当前位置： 德黑兰 >> 德黑兰建筑 >> 文献研读分享干热气候下城市形态对降低冷
文章主旨
在炎热干旱气候的城市地区，给建筑物降温会给能源系统带来巨大的负荷。在城市能源研究中，越来越多的趋势是认识到与建筑能源性能相关的城市设计变量和参数。在本研究中，引入了一种新的方法来研究城市形态对降低冷负荷和增强通风潜力的影响，方法是在德黑兰一年中温暖的六个月里，在四个主要部分研究被不同城市形态包围的高层建筑(目标建筑)，包括:(1)生成个考虑三个参数(城市密度、城市建筑形式和城市格局)的城市案例研究，并基于一种技术即“建筑模块化单元”对德黑兰的城市形态进行建模；(2)建筑物周围风流的CFD模拟的验证研究；(3)计算目标建筑物屋顶的平均冷负荷和风流；(4)调查具有最低冷负荷和最高通风潜力的十六种最佳城市配置。结果表明，城市形态对建筑能耗有显著影响，与典型形态相比，冷负荷降低10%以上，通风潜力提高15%以上案件。这项工作还为建筑师和城市设计师提出了设计解决方案，基于个配置中的前个，以改善城市地区建筑的能源性能和通风。
研究数据和方法
研究区选在德黑兰，德黑兰是一个特大城市，是德黑兰省和伊朗的首都，位于北纬35.69度，东经51.42度，平均海拔米。气候条件是所谓的主要半干旱气候，冬季寒冷(1月最低-10℃)，夏季炎热干旱(7月最高40℃)，年相对湿度为41%，年降雨量为毫米。
研究基于“BMC”的城市形态建模要对一个城市的城市形态进行建模，需要考虑所有影响的物理参数。为了考虑影响参数，应识别城市不同部分的相似性，并将其归类为具有相似形态属性(如紧密度、几何形状或形式)的区分邻域。主要参数有：城市密度，城市建筑形态和城市格局。
本研究采用解析方法对冷负荷和风流的数值模拟进行了验证。冷负荷的计算同时考虑了显负荷和潜负荷。计算出的冷负荷受建筑物外表面(墙、屋顶、地板、窗户、天花板等)的热传递影响。
为了便于模拟过程并限制模拟的次数，需要输入诸如边界条件、内部负荷、通过窗户获得的热量、自然通风、渗透等。使用恒定值和时间表进行调整，以简化所有案例研究中冷却负荷和风流模拟的计算过程。
本研究采用了几个工具，如Rhinoceros?andGrasshopper?。这些工具被连接在一起，分别模拟所有个案例研究中的冷却负荷和风流模式。
研究结果及重要图表
图1左:不同城市密度半年平均冷负荷模拟。右:不同城市建筑形态半年平均冷负荷模拟。
图2左图:不同城市模式半年平均冷负荷模拟。右:根据城市密度和城市格局计算的六个月总平均冷负荷。
图3左:计算流体动力学模拟的平均风速大小，以六个月的城市密度表示。右:根据计算流体力学模拟，六个月内城市建筑形式的平均风速大小。
图4左:根据六个月的城市格局，计算流体力学模拟得出的平均风速大小。右:在所有六个月中，根据城市密度和城市模式计算的总平均风速。
图5在四种城市模式和城市建筑形式中选择最佳城市配置。
图6左:最佳城市配置ACL和冷负荷对比，右:最佳城市配置AWS和风速对比。
图74月最佳城市配置的风速等值线。
图8左:研究三个参数的前例统计。右:每个城市建筑形式类别的前35个案例中的一些有效案例
文章成果
本研究和最佳城市形态几何分析结果的一些重要结论和建议，有可能在早期设计中应用，如下所示:
城市密度方面
调查的结果如下：
?HCD出现在所有六个温暖月的最小城市密度和平均冷却需求的城市配置中。
?HCD最大降幅出现在6月份，与最小城市密度(.39×千瓦时)相比，最大城市密度(16.66×千瓦时)下降了4.5%。
?与最小城市密度情况(1%相当于3.11×千瓦时)相比，中等、标准、平均和最大城市密度情况下的平均HCD减少量分别为0.2%、0.3%、1.8%和3.9%。
?LVP出现在所有六个温暖月的最小城市密度和平均通风潜力的病例中。
?最大城市密度案例显示风速增加了15.2%.
