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外文文献翻译
量化公寓住宅设计参数对夏季户外热舒适性影响的方法
Seon-Yeong Jeong a, Seong-Hwan Yoonbrsquo; *
韩国大田市儒城区庚功路102号韩国能源研究院新能源与可再生能源研究部305-343大韩民国釜山国立大学釜山广域市釜山国立大学建筑学院 釜山609-735，大韩民国
摘要
本研究旨在为绿色建筑项目提供有关建筑-城市层面热环境与室外热环境问题相结合的基础数据以及基于数值模拟的热岛现象。研究模型选定韩国典型的平面和塔式公寓住宅;基于实验设计，使用正交阵列表定义了54例子。根据多个设计变量（建筑类型，场地规划类型，立面方向和景观比例），对这些情况进行了分析，以量化全天室外热舒适度（平均辐射温度分布）和热岛效应（HIP）变化。完成了所有表面温度的三维数值模拟。使用多变量方差分析对结果进行统计分析。它定量描述了设计参数对公寓住宅室外热环境的影响。提出了设计参数的评估指标。设计师可以在设计过程中应用建议的指标，并将其用于绿色公寓住宅项目的反馈。
关键词：公寓住房;室外热环境;数值模拟;设计参数;实验设计
- 介绍
1.1 研究的背景和需要
最近的政策计划，如“联合国气候变化框架公约”和“京都议定书”(京都议定书：确定温室气体减排目标的议定书)已在全球范围引入，通过采取措施解决环境污染来促进人类生活的质量改善并保护全球环境。这些措施包括减缓全球范围内的臭氧消耗，全球变暖和酸雨。
受工业发展，经济增长和东亚城市发展产生的温室气体排放影响，全球变暖和气候变化显著加速。 由于韩国和东亚人口密度高，导致城市人满为患。 由于能量强度增加导致人为热排放增加，水体自然覆盖减少以及人造表面（如建筑物和地表）的绿色性质降低等因素，一些副作用已经出现了。城市户外热环境恶化的症状导致了严重的情况。这些症状包括在夏季城市温度高于周边地区时经常发生的热岛; 炎热和潮湿的环境，伴有局部的暴雨倾盆大雨; 并且导致在日落之后罕见的气温下降的热带夜景现象被延长。
韩国的城市化率超过了90.5％，由于城市人口的增长和有限土地的有效利用，住房供应的扩大使得典型的城市居民住房有所增加。 然而，最近在韩国建立的住房项目中，健康生活的可持续性一直是通过环保选择来实现的，与过去的定量分配不同。对建筑规模的城市户外热环境中的绿色设计而言，这种兴趣的增加是重要的。然而，对于室外热环境的控制，设计参数没有定量指标，因此需要更具体的研究。
1.2 研究趋势
自20世纪90年代初以来，英国，德国和美国等国家开展了积极的研究，以制定国家政策，确定和改善城市化导致的户外热环境问题。特别是日本正在应对室外热环境问题，并计划在即将实施的TMG热岛现象对策政策中公布计划，以考虑如何建立室外热环境应用建设措施;区域特征的措施;以及东京居民，私人开发商，建筑设计师以及建筑物的建设或改造使用的热环境地图。然而，韩国的大多数研究集中在城市热环境问题上，包括气候和气象观点的长期变化。已经使用红外摄像机进行了其他研究，以测量室外环境的部分内容。目前，反映各种建筑用途和地方特色的户外热环境的研究不足。关键的是，实际施工的量化数据可反馈到建筑师的设计规划中，在城市和街区级别的室外热环境方面[1,2]。
1.3 研究的目的和方法
本研究为室外热环境问题和热岛潜力的环境友好施工提供基础数据。这是通过数值模拟提供的，并考虑了城市建筑规模下的室外热环境。典型的住宅公寓住宅模型的案例被用于实验设计。使用所有表面温度的三维（3-D）数值模拟创建数据库。结果显示了具有各种设计参数的统计分析以定量确定户外公寓房屋热环境的影响。此外，还提出了设计参数的评估指标（图1）。
图1.研究方法
图2.数值模拟过程与算法
2.数字模拟概述
2.1数值仿真模型和仿真算法概述
本研究采用Hoyano（Hoyano模型）[3-8]以前使用的三维全表面温度的数值模拟模型。Hoyano模型可以评估三维空间通过表面温度和户外辐射环境最直接受建筑物的几何形状，布局以及施工方案中指定的材料的影响。有许多方法可以计算温度，气流和表面温度，以便通过CFD模拟评估室外热环境。但是这样，在本研究作为案例研究进行的同一水平上增加计算负荷是一个问题。 Hoyano模型着重于相对精确的地表温度预测。由于建筑设计参数会影响设计案例研究的室外热舒适度，因此它已经在早期反馈到设计中。这就是形成表面温度而不是温度的原因，气流是建筑设计参数影响最直接的主要因素。主要表面温度的形成取决于（1）建筑围护结构的配置，（2）建筑几何形状和位置造成的阴影的存在，以及（3）外部装饰材料选择（吸收率，发射率）。因此，户外辐射环境创建了一个模型，通过分析区域的恒定气流分布来预测。然后可以使用数值模拟和相对较小的计算来计算室外热环境下的负载。另外，如数值模拟过程和算法（图2）所示，该模型具有一个特征，即设计师是建筑模型工程师，他将数据输入和输出到通用CAD软件的Vectorworks中。它可以同时预测和评估室外热环境并在规划阶段为设计提供反馈。该模型是评估城市户外热环境和建筑物室外环境的有效方法。此外，它还能够验证环境友好的建筑规划和设施规划的性能和有效性。从这个意义上说，研究的模型可以用来验证和建立绿色建筑和城市规划的指导方针。
