黑瞎子岛植物园建筑风环境分析.pdf

第4卷第 1 期 2 0 1 2年 3月 Vo 1 4 No 1 Ma r 201 2 黑瞎子岛植物园建筑风环境分析 ( 1 上海建筑设计研 究院有限公司， 上海2 0 0 0 4 1 ； 2 上海现代建筑设计( 集团) 有限公 司， 上海2 0 0 0 4 1 ) 【 摘要】B I M技术近年来发展迅速， 黑瞎子岛植物园在建筑设计初期就成功地引入 了B I M技术。建筑风环境设 计 中， C F D技 术应用广泛 ， 本文 着重介绍 了 C F D技 术结合 B I M技 术的切入 和应用 ， 并对植 物 园室外风 环境、 室 内自 然通风、 空调流场及热舒适性等进行了模拟计算。根据模拟的建筑风环境动态调整和优化建筑布局和朝向， 优化 建筑布局。同时， 根据 C F D的室内温湿度场计算， 校核植物生长条件需求， 采用局部空气调节以实现节能。 【 关键词】B I M； C F D； 建筑风环境； 热舒适环境； 优化设计 ( 中图分类号】T U 2 4 2 6 ； X 8 2 1 【 文献标识码】A 【 文章编号】1 6 7 4 7 4 6 1 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 7 1 0 5 1工 程 概 况 黑龙江省黑瞎子岛植 物园位于我国东北地 区， 黑龙江省抚远县黑瞎子岛主岛上 ， 黑瞎子岛部分处 于我国的最东方。本工程 为岛上独立植物 园， 建筑 面积约 1 9 2 8 4 m ， 包 括地 上展览 温室 建筑 面积约 9 7 8 4 m ， 地下 附属用房建筑面积约 9 5 0 0 m 。展览 温室用以展示生长在不 同地域和气候 条件 的植物 及其生存环境。 2 地理 与气 象环境 黑瞎子 岛位于 E 1 3 4 。 2 7 ， N 4 8。 1 7 ， 海拔 高度 8 1 2 m， 夏季主导风向为西南风 ， 2 9 m s ， 当地大气 压力为 9 9 4 1 k P a 。 由于地球上各 区域 的不 同纬度 和太 阳方位角 使得其接受太阳辐射热量不 同， 再加上地球 自转 ， 大气环流形成 ， 进而形成地球宏 观气候 ； 而近地面 地区生物的生存 、 人对 自然资 源的利用与开发 、 各 种建造活 动等人 为 因素 影 响等， 影 响 了区域性 生 态 ， 改变 了大气 中各物质 的组成 结构 ， 使局部 气候 状况出现变化 ， 进而形成 了特定地区的微 观气候特 征 。而建筑 的形成受宏 观气候与 区域微 观气候 的 共同作用， 气候差异性在不 同地 区建筑特征上呈现 出一定的多样性 。 J 。 图 1黑瞎子 岛地理位置 展览温室是 由人工控制 的、 展示生长在不同地 域和气候条件的植物及其生存环境 的空问， 而不同 地域和气候条件 下 的植 物要 求不 同的生存 环境。 为此 ， 采用空气调节技术对展览温室 内部环境进行 调节 ， 即通过科学技术手段 ， 以空调 、 采暖、 通风等 技术措施来模拟展览植物原生长地 的温度、 相对湿 度 、 通风状况和 C O 浓度 ， 再造展览植物的原 长地 生态环境 ， 营造植物健康成长 的室 内环境 ， 同时保 证全年公众观园游览 、 学习认识的舒适性。 3 室外风环境 不 同区域条件存在不 同的风环境状况 ， 室外风 【 作者简介】 胡洪( 1 9 8 5一) ， 男 ， 助理工程师。主要研究方向： 建筑工程中暖通空调系统设计 。 黑瞎子岛埴物园建筑风环境分析 7 5 5 剖面风与热环境 新鲜空气从开启的门窗进入 ， 利用热压通风和 风压通风实现 自然通风 ， 排出的空气在 中庭上空汇 合 ， 从顶部可开启天窗拔 出。中庭 天窗 出口空气在 太阳直接辐射作用下温度进一步升高 ， 同时反作用 于出口处 ， 加强 了天窗拔风效果。 从剖面温度分布来看 ， 路面下送风置换式通风 形式取得的效果更为直观 、 更 明显。室 内出现 了明 显的温度分层 ， 梯度十分 明显。下部 12 m范 围内 为人体活动区域， 其温度控制在 2 3 2 6范围内； 这一范围内空气在吸收室内余热余后温度升高、 密 度将小 ， 热空气慢慢上浮 ， 与室外 风一起 汇合从屋 顶天窗导 出。室 内人 体活动 的范围形成 了一个 相 对 的“ 低温空气湖”， 不仅很好地满足了人体的舒适 性需求 ， 同时达到了明显的节能效果 。 6 总结 随着 B I M技术 的逐步发展 ， 其在一些复杂造型 复杂 、 超高层建筑等的应用中越来越受到重视。黑瞎 子植物园在建筑设计初期 就成 功地引入 了 B I M技 术。如今， C F D技术广泛运用于建筑群体风环境、 室 内自然通风 、 室 内空调温度场以及热舒适性计算 ， 这 在很大程度上可以指导建筑总体布局、 建筑朝向以及 室内通风 、 空调系统设计等。在 B I M技术 日益推广 和应用下 ， 本文介绍了在 B I M技术下 ， C F D技术的成 功切入和应用。并对植物园室外风环境、 室内自然通 风、 空调流场及热舒适性等进行了模拟计算。根据模 拟的建筑室外风环境结果动态地调整和优化建筑布 局和朝向， 使建筑摆放充分迎合夏季主导风 向， 强化 室内自然通风。同时， 在暖通设计时， 充分考虑到园 区植物的生长条件和游人的舒适性需要， 采用紧紧对 游人所在 的观赏道路上进行路面送风。