鄭 曉，周 華，葉 蕓，高 杰，高家緒（.寧波華聰建筑信息科技有限公司， 浙江 寧波 35000；.寧波市江北開發(fā)投資集團(tuán)有限公司， 浙江 寧波 35000）

隨著社會(huì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，人們對(duì)所居住空間的建筑物理環(huán)境(風(fēng)、熱、光、聲等)日益重視[1]，營(yíng)造一個(gè)良好的住宅區(qū)建筑物理環(huán)境，提高建筑功能質(zhì)量，創(chuàng)造宜居環(huán)境至關(guān)重要。如何處理好建筑與建筑物理環(huán)境的關(guān)系，是所有設(shè)計(jì)師面臨的新課題[2]。

本文以海南省三亞市某住宅小區(qū)為例，采用計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）技術(shù)研究該住宅區(qū)的建筑物理環(huán)境，包括日照、風(fēng)環(huán)境、熱環(huán)境、環(huán)境噪聲等。通過(guò)對(duì)該住宅區(qū)建筑物理環(huán)境的模擬分析，預(yù)測(cè)其交付使用后的建筑物理環(huán)境狀況，評(píng)價(jià)其規(guī)范性、合理性，并為設(shè)計(jì)師改善平面布局、調(diào)整設(shè)計(jì)思路提供參考依據(jù)。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于海南省三亞市迎賓路中段，地理位置優(yōu)越，交通方便，自然環(huán)境條件獨(dú)特，規(guī)劃總用地面積 66 702.97 m2。在設(shè)計(jì)中充分利用地塊優(yōu)勢(shì)，將河畔景觀、社區(qū)、山體緊密融為一體，再加上景觀、道路、綠化細(xì)膩的雕琢，適合開發(fā)出一個(gè)環(huán)境優(yōu)美、高品位的度假社區(qū)。

本文采用 CFD 技術(shù)，對(duì)項(xiàng)目建筑物理環(huán)境進(jìn)行模擬分析。

2 模擬與結(jié)果分析

2.1 模型建立

采用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)建立模擬分析模型，可以避免模擬軟件建模能力的局限性。根據(jù)模擬需求，建立合適準(zhǔn)確的模擬分析模型，可使模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確?；?Revit 軟件建立的分析模型，可與 Ecotect、Phoenics、Cadna/A 等模擬分析軟件無(wú)縫對(duì)接，根據(jù)不同模擬類型導(dǎo)出對(duì)應(yīng)格式的文件，實(shí)現(xiàn)一人建模，全員共享模型。模擬分析模型如圖1 所示。

圖1 模擬分析模型

2.2 日照模擬分析

采用 Ecotect 軟件（日照模擬分析軟件） 對(duì)日照情況進(jìn)行分析。主要分析內(nèi)容：冬至日累計(jì)日照時(shí)間（9:00—15:00）。

冬至日日照分析由圖2 可知：計(jì)算區(qū)域平均日照時(shí)間為 4.35 h，2 號(hào)、13 號(hào)樓北側(cè)有部分區(qū)域在冬至日 9：00—15：00 時(shí)日照累計(jì)時(shí)間＜2 h。周邊山體未對(duì)住宅造成嚴(yán)重遮擋，地塊內(nèi)整體日照時(shí)間充足，各住宅日照時(shí)間充足，均達(dá)到 1 h 以上。場(chǎng)地內(nèi)主要景觀綠化區(qū)域，日照時(shí)間也基本在 2 h 以上。

圖2 冬至日日照累計(jì)時(shí)間

2.3 室外風(fēng)熱環(huán)境模擬分析

采用 Phoenics 軟件（風(fēng)熱環(huán)境模擬軟件）對(duì)住宅區(qū)風(fēng)環(huán)境、熱環(huán)境情況進(jìn)行模擬分析。主要分析內(nèi)容：夏季、過(guò)渡季、冬季住宅區(qū)風(fēng)環(huán)境流場(chǎng)、風(fēng)速情況，夏至日住宅區(qū)平均熱島強(qiáng)度。

2.3.1 風(fēng)環(huán)境模擬分析

（1）夏季工況（主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂衔?，風(fēng)向頻率 11%，平均風(fēng)速 2.0 m/s）。由圖3 可知：項(xiàng)目建筑 8 號(hào)和 13 號(hào)樓周邊存在局部渦流（黑色方框區(qū)域），其他建筑周邊區(qū)域流場(chǎng)分布較均勻，整體未出現(xiàn)無(wú)風(fēng)區(qū)。項(xiàng)目建筑 7 號(hào)、8 號(hào)、9號(hào)和 10 號(hào)樓周邊局部區(qū)域風(fēng)速較大（黑色方框區(qū)域），達(dá)到2.2～2.4 m/s，其他建筑周邊人行區(qū)域風(fēng)速為 0.2～2.0 m/s，均＜5.0 m/s，符合行人舒適要求。