?与LVP相比，中等、规范、平均和最大城市密度情况下的平均风速分别增加了10.6%、10.9%、13.9%和14.1%(最小城市密度情况下为2.74米/秒)。
推荐的建议：
?基于更高的城市密度(标准和最大城市密度在前名中有61个案例)来设计新建的街区和建筑，因为更高的城市密度参数(场地覆盖和高度)会降低处于炎热干旱气候中的街区内建筑的冷负荷。
?考虑正常建筑密度(50-60%的场地覆盖率)，在这种情况下，所有的邻近建筑都应该是低层建筑，考虑场地覆盖率和城市密度参数中高度之间的关系。
不推荐：
?设计城市密度低的街区，因为在最小和中等城市密度范围的情况下，冷却需求明显更高。
?在炎热干旱的气候下设计大型私人开放空间，以满足人均标准绿地的要求(根据一个街区的规定)，最好将每个街区的开放绿地视为公共场所，并减少私人开放空间面积。
城市建筑形态方面
调查的结果如下：
?HCD出现在8、7月份有CY城市建筑形态的病例，4、5、9、6月份有L城市建筑形态的病例，平均降温需求。
?HCD降幅最大的是4月份，与城市建筑形式(.59×千瓦时)相比，城市建筑形式减少了8.2%(13.01×10千瓦时)。
?与使用L城市建筑形式的配置相比，使用CY、C和U城市建筑形式的情况下的平均HCD减少量分别为0.4%、2.3%和3.9%(1%相当于3.46×千瓦时)。
?LVP出现在所有6个温暖月和平均通风潜力为U的城市建筑形式的病例中。
?与LVP城市建筑形式(2.21米/秒)的情况相比，采用CY形式建筑的城市配置在9月份显示出10.8%的风速增加(0.23米/秒)。
?与U型建筑的最低通风潜力(2.81米/秒)相比，L型、CY型和U型城市建筑形式的平均风速分别增加了6.8%、8.3%和7.4%。
推荐的建议：
?使用最佳城市配置中的高效L型布局(16个和前35个)，或至少在早期阶段设计整体建筑规划的类似形式(尽管L型建筑的月平均冷却负荷高于所谓的高效，但经过一些考虑，它可能被用作建筑设计的基本形式(在前名中观察到20个L型案例))。
?考虑建筑物东侧的建筑平面图中的推拉(如果根据建筑师的想法需要的话)，因为结果显示东侧有空单元的情况下，冷却负荷显著降低。
不推荐：
?使用CY形式的建筑作为街区的唯一形式；前名中只有5个纯庭院案例。此外，CY型建筑的平均冷负荷高于其他分析形式。然而，这些情况下屋顶的平均风速远高于其他情况(在设计庭院建筑的情况下，需要对每种情况进行更深入的调查)。
?设计具有大面积外表面和立面的模板，因为有可能通过表面进行高传热，从而产生更高的冷却负荷。
城市格局方面
调查的结果如下：
?除了5月份HCD出现P02病例外，其他月份P03病例均出现HCD。
?HCD降幅最大的是6月，3与P03的城市配置相比，P01的案例减少了10.2%(39.×10千瓦时)。
?与P03的情况相比，P04、P02和P01的城市配置平均HCD减少量分别为3.7%、2.3%和6.8%(1%相当于3.31×千瓦时)。
?在所有六个温暖的月份中，LVP出现在城市模式四的病例中，而在LVP平均水平。
?P02上的案例显示，与P04的城市配置(3.15米/秒)相比，6月份的风速增加了4.6%(0.14米/秒)。
?P03、P02和P01的LVP值分别比P04病例的最低通气量(2.90米/秒)增加了3%、4.5%和0.09%。
?建议在建筑物周围设计较密集的街区，街道宽度较低(新建街区的高宽比为12或更高)。
?考虑H/W为6至8的城市街道和天篷，在没有空气污染问题的城市中，通过开口进行自然通风的潜力最大(在本研究中，考虑到德黑兰的严重空气污染，假设主开口关闭)。
不推荐：
?考虑空气污染，在炎热干燥的气候环境中设计独立建筑(当氢/水比低于12时，通风潜力显著降低)。
?将建筑视为一种不连贯的形式，并在西侧靠近可能的周围街道的地方放置空置的单元
(建议每个砌块的最小质量和空隙)。
一般建议：
?建议建筑师和城市设计师使用“建筑模块化单元”作为一种技术来控制不同设计问题中的冷却需求和通风潜力。然而，数据库的结果(布局和?图表)也可以作为设计师的参考，通过调整他们在早期设计的城市形式，以最佳的配置。
?在伊朗，应用国家建筑规范中建议的开窗在降低冷却负荷方面是有效的，但是，应该进行进一步的研究来优化高层建筑中的开口。
?该系统中的进气舱口应位于建筑中心线0.1w至0.6w(w为目标建筑的宽度)处。然而，需要进一步研究来设计这种主动-被动通风系统，以最大限度地提高工艺效率。
小编说：
这篇文章是KavanJavanroodia,MohammadjavadMahdavinejad,VahidM.Nik发表在《AppliedEnergy》期刊的文章。本文的研究为建筑师和城市设计师提出了设计解决方案，可以用于改善城市地区建筑的能源性能和通风。
本期文案：唐伟超本期编辑：徐思琦预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