同时， 采用 C F D技术对设计方案进行了模拟计算。根据 C F D的 室内温湿度场计算结果来看， 这种设计方案能够满足 植物的生长条件需求 ， 又能保证游人区域的舒适性 ， 同时还起到了良好的节能效果 。 参 考文 献 1 周淑贞等 气象学与气候学 M 第三版 北京： 高等教 育 出版社 ， 1 9 9 7 2 杨柳 建筑气候分析与设计策略研究 D 西安 ： 西安建 筑科技大学 ， 2 0 0 3 3 周 淑 贞， 束炯 城市 气候 学 M 北 京： 气 相 出版 社 ， 1 9 9 4 4 陈飞 建筑风环境夏热冬冷气候区风环境研究与 建筑节能设计 M 北京： 中国建筑工业出版社 2 0 0 9 5 王旭， 孙炳楠 ， 陈勇， 楼文娟 基于 C F D的住宅小区风环 境研究 J 土木建筑工程信息技术 ， 2 0 0 9 ， 1 ( 1 ) ： 3 5 3 9 An a l y s i s o n t h e W i n d En v i r o n me n t o f He i Xi a - z i Bo t a n i c a l Ga r d e n l l ( 1 S h a n g h a i I n s t i t u t e o f A r c h i t e c t u r a l D e s i g n a n d R e s e a r c h ， S h a n g h a i 2 0 0 0 4 1 ， C h i n a ； 2 S h a n g h a i X I A N D A I A r c h i t e c t u r a l D e s i g n G r o u p， S h a n g h a i 2 0 0 0 4 1 ， C h i n a ) Abs t r a c t： B I M t e c h n o l o g y h a s d e v e l o p e d r a p i d l y i n r e c e n t y e a r s a n d i t a l s o wa s s u c c e s s f u l l y i n t r o d u c e d t o He i Xi a z i Bo t a n i c a l Ga r d e n i n e a rly a r c h i t e c t u r a l d e s i g nC FD t e c h n o l o g y i s wi d e l y u s e d i n t h e arc h i t e c t u r a l d e s i g n o f b u i l d i n g wi n d e n v i r o n me nt Th e t h e s i s i s f o c u s o n t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e a p p l i c a t i o n o f CF D t e c h n o l o gy c o mb i n a t i o n wi t h B I M t e c h n o l o gy T h e b u i l d i n g wi n d e n v i r o n me n t o u t s i d e，t h e i n d o o r n a t u r al v e n t i l a t i o n a n d t h e i n d o o r a i r fl o w fi e l d we r e c al c u l a t e d o u t b y C F D s o f t w a r e p a c k a g e A c c o r d i n g t o t h e c o m p u t a t i o n r e s u l t s ， H e i X i a z i b u i l d i n g l a y o u t w a s a d j u s t e d d y n a I n i c l y t o o p t i mi z e t h e d e s i gn Me a n wh i l e，a c c o r d i n g t o C FD c a l c u l a t i o n o f i n d o o r t e mp e r a t u r e a n d h u mi d i t y fi e l d s a n d c h e c k i n g t h e c o n d i t i o n s o f p l a n t g r o w t h n e e d s ，t h e l o c a l a i r c o n d i t i o n i n g t e c h n o l o gy wa s u s e d t o s a v e e n e r g y Ke y W or d s： BI M ；CF D ；Bu i l di ng W i n d En v i r o n me n t ；Co mf o r t a b l e Th e r ma l En v i r o n me n t ；Op t i ma l De s i g n