Table of Contents
הקדמה: למה רוח עירונית דפוסים משנה עבור בניית ביצועי
הדרך שבה רוח נעה דרך עיר רחוקה ממזיקים אקראיים של מגדלי הרים גבוהים, שדרות רחבות,סמטאות צרות, פארקים ומפרי מים כל משחזרים את זרימת האוויר הטבעית לתוך תבניות רוח עירוניות נפרדות.דפוסים אלה משפיעים ישירות על שני היבטים קריטיים של ביצועי בניין: FLT:0 טבעי ventilationFLT:1 ו-F:2 Energyer: 3R2, כמו גם על פני כדור הארץ מרכזי של צמיחה, כמו גם על פני השטח של האוכלוסייה בין השנים, כמו גם על פני השטח של 6 קומות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 טבעי, 000, 000, 000, 000 טבעי, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000
בניית אוורור אינה רק על נוחות; היא קובעת איכות אוויר מקורה, רגולציה תרמית ובריאות של הדיירים.בינתיים, האנרגיה המשמשת לחום, קריר, ובניינים מאווררים חשבונות עבור כ-40% מפליטת הפחמן הקשורה לאנרגיה העולמית. הבנה ורתום דפוסי רוח עירוניים מציע מסלול נמוך, גבוה לצמצום טביעת הרגל.
הפיזיקה של תבניות הרוח העירוניות
דפוסי רוח עירוניים הם תוצאה של אינטראקציות מורכבות בין שכבת הגבול האטמוספרי לבין הבד הבנוי של עיר.בניגוד לזרימה חלקה, בלתי מובנת על פני השטח הפתוח, הרוח בעיר נתקלה בחוד החנית, משטחים אנכיים, ותכונות תרמיות שונות.
אפקט קניון עירוני
כאשר הרוח נכנסת לרחובות שגובהם בניינים גבוהים משני הצדדים, היא יכולה להאיץ – כמו מים דרך ערוץ צר.זה FLT:0canyon EffectFLT:1 יוצר אזורי רוח מהירים ברמה רחוב, לעתים קרובות עושה אזורי הולכי רגל לא נוח.
רוחות רפאים ודלפק
בניינים גבוהים גורמים לרוח להפריד ולעצב התעוררות סוערת (בצד הדליף של בניין), קברניט:0wind shadowphFLT:1 מתפתח - אזור של מהירות רוח נמוכה שיכול למלכוד חום ומזהמים.בנוסף, רוח מכה חזית גבוהה היא מאולץ למטה (שטיפת), יצירת גורים חזקים ברמת הקרקע שיכול להשפיע על אנשים פיזית ומבנים אלה הם תופעות בטיחות.
האי החום העירוני Circulation
ערים הן בדרך כלל חם יותר מאשר אזורים כפריים סביב, תופעה המכונה האי החום העירוני (UHI) הבדל הטמפרטורה - לעתים קרובות 2-5 מעלות צלזיוס - גנריט במחזורים תרמיים מקומיים.אוויר חם עולה ממרכז העיר, שואב אוויר קריר יותר מן ההפריה פנימה.
נוקשות ורוטליות
מבנים מגבירים את החוספס האווירדינמי של פני השטח העירוניים.זה מאט את מהירות הרוח הממוצעת בהשוואה לשטח פתוח, אבל גם מגביר את ההפרעות של טורבולנטים יכול להיות מועיל לפיזור אבקנים, אבל זה גם עושה לחזות ventilation המונעת רוח קשה יותר.
כיצד רוח עירונית דפוסי משפיעה על בניית וידוי
ונווטציה היא החלפת האוויר הפנימי עם אוויר חיצוני.בבניינים מחוסנים באופן טבעי, הרוח היא הכוח המניע העיקרי. דפוסי רוח עירונית קובעים האם כי אוורור טבעי פועל כמתוכנן או נכשל.
תנודות טבעית: Cross-Flow ו- Single-Sided
שתי אסטרטגיות של אוורור טבעיות עיקריות קיימות:
- (FLT:0Cross ventilation FLT:1) מבוסס על הבדלים בלחץ הרוח בין פתחים בצד השני של בניין. Wind להכות חזית יוצר אזור לחץ חיובי, בעוד הצד הדליוורד יש לחץ שלילי. זרימת האוויר מגבוה עד נמוך, מחלחל אוויר מקורה.זה יעיל מאוד אם מהירות היא נאותה ויישר עם אוריינטציה הבניין.
- (FLT:0) ventilationof חד-צדדי (FLT:1) משתמש פתחים על חזית אחת, לעתים קרובות בסיוע אפקט הערימה (זרימה מונחת עקירה) או לחץ רוח נמוך.זה עובד הכי טוב בתוכניות הרצפה הרדודות (פחות מ-5-6 מטרים) תבניות רוח אורבניות יכולות לשבש או לשפר את האוורור חד-צדדי בהתאם להפרעות מקומיות ומכשולים סמוכים.
מחקרים מראים כי בסביבות עירוניות צפופות, אוורור צלב ניתן להפחית ב-50 עד 80% בהשוואה למבנה מבודד.הבניינים הסובבים חוסמים רוח ולשנות שדות לחץ.אדריכלים חייבים לקחת בחשבון את ההקשר העירוני הספציפי, לא רק את נתוני הרוח האזורית.