|
类型 |
平面型 |
塔型 |
|
形状 |
通常形状像火柴盒
|
长边和短边的比例是4比1小
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|
优点 |
bull;利用率很高。 |
bull;户外的开放性很好。 bull;可以从不同方向建造 bull;视野好 |
|
缺点 |
bull;居住环境的一致性 bull;单调的海拔 bull;限制视野 |
bull;当地环境的不均衡性 bull;采光差 bull;通风差 |
表1.公寓住房的两种类型和特点
2.2 选择目标模型
住宅建筑占韩国所有城市建筑的67.6％，其目标被选为最高比例的公寓。 这些建筑类型被归类为平面型和塔型公寓（表1），这些公寓代表了韩国典型的公寓住宅[9]。
根据平面式和塔式公寓住宅的特点选择目标模型。公寓大楼的建筑俯视图如下。土地为31,755平方米的普通住宅面积。单位面积为85平方米的标准住房模式，一栋楼由480户组成。建筑覆盖率为11.3％，容积率为146.6％。该结构是一个六层建筑，20层，每层2.8米的天花板高度的墙式结构。
2.3 数值模拟的输入条件
2.3.1 边界条件
该地点位于韩国首尔，纬度37°34〃，东经127°58〃，代表日期是热天的8月5日，室内温度平均为26°C，室外条件从韩国的标准气象资料中取得如下数据：温度超过24小时，湿度，入射到正常表面的直接太阳辐射，入射到水平表面的天空太阳辐射，风向和风速，风向是东南， 风速2.1米，日均风均匀。
2.3.2 物质条件
表2中描述了建筑物和地面各部分的表面材料和截面面积，包括地面的太阳能反射率，长波发射率，太阳能透射率，导热系数，热容量，比热和厚度。
|
Part |
Material Name |
Thickness [mm] |
Capacity Specific Heat [KJ m3*K] |
Thermal Conductivity [W/m*K] |
Albedo [%] |
|
Tower Roof Tower Wall |
Concrete |
150 |
1896 |
1.60 |
32.5 |
|
Roof |
Pressed Concert |
50 |
1896 |
1.60 |
32.5 |
|
Insulation |
110 |
25 |
0.03 |
— |
|
|
Waterproof Mortar |
3 |
1600 |
1.50 |
— |
|
|
Flatten Mortar |
30 |
1896 |
1.60 |
— |
|
|
Concrete |
135 |
1896 |
1.60 |
— |
|
|
Air space |
30 |
1.298 |
0.09 |
— |
|
|
Plaster Board |
9.5 |
904 |
0.22 |
— |
|
|
Wall |
Concrete |
180 |
1896 |
1.60 |
32.5 |
|
Insulation |
65 |
25 |
0.03 |
— |
|
|
Plaster Board |
9.5 |
904 |
0.22 |
— |
|
|
Balcony Floor |
Tile |
5 |
2000 |
1.30 |
70.0 |
|
Mortar |
10 |
1600 |
1.50 |
— |
|
|
Concrete |
135 |
1896 |
1.60 |
— |
|
|
Handrail |
Steel |
3 |
3800 |
53.00 |
60.0 |
|
Ground |
Pavement |
100 |
1600 |
0.50 |
10.0 |
|
Window Door |
Grass 100 3.00 [W m3 K] 2.60 [W m3 K] |
1400 |
0.30 |
13.0 9.0 |
|
表2.组成材料
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