闡述綠色建筑的CFD技術(shù)

人類文明發(fā)展至今，一直是人和自然的抗?fàn)幒凸泊娴臓顟B(tài)，隨人類認(rèn)識(shí)水平的提高，和諧共生成為人類新的目標(biāo)，特別是在自然環(huán)境日益惡化的今天，綠色環(huán)保已成為人類的共識(shí)。建筑作為人類的居所，重要性不言而喻，綠色建筑因此也應(yīng)運(yùn)而生，如何在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)能、節(jié)電，節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的空間，成為人類重要的研究課題。

綠色建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，包括選址、功能設(shè)計(jì)、資源利用、節(jié)能設(shè)計(jì)、綠化設(shè)計(jì)、綠色建材運(yùn)用、水環(huán)境設(shè)計(jì)、風(fēng)環(huán)境設(shè)計(jì)、光環(huán)境設(shè)計(jì)、聲環(huán)境設(shè)計(jì)等。在綠色建筑構(gòu)建全過(guò)程內(nèi)，需要對(duì)建筑設(shè)計(jì)、建筑性能等多個(gè)參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算，主要包括建筑室內(nèi)外風(fēng)場(chǎng)的模擬計(jì)算、建筑能耗模擬計(jì)算、熱島強(qiáng)度模擬等。自從1974年CFD技術(shù)被首次應(yīng)用于空調(diào)設(shè)備工程模擬空氣流動(dòng)以來(lái)，CFD技術(shù)進(jìn)人建筑領(lǐng)域已有幾十年歷史，經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的成熟為CFD技術(shù)的飛速進(jìn)步提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)�，F(xiàn)今的CFD軟件已經(jīng)向大型化、精確化、模塊化、多領(lǐng)域化方向發(fā)展。所以，在綠色建筑設(shè)計(jì)內(nèi)容中，CFD技術(shù)可以對(duì)其中的多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行模擬。

建筑室外風(fēng)環(huán)境作為綠色建筑的重要組成部分，近年來(lái)備受業(yè)界關(guān)注，良好的建筑室外風(fēng)場(chǎng)不僅可以營(yíng)造安全、舒適的建筑風(fēng)環(huán)境，利于污染物的排放，避免二次風(fēng)的出現(xiàn)。

某建筑群季風(fēng)影響下風(fēng)速云圖

某建筑群附近空氣齡仿真云圖

某區(qū)域污染物在季風(fēng)影響下擴(kuò)散模擬

借助CFD的幫助，能夠在建筑設(shè)計(jì)中提供一種基于氣候的思維方法，在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐時(shí)，以更加開(kāi)闊的視野對(duì)建筑進(jìn)行客觀分析與效果預(yù)測(cè)，針對(duì)特定的建筑風(fēng)環(huán)境條件下建筑場(chǎng)地、技術(shù)和形態(tài)布局的研究，形成一種系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)體系。

綠色建筑同樣也強(qiáng)調(diào)室內(nèi)環(huán)境,業(yè)界的主流思想是想在內(nèi)外部環(huán)境之間爭(zhēng)取一個(gè)平衡的關(guān)系,而對(duì)內(nèi)部環(huán)境,即對(duì)健康、舒適及建筑用戶的生產(chǎn)效率,表現(xiàn)出不同的需求。在建筑功能設(shè)計(jì)階段，可以用CFD技術(shù)模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙霧的擴(kuò)散情況，幫助建筑師在較難確定煙霧走向的復(fù)雜空間里合理安排疏散交通;在節(jié)能設(shè)計(jì)中，可以利用CFD技術(shù)模擬建筑室內(nèi)通風(fēng)、溫度等指標(biāo)，從而用最低能耗滿足人們所需的舒適空間。

某房間空調(diào)設(shè)備仿真分析(考慮日照)

不同戶型空氣齡仿真對(duì)比(右側(cè)戶型好，空氣新鮮)

某圖書(shū)館不同通風(fēng)口位置布置下火災(zāi)狀況模擬

某廠房火災(zāi)仿真分析某車站火災(zāi)仿真分析

在建筑內(nèi)外的流場(chǎng)研究中，CFD作為有力的工具正在逐步改變傳統(tǒng)研究方法和實(shí)驗(yàn)手段，但是作為一項(xiàng)技術(shù)快速發(fā)展過(guò)程中的數(shù)值模擬計(jì)算，人為因素及模擬過(guò)程的不規(guī)范化可能導(dǎo)致巨大的模擬結(jié)果反差。因此，我們要對(duì)CFD有更全面的認(rèn)識(shí)，積極開(kāi)展綠色建筑CFD研究，準(zhǔn)確把握CFD的應(yīng)用準(zhǔn)則和操作技巧，只有這樣，才能讓CFD在建筑室外風(fēng)場(chǎng)研究領(lǐng)域發(fā)揮盡可能大的作用，進(jìn)一步高效準(zhǔn)確地指導(dǎo)綠色建筑項(xiàng)目的發(fā)展。