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研究生:劉佩蓉
研究生(外文):LIU PEI JUNG
論文名稱:以CFD模擬分析 台灣不同城市型態及街區寬度 對於戶外通風的影響
論文名稱(外文):CFD analysis of outdoor ventilation with different urban geometry and unequal block width in Taiwan
指導教授:蘇瑛敏蘇瑛敏引用關係
口試委員:邱英浩楊安石
口試日期:2016-06-20
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:建築與都市設計研究所
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:城市通風效率、通風效率指標、都市設計審議、計算流體力學
外文關鍵詞:Ventilation pathVentilation efficiency indicesCFDUrban parametersUrban Design
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都市化提供生活的便利性,但隨之引發的都市熱島現象造成城市環境日益惡化,影響人類居住舒適度與品質。本研究針對松江南京區域街廓進行環境舒適度之探討,利用實際測量與計算流體力學(Computational Fluid Dynamics,CFD)為分析工具,以物理環境所得資料將街廓量體型態進行數值模擬分析、街廓整體換氣性能分析(Air Change Rate , ACH)及PET(Physiological Equivalent Temperature,PET)進行解析,依街廓量體型態改善都市微氣候之策略、減少能源消耗並提升都市生活品質。
目前已有研究探討城市幾何對於微氣候的影響,包含以市區街道的寬度和街道的建築物高度來探討風向和風速的變化。本研究以調整建築幾何型態和街廓寬度作三個案例,並以ACH及PET進行分析,得知街廓配置與風向平行時,可以增加氣流流動,進而提升通風效果除了需注重橫向氣流外,縱向氣流是增加氣流的方式且ACH(Air Change Rate , ACH)與流入空間之體積流量成正比,若街廓內建築排列形式,易於城市通風換氣效率,ACH(Air Change Rate , ACH)也較高,建議將PET(Physiological Equivalent Temperature,PET)納入都市微氣候分析確保室外舒適度,希冀提供後續亞熱帶地區建築規劃設計之參考。
Despite cities provide convenience to life, the deterioration of Urban Heat Island phenomenon has affected both the comfort and life quality of human. This study aimed at discussing the comfort index of environment by evaluating Songjiang Nanjing of Taipei, Taiwan. With the aid of Computational Fluid Dynamics(CFD), Air Change Rate(ACH) and Physiological Equivalent Temperature(PET) were further analyzed to come up with strategies to improve the urban micro-climate, decrease energy consumption and enhance the life quality of urban areas.
Recent studies had already analyzed the effect of urban geometry on micro-climate, including the influence of both urban block width and building height on wind direction and velocity. This study included building geometry and street width ratio as variables analyzed by both ACH and PET: gas flow and the efficacy of outdoor ventilation are enhanced when the building layout is paralleled with wind direction. In addition to lateral wind flow, longitudinal wind flow should also be considered to increase volumetric flow. The results of PET were all between the interval of comfort zone without significant difference. This study concluded that the volumetric flow increased when the building layout is paralleled to wind direction, which boosts both ACH and outdoor ventilation. PET is recommended to incorporate an outdoor urban microclimate analysis to ensure comfort, to provide reference subsequent sub-tropical areas of architectural planning and design.
摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.1.1 研究動機 1
1.1.2 研究目的 3
1.2研究範圍與內容 5
1.2.1 研究範圍 5
1.2.2 研究內容 6
1.3 研究架構與流程 7
1.3.1 研究架構範圍 7
1.3.2 研究流程 8
第二章 相關文獻與理論探討 9
2.1 都市熱島 9
2.2 風場特性 14
2.2.1 都市環境風場 14
2.2.2 建築物周遭氣流特性 16
2.2.3都市通風改善對策 19
2.2.4 國內環境風場相關規定 21
2.2.5建築風環境相關研究 24
2.3 環境舒適度評估標準 31
2.3.1環境舒適度 31
2.3.2風環境評估標準 35
2.3.3體感溫度指標 37
第三章 松江南京區域實地量測與數值模擬 41
3.1 以風環境評價為導向的都市空間分類方法 41
3.1.1都市規劃設計中的空間分類 41
3.1.2研究區域 42
3.2 松江南京區域現地實測計畫 43
3.2.1現地實測相關研究 43
3.2.2松江南京區域實測計畫 44
3.3 松江南京區域數值模擬 48
3.3.1最佳操作原則(Best Practice Guidelines,BPG) 48
3.3.2模擬流程 49
3.3.3 CFD相關運用 52
3.3.4模型參數設定 61
3.3.5不同模擬案例模組介紹 66
第四章 松江南京區域實地量測與數值模擬 67
4.1 現地實測結果分析 67
4.1.1 物理環境測點分析 67
4.1.2松江南京區域風環境實測分析 68
4.1.3 松江南京空氣溫度實測分析 69
4.1.4 綜合比較實測分析 70
4.2 電腦數值模擬結果分析 71
4.2.1 實驗量測與CFD模擬驗證 71
4.2.2 松江南京區域週遭物理環境模擬分析 73
4.2.3 街廓量體型態分析 79
4.2.4 典型建築街廓整體換氣性能分析 86
4.2.5 PET舒適度評估分析 89
第五章 結論與建議 92
5.1 結論 92
5.2 建議與後續研究 94
參考文獻 95
參考文獻
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