绿化措施对小区风环境影响浅析

文章摘要：本文选取了某实际工程项目，采用PKPM-CFD风环境模拟分析软件，分别计算了只有建筑、建筑加灌木、建筑加草地三种工况，分析了绿化对室外风场分布情况的影响，从而为某些初始风速过大的地区，提供了一些室外风环境优化的借鉴方法。

关键词：绿化；室外风环境；PKPM-CFD；模拟优化

0 前言

《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014，针对绿色建筑风环境做出了比现行国标更加严格的要求和评价措施，具体要求如下：

“4.2.6 场地内风环境有利于室外行走、活动舒适和建筑的自然通风。评分规则如下：

1  冬季典型风速和风向条件下，建筑物周围人行区风速低于5m/s，且室外风速放大系数小于2，得2分；除迎风第一排建筑外，建筑迎风面与背风面表面风压差不超过5Pa，再得1分。

2  过渡季、夏季典型风速和风向条件下，场地内人活动区不出现涡旋或无风区，得2分；50%以上可开启外窗室内外表面的风压差大于0.5Pa，得1分。”

在实际绿建评审时，对室外风环境结果的要求比国标更高，一般来说，过渡季和夏季的风速也要求低于5m/s，风速放大系数小于2。

由于模拟人员的专业素质良莠不齐，再加上工期、人员分配等多种原因，模拟评估人员在进行室外风环境模拟分析时，往往只建立建筑模型，而忽略了绿化、道路、水体等对风场分布会造成影响的因素，尤其是绿化，对室外风场的影响非常大。实际上，绿建现行国标以及新国标中，都对建筑场地内的绿化措施有明确的指标要求。若是只建立建筑模型，这种“图省事”的做法，不但不能如实的反映室外风场的真实分布情况，也会造成室外风环境模拟评价只是走过场，不利于绿建行业的良性发展。

另外，考虑到某些工况下的初始风速已经接近或大于5m/s，若是只建立建筑模型，极易造成项目室外风环境的最终模拟结果难以达标，从而不符合绿建国标的相关规定。

基于此背景，建研科技股份有限公司本着求真务实、方便用户的基本思想，研发了PKPM-CFD风环境模拟软件，作为PKPM绿色建筑系列软件之一。PKPM-CFD软件可以基于项目总图，快速方便的建立建筑、绿化、道路、水体等对室外风场有重要影响的因素，也是国内与绿色建筑的国标、省标契合程度最高的风环境模拟软件。

本文选取某实际工程项目，采用PKPM-CFD风环境模拟分析软件，分别计算了只有建筑、建筑加灌木、建筑加草地三种工况，分析了绿化对室外风场分布情况的影响，从而为某些初始风速过大的地区，提供了一些模拟优化的借鉴方法。

1 建筑模型

图1建筑立面图

图2建筑平面图

图1中建立了某实际工程项目模型，为了体现不同的绿化形式对室外风环境的影响，下面将分别以“只保留建筑模型”、“保留建筑模型与乔木”、“保留建筑模型与草地”三种工况进行模拟计算。

为求最大限度的降低非模型因素的影响，三种工况的初始风速、风向、计算域扩大比例及网格大小设置完全一致。

2 初始风速、计算域及网格划分情况

考虑到绿建国标对风速的限值为1.5m高度处风速小于5m/s，对于某些气象统计风速本就接近或大于5m/s的地区较为不利，如东南沿海地区。因此，本文设置初始风速为5m/s这一阙值。

由于风场需要经过一段时间的充分发展，才能更加如实的模拟出项目场地内的风环境分布情况。因此，本文设置的计算域大小为X轴、Y轴和Z轴分别比项目场地区域扩大4倍。

表1 初始风速、计算域及网格划分情况汇总表

3 各工况1.5m高度处风速模拟结果 

   根据图1和图2所示的项目，分别只保留建筑模型、保留建筑+灌木模型、保留建筑+草地模型进行模拟，具体说明如下表。

表2 模拟工况说明

3.1 工况1——“只有建筑模型”工况 

图3PKPM-CFD参照标准界面1

3.2 工况2——“建筑+灌木模型”工况

图4PKPM-CFD建模界面

3.3 工况3——“建筑+草地模型”工况

图5PKPM-CFD专业设计界面

4风速模拟结果分析

为了便于比较分析绿化对风速模拟结果的影响，故在图2~图4中分别框选了4处有代表性的区域。

通过比较图3与图4可以看出，工况1（只有建筑）的场地内风速普遍在4.5m/s~5.5m/s；工况2（建筑+灌木）由于设置了灌木，对风场产生了额外的阻滞作用，场地内的风速普遍比工况1降低了0.5m/s~1.2m/s，尤其是区域1的位置，工况2的风速比工况1降低了约2m/s。

通过比较图3与图5可以看出，工况3（建筑+草地）由于草地的存在，对风场也有比较明显的优化作用，场地内的风速普遍比工况1降低了0.4~0.7m/s，其中草地所在的位置降低最为明显。

下表为三个工况下，区域1~区域4的1.5m高度处风速结果对比情况。

表3 各个工况区域1~区域1.5m高度处风速结果

从表3可以看出，对于区域1和区域2，工况1（只有建筑模型）的风速不符合绿建国标中5m/s这一限值的要求；工况2（建筑+灌木）和工况3（建筑+草地）由于灌木或草地的阻滞作用，1.5m高度处风速有了明显降低，风速放大系数也有了明显改善，而且灌木绿化带比草地绿化对室外风场的改善程度更加明显，符合绿建新国标对风速的规定。 

区域3和区域4在三种工况下均为空地，工况2中由于周边灌木绿化的存在，其1.5m高度处风速也有了较为一定的改善；而工况3中区域3和区域4的风速和风速放大系数并未得到改善，反而有所增加。这是由于工况3中后排建筑附近草地绿化的存在，使得去流方向的风压值有所降低，前后压差变大，项目场地内来流风速才会相应增加。

5结论

PKPM-CFD风环境模拟软件作为PKPM绿色建筑系列软件之一，是国内目前与绿色建筑的国标、省标契合程度最高的风环境模拟软件。本文采用PKPM-CFD软件，通过分别计算只有建筑、建筑加灌木、建筑加草地三种工况，分析了绿化对室外风场分布情况的影响，得出以下主要结论：

（1）目前绿建咨询行业中室外风环境模拟时，只建立建筑模型的方式是不合理的，不能如实的反映项目场地内风场分布的实际情况；

（2）绿化带对于场地内的风场分布影响较大，其中灌木绿化比草地绿化对于优化风场具有更加有效的作用；

（3）项目场地内绿化最有效的方式是合理的搭配乔木、灌木和草地绿化，提高绿地的空间利用率；

（4）对于气象统计风速天然大于5m/s的地区，在进行绿色建筑室外风环境优化时，可以采用增加绿化的方式。

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