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建筑物理环境仿真技术的设计实践 华南理工大学建筑设计研究院 胡文斌 舒力帆 摘要：本文介绍了建筑物理环境仿真技术的概念、内容和技术要点。结合华南理工大学建筑设计研究院近2年的工程设计实例，对城市片区规划设计与室外风环境和热环境仿真、围护结构热工设计与建筑能耗分析以及室内空间设计与自然通风和自然采光分析的结合点进行了工程设计总结。在当前建筑设计日趋科学化和定量化的形势下，希望本文能在倡导并推动建筑物理环境仿真技术在设计中普及尽绵薄之力。 关键词：小区规划和设计、协同设计、建筑物理环境、计算机仿真 前言 随着生态意识的普及，外观以“东方之冠”的构思主题，表达中国文化的精神与气质。中国馆重视环境与能源问题，完整的环境保护与能源节约策略体系，旨在以建筑表述环境宣言。作为上海世博会的绿色地标，中国馆在古典大气的外部造型下，隐藏着许多环保技术。 图1 中国馆自遮阳设计 图2 方案能耗对比图 图3 架空层入口处风速分布 图4 中国馆外表面温度分析图 2010年广州亚运会游泳馆 广东奥林匹克体育中心游泳跳水馆是亚运会游泳跳水项目的主要比赛场馆。总体布局上延续了奥林匹克体育中心的总体规划设计理念，游泳馆主体造型采用双色螺旋流动造型，主体建筑白色和蓝色相间，Low-E中空玻璃后，围护结构节能率可以达到15.4%。 表2 游泳馆设计方案建筑能耗对比模型 方案1 方案2 方案3 能耗模型 主要差异 减少东、南、西外窗（幕墙）面积，采取北向高侧窗采光 取消北向高侧窗，在二层上空东、西立面开带形采光窗，窗墙面积比为0.5 东、南、西立面的外窗（幕墙）面积维持设计方案，取消北向高侧窗，代替为采光天窗 室内自然通风气流解析（等高线） 室内自然通风气流轨迹（箭头） 图5 游泳馆室内通风模拟图 利通广场大堂送风气流模拟 在利通广场的暖通空调设计中，为配合大堂的装修，送风方式曾采用非常规的切向旋转送风方案。通过对三个方案大堂速度场和温度场进行气流组织进行模拟，确定风口大小、送风位置、风口速度，提高大堂的室内热舒适性。通过对室内气流组织模拟分析，对空调形式定量分析，以供设计参考。这里列出两个方案的模拟结果如图6-图9所示： 图6 方案1大堂温度分布（距地1.5m） 图7 方案1大堂风速分布（距地1.5m） 图8 方案2大堂温度分布（距地1.5m） 图9 方案2大堂风速分布（距地1.5m） 东莞可园片区规划 在规划设计中，如何实践“生态、绿色、舒适”的设计理念是一个新的课题。东莞可园片区规划设计对宜居环境规划设计进行了探讨。 东莞可园片区环境规划设计以室外热环境规划为辅助手段，通过城市风廊实现城市通透性，在旧城区进行下垫面热物性改性设计，新城区则注意生态走廊的修复与保护。采用计算流体力学模拟技术对设计方案定量分析，如图10-13所示。 图10 可园片区风环境模拟及风道示意图 图11片区东侧室外风速分布放大图 图12 片区室外温度场模拟图 图13 片区室外地表温度模拟图 通过分析可以看出：在可园片区采用城市通透设计、旧城改造区下垫面热物性改性设计、城市生态走廊的修复三种主要措施来改善城市热环境质量是比较可行的，这种生态设计策略比较符合可园片区的规划现状。 胡文斌吴小卫孟庆林小区规划与设计中建筑物理环境的计算机模拟[J]广东土木与建筑2005年第2期 [2]胡文斌孟庆林华贲基于Web Service的CFD仿真及其在建筑设计中的应用[J]计算机应用研究2005年第期 [3]胡文斌郭荷清华贲基于Web的建筑协同设计平台的研究[J]计算机系统应用2004年第11期Application of Computer Simulation of Building Physical Environmentin Designing HU Wenbin Shu Lifan Architectural Designing and Research Institute, South China Univ.of Tech., Guangzhou Abstract: Present the concept, content and importance of computer simulation of building physical environment. Based on projects that have been designed by Architectural Designing and Research Ins