אפקט ה-Dyke Effect and Its Interaction with Wind
אפקט הערימה - אוויר מקורה עולה ויציאה דרך פתחים גבוהים, ציור אוויר קריר יותר מפותחים נמוכים - הוא עצמאי של הרוח.עם זאת, רוח יכולה לשפר או overpowering אותו.לחץ חזיתי חזק יכול לדחוף אוויר לתוך הבניין, לנטרל את אפקט הערימה.converse, רוח בצד הדליפה יכול ליצור לחץ שלילי שמגביר את exhaust.
תבניות רוח מסכנות ואני חיבת איכות אוויר
כאשר דפוסי רוח עירוניים יוצרים אזורי עוקץ,מזהמים מן התנועה והתעשייה יכולים לצבור ליד צריכת אוויר טריה. בחצרות מחופלות רוח, אוורור טבעי עשוי להיות לא מספיק כדי להסיר פחמן דו חמצני, תרכובות אורגניות תנודתיות, ולחות.זה מוביל להסתמכות על אוורור מכני עם סינון, עלייה של אנרגיה, שימוש בשפע גם חללים מתוחים ואבק, לתרום לתסמונת מחלה.
אנרגיות חיקוי: חימום, קירור ומערכות מכניות
שימוש באנרגיה בבנייה קשור הדוקה להמצאת מערכות HVAC מכניות צורכת חשמל כדי לדחוף אוויר באמצעות דוקטרקטים ולמצב את האוויר (התחממות, קירור, השמדה) ככל שהאוורור הטבעי יכול לכבות את הפעולה המכנית, את הביקוש לאנרגיה נמוכה יותר.
הקטנת עומסי קירור עם לילה פורג ונווט
באקלים רבים, אוויר קריר בלילה יכול לשמש כדי לשפשף חום מאוחסן בבניית מסה - אסטרטגיה המכונה FLT:0night purgeofFLT:1 [זה מבוסס על רוח מספקת בלילה כדי להניע את זרימת האוויר דרך הבניין.תבניות רוח עירונית כי תקשור קרירות רוח לתוך חזית הבניין מאפשר טיהור לילה כדי להפחית את העומס הבא של 10–30% בערים.
Wind Pattern Variability ו-Backsive Systems
דפוסי רוח עירוניים אינם קבועים; הם משתנים בעונה, זמן של יום, ואפילו שעה אחר שעה. עיצוב תלוי אך ורק באוורור טבעי להיכשל במהלך תקופות רגועות.כוחות אלה מהנדסים כדי להרחיב מערכות מכניות או כוללים מתגים אדומים, העלאת שתי ההון והן עלויות התפעוליות.FLT:0ixed-mode אנרגיה (hybrid) ventilationF1 הוא הפתרון המכאני ו- 40 הם תנאי אנרגיה נוחים לחלוטין כאשר הם אינם פועלים באופן טבעי.
אתגר העונה
באקלים קר, חדירה רוחית - דליפות אוויר מבוקרת באמצעות סדקים ופותחים - יכול להגדיל באופן דרמטי עומסי חימום. תבניות רוח עירונית המייצרות גורדיות חזקים ליד חזיתות בנייה להחמיר חדירה. בעוד חדירה ניתן להפחית על ידי ייצור אווירי מודרני, ventilation טבעי הופך פחות רצוי בחורף בגלל אובדן חום.
אסטרטגיות עיצוב כדי אופטימיזציה של רוח עירונית עבור וריאציות ואנרגיה
אדריכלים ומתכננים יש מגוון של כלים לעבוד עם - או נגד - דפוסי רוח עירוניים לשיפור ביצועי הבנייה.אסטרטגיות אלה חלות על העיר, בלוק, וקנה מידה בנייה.
City and Block: Wind Corridors and Building Morphology
פריסת הרחובות, החללים הפתוחים וגבהים הבניין יוצרת פסגה:0wind ClimateFelo: 1.
- (ב) ,0) קניונים ברחוב אל-זר (FLT:103) עם רוחות קיץ בולטות לערוץ אוויר דרך שכונות.
- (ב) ,0) מסדרונות רוח מסדרונות 1 (FLT:1 דרך פארקים, שדרות, או הפסקות בעלות נמוכה בין אשכולות גבוהים.
- (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
- (ב) ,0) יחס הרצפה של גבולות (Limit Floor) 1 באזורים צפופים כדי להימנע מחסימת יתר.
ערים רבות כוללות כיום נוחות רוח ופוטנציאל של אוורור טבעי בתקנות הייעוד שלהם.לדוגמה, אזורי תכנון בעיר ניו יורק (FLT:1) משתמשים בדפי צל וחוקרים רוח כדי לאשר בניינים גבוהים.
בנייה: אוריינטציה, צורה ועיצוב החזית
ברגע שההקשר העירוני מובן, מבנים בודדים יכולים להיות מכוונים:
- (ב) ,0) ל"הבנה" 1:1 עם ציר ארוך שלה לנתיב הרוח השורר עבור פוטנציאל רב-הכיבוי המקסימלי.
- (ב) ⁇ 0) אטריום ומגדלי רוח: 1 (FLT:0) לתפוס ולהפיץ רוח לחללים פנימיים.
- (ב) [ה-]0] עיצוב חלונות אופרות סגולה (FLT:1) על שתי חזