外,其他均与自然通风相同。可参考4.3节相关规定。
4.4.5 空调环境的室内热环境模拟主要是观察室内温度分布、气
流组织等室内微观情况,网格太大会忽略室内细节。对于梯度变化大的区域,网格过粗一方面可能导致计算不收敛,另一方面也可能导致在结果展示时无法正确捕捉物理量的变化,因此要求加密网格。
“大空间”一般指公共建筑中的厅堂、体育场馆等空间。这类大空间通常都有声学和通风等多方面的要求。一般将房间容积不小于500m³的空间定义为大空间。
4.4.6 室内机械通风模拟一般采用混合通风模式,流场雷诺数较高时,宜使用RNG k-c、零方程、LES 或k-c 等模型求解。
RNG k-ε 模型条缝送风与喷口送风等高雷诺数流场求解中比较合适,LES 经证明,在大多数模拟中均具有较高的精度,因此通用性较高,能在多种情况下使用。
室内采用置换通风或者地板送风时,流场雷诺数较低,宜使用k-@ 模型、k-@SST、LES、或零方程模型求解。
在置换通风等低雷诺数送风形式的求解中,k-@ 系列模型具有较高的精度,且无需进行壁面函数的处理。
4.4.8 送风口边界条件应真实反映实际情况,可根据模拟目的及模型特征进行合理简化,以不影响主要模拟结果为原则进行。
根据ASHRAE RP-1009报告及《室内空气流动数值模拟》, 对于屋顶安装的圆形及方形四面出风散流器推荐使用盒子方法或者使用N 点风口模型方法进行简化。对旋流风口推荐采用N 点风口模型方法进行简化。盒子模型是将送风口简化为长方形的盒子, 盒子的边界一般到达射流的主流区域,而出风参数由实测数据或者经验公式计算得到。N 点风口模型方法针对射流的主要特征方
向将风口划分为若干个小风口,分别设定风向与动量,能够对结构比较复杂送风口进行简化。
4.4.10 室内热环境模拟的主要参数是温度和速度,这是进一步分析热舒适性、空气龄等的依据,也是空调环境运行效果评估和优化的依据。为此空调环境模拟目的以模拟结果的温度场与速度场为主要内容。根据分析需要
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