基于开孔高度风压系数的城市风环境对高层建筑通风与能耗的影响研究

《Sustainability》：Influence of Local Wind Pressure Coefficients Based on Height-Varying Reference Wind Speed on Building Energy Performance in a Dense Urban Environment

　　

摘要

EnergyPlus AirflowNetwork（EP-AFN）利用开孔高度处的风速计算外节点压力，而建筑能耗模拟中通常采用的是基于固定参考风速的风压系数（C_pr）。为解决这一不一致性，本研究利用计算流体力学推导了基于开孔高度风速的风压系数（C_pl），并将其作为分辨至各开孔的EP-AFN输入，应用于两栋高层办公楼。研究考察了孤立、干扰和城市三种配置；对后两种模型分别在有自然通风和无自然通风的条件下，对比了其风量与能耗表现。C_pl与C_pr之间的差异在较低楼层更为显著。在相同的城市条件下，C_pr产生的换气率和供暖一次能源消耗均低于C_pl，且差异最大的楼层位于低层。干扰模型呈现出近乎对称的C_pl分布，而城市模型则呈现不规则分布。与干扰模型相比，城市模型在无自然通风时渗透率更低，在有自然通风时通风率更低。反事实对比表明，风压途径降低了供暖一次能源消耗，而遮荫途径则因减少太阳辐射得热而增加了该消耗。因此，净供暖响应因建筑和楼层而异。这些发现凸显了采用分辨至各开孔的C_pl输入的综合模拟框架的价值，该框架有助于评估风量和太阳遮荫如何塑造与楼层相关的能耗模式。