安徽地区典型城市室外风场分布特征及变化趋势研究

作     者：张国兵 

作者单位：安徽建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程海峰

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：典型气象年 玫瑰图 主导风向 风频 

摘      要：随着城市化进程的不断加快以及新建建筑数量的不断增多,导致人类生存环境乃至居住环境受到破坏,尤其是室外风环境不断受到影响。近年来我国绿色建筑技术得到了不断发展,运用绿色建筑理念去设计时,不可或缺的是进行室外风环境模拟,然而模拟的边界条件是以当地典型气象年不同季节的主导风向及风速为基础。在进行建筑风环境优化时,根据不同地区各季节及全年主导风向去设计,可以使人们有个健康、舒适的居住空间,同时可以降低空调系统能耗。本文主要通过对安徽地区三个代表性城市(宿州、合肥、屯溪)近30年(1989-2018年)的气象数据分析,运用典型气象年法,并绘制玫瑰图,确定各季节及全年主导风向、平均风速、最大风频风向及该风向平均风速,并与规范中室外风向、风速及频率参数对比。其次分析自然气象年(1989-2018年)逐年各季节及全年最大风频及风速变化趋势。最后分析不同季节主导风向对建筑负荷的影响,得到三个不同城市最佳的建筑朝向,并对最佳朝向下的建筑进行负荷分析,结果表明:1.宿州各季节及全年无静风风频;夏季、过渡季及全年主导风向都为东(E),主导风向风速分别为2.18m/s、2.46m/s及2.27m/s,冬季主导风向为东东北(ENE),主导风向风速2.11m/s;各季节及全年最大风频风向分别为东东南(ESE)、东东北(ENE)、西(W)及东东北(ENE)风向,风频值分别为13.1%、18.9%、15.0%及13.7%,风速分别为2.20m/s、2.20m/s、1.60m/s及2.19m/s。与前20年对比近10年,夏季及全年最大风频呈下降趋势,冬季及过渡季最大风频变化趋势不明显。近30年夏季、冬季及过渡季风向变化波动性较大,全年风向变化较为稳定,逐年各季节及全年平均风速整体呈现下降趋势,最大风频各季节及全年整体呈现下降趋势。与规范对比夏季、冬季及全年最大风频风向无变化;夏季及冬季平均风速与规范中统计数值分别减小了18%,32.4%。2.合肥是一个主导风向不明显的城市。夏季、冬季、过渡季及全年都存在静风风频,值分别为10.7%、13.3%、14.4%及13.2%;夏季最大风频风向为南西南(SSW),风频值为9.8%,风速为1.85m/s;冬季、过渡季及全年最大风频风向都为东(E),风频值分别为11.1%、9.8%及9.9%,风速分别为1.80m/s、2.60m/s及2.33m/s。与前20年对比近10年,夏季、过渡季最大风频呈下降趋势,冬季及全年最大风频呈上升趋势;近30年各季节及全年风向变化波动性较大,逐年各季节及全年平均风速整体呈现下降趋势,最大风频夏季、冬季、过渡季整体呈现下降趋势,全年最大风频呈现上升趋势。与规范对比夏季、冬季及全年最大风频风向无变化;夏季平均风速与规范中统计数值相比减小了45.6%,冬季平均风速与规范统计数值相比减小了40%。3.屯溪各季节及全年无静风风频;各季节及全年主导风向都为北东北(NNE),主导风向风速分别为1.46m/s、1.39m/s、1.35m/s及1.39m/s;各季节及全年最大风频风向都为东北(NE),风频值分别为23.0%、24.4%、26.1%及24.7%,风速分别为1.80m/s、1.60m/s、1.75m/s及1.73m/s。与前20年对比,近10年各季节及全年最大风频都呈上升趋势;近30年各季节及全年风向波动性较大,逐年各季节及全年平均风速及最大风频整体呈现上升趋势。与规范对比发生较大变化,其中夏季最大风频风向顺时针发生了157.5°偏移,夏季平均风速与规范中统计相比减小了76.7%;冬季及全年最大风频风向均顺时针发生了67.5°偏移,冬季平均风速与规范统计相比减小了77.11%。4.宿州办公综合楼朝着东方向与东东北方向的冷热负荷指标相比,东方向冷热负荷指标最小,冷热指标分别为129.4W/m、65.52W/m,则宿州地区建筑最佳朝向为东。合肥建筑最佳朝向为东,此时办公综合楼冷热指标分别为145.69W/m、57.04W/m;屯溪最佳建筑朝向为北东北,此时办公综合楼冷热指标分别为118.60W/m、63.96W/m。图[56]表[55]参[64]