圖3 距地 1.5 m 高度風(fēng)速矢量圖

該項(xiàng)目周邊人行區(qū)域距地 1.5 m 高度處小范圍（＜2 m的距離內(nèi)）風(fēng)速變化較小，風(fēng)速放大系數(shù)約為 1.62（初始風(fēng)速 1.48 m/s，最大風(fēng)速 2.4 m/s）。

（2）冬季工況（主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|，風(fēng)向頻率 18%，平均風(fēng)速 2.32 m/s）。由圖4 可知：項(xiàng)目建筑 9 號(hào)、10 號(hào)和15 號(hào)樓周邊存在局部渦流（黑色方框區(qū)域），其他建筑周邊區(qū)域流場(chǎng)分布較均勻，整體未出現(xiàn)無(wú)風(fēng)區(qū)。項(xiàng)目建筑6 號(hào)、7 號(hào)、8 號(hào)和 15 號(hào)樓周邊局部區(qū)域風(fēng)速較大（黑色方框區(qū)域），達(dá)到 3.3 m/s，其他建筑周邊人行區(qū)域風(fēng)速為0.3～3.0 m/s，均＜5 m/s，符合行人舒適要求。

圖4 距地 1.5 m 高度風(fēng)速矢量圖

該項(xiàng)目周邊人行區(qū)域距地 1.5 m 高度處小范圍（＜2 m的距離內(nèi)）風(fēng)速變化較小，風(fēng)速放大系數(shù)約為 1.93（初始風(fēng)速 1.71 m/s，最大風(fēng)速 3.3 m/s）。

2.3.2 熱環(huán)境模擬分析

夏至日熱島強(qiáng)度模擬分析。分析夏至日住宅區(qū) 6:00—18:00 平均熱島強(qiáng)度，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂衔鳎骄L(fēng)速 2.0 m/s，各時(shí)段室外環(huán)境溫度如表1 所示。溫度分布圖如圖5所示。

營(yíng)地處于郊外，環(huán)境非常好，令人驚喜的是，還經(jīng)常會(huì)有蜘蛛、兔子和狐貍來(lái)拜訪我們。入營(yíng)當(dāng)晚，我們就認(rèn)識(shí)了許多外國(guó)朋友，有西班牙的，也有波蘭的，還有德國(guó)、法國(guó)、意大利、俄羅斯的……因?yàn)槲覀兪菫閿?shù)不多的中國(guó)人，他們對(duì)我們都很好奇，圍著我們談?wù)摿嗽S多話題。與他們交往的過(guò)程中，我們不光提升了自己的英語(yǔ)能力，也了解了不少各國(guó)人文風(fēng)情，更收獲了一份友誼。這就是我游學(xué)最重要的目的：在這里，我有了很多和外國(guó)人交流的機(jī)會(huì)，也讓自己的英語(yǔ)得到了很好的鍛煉。

表1 典型時(shí)刻室外環(huán)境溫度

由圖5 可知：6:00 建筑周邊溫度為 27.5～31.5 ℃ ，平均溫度約為 28.60 ℃，室外環(huán)境溫度 27.60 ℃，溫度約提高 1.0 K；10:00 建筑周邊溫度為 30.50～37.25 ℃，平均溫度約為 32.75℃，室外環(huán)境溫度 31.10 ℃，溫度約提高1.65 K；14:00 建筑周邊溫度為 30.75～37.50 ℃，平均溫度約為 33.75 ℃，室外環(huán)境溫度 32.2 ℃，溫度約提高 1.55 K；18:00 建筑周邊溫度為 29.50～31.50 ℃，平均溫度約為 31.30 ℃，室外環(huán)境溫度 31.10 ℃，溫度約提高 0.20 K。

圖5 溫度分布圖

2.4 住宅區(qū)環(huán)境噪聲模擬分析

采用 Cadna/A 軟件（背景噪聲模擬軟件）對(duì)住宅區(qū)環(huán)境噪聲情況進(jìn)行模擬分析。住宅區(qū)北面為城市主干路，距離1 000 m 左右，兩者之間為空地，道路兩側(cè)為行道樹。場(chǎng)地紅線周圍無(wú)汽車噪聲，白天噪聲監(jiān)測(cè)值為 48 dB（A），夜間為 43 dB（A）。

主要分析內(nèi)容：住宅區(qū)晝間、夜間環(huán)境噪聲情況。

（1）住宅區(qū)晝間環(huán)境噪聲模擬分析[區(qū)域邊界噪聲：48dB（A）]，晝間噪聲分布如圖6 所示。

由圖6 可知建筑立面晝間噪聲值最大為 43 dB（A），滿足 GB 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中 2 類標(biāo)準(zhǔn)，且達(dá)到 0 類標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 晝間噪聲分布

（2）住宅區(qū)夜間環(huán)境噪聲模擬分析[區(qū)域邊界噪聲：43dB（A）]，夜間噪聲分布如圖7 所示。

圖7 夜間噪聲分布

由圖7 可知，建筑立面夜間噪聲值最大為 38 dB，滿足GB 3096—2008 中 2 類標(biāo)準(zhǔn)，且達(dá)到 0 類標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 模擬結(jié)果分析

（1）夏季、過(guò)渡季、冬季工況下住宅區(qū)內(nèi)整體通風(fēng)流暢，有利于污染物的排出，但存在不同程度的旋渦，可能影響行人活動(dòng)。建議渦流區(qū)內(nèi)增加架空層，可有效增加渦流區(qū)空氣流通，提升空氣品質(zhì)。

（2）冬至日與大寒日，住宅區(qū)內(nèi)所有區(qū)域日照時(shí)間均在 1 h 以上，周邊山體未對(duì)住宅造成嚴(yán)重遮擋，各棟樓與場(chǎng)地內(nèi)主要綠化景觀日照時(shí)間充足，基本達(dá)到 2 h 以上，滿足規(guī)范要求。2 號(hào)樓、4 號(hào)樓、13 號(hào)樓、14 號(hào)樓北側(cè)部分區(qū)域日照時(shí)間不足 2 h，建議調(diào)整 2 號(hào)、13 號(hào)樓建筑朝向，可有效增加日照時(shí)間。

（3）夏至日住宅區(qū)平均熱島強(qiáng)度為 1.1 K，＜2.0 K，住宅區(qū)內(nèi)整體建筑布局、景觀綠化等設(shè)計(jì)都較有利于降低夏季地塊內(nèi)環(huán)境溫度，并結(jié)合風(fēng)環(huán)境模擬分析建議（調(diào)整 2 號(hào)樓、14 號(hào)樓朝向），可進(jìn)一步改善項(xiàng)目周邊的熱環(huán)境，降低熱島效應(yīng)的影響。

（4）根據(jù)模擬分析結(jié)果，住宅區(qū)晝間最大噪聲為 43 dB（A），夜間最大噪聲為 38 dB（A），達(dá)到 GB 3096—2008 中規(guī)定的 0 類噪聲標(biāo)準(zhǔn)[50/40 dB（A）]，住宅區(qū)環(huán)境噪聲優(yōu)良。

3 結(jié) 語(yǔ)

采用 BIM 技術(shù)對(duì)三亞某小區(qū)進(jìn)行三維建模，并導(dǎo)入相關(guān)軟件進(jìn)行住宅區(qū)建筑物理環(huán)境模擬分析，從整體上對(duì)該住宅區(qū)內(nèi)建筑物理環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括日照、風(fēng)熱環(huán)境、環(huán)境噪聲、室內(nèi)自然采光、室內(nèi)自然通風(fēng)，并提出改進(jìn)意見(jiàn)。住宅區(qū)整體建筑物理環(huán)境優(yōu)良，適宜居住與室外活動(dòng)，部分存在的問(wèn)題，經(jīng)與建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位溝通，做出如下設(shè)計(jì)調(diào)整：

（1）2 號(hào)樓、13 樓朝向調(diào)整，由原來(lái)南北朝向調(diào)整為南偏東 12°，在不影響建筑整體布局的前提下，有效增加 2號(hào)樓、4 號(hào)樓、13 號(hào)樓、14 號(hào)樓北側(cè)區(qū)域的日照時(shí)間，并有效改善 13 號(hào)樓南側(cè)渦流區(qū)的通風(fēng)狀況。

（2）增加架空層，住宅區(qū) 14 號(hào)樓底層增加局部架空，消除 14 號(hào)樓對(duì)住宅區(qū)通風(fēng)阻擋，有效改善 14 號(hào)樓西側(cè)渦流區(qū)的通風(fēng)狀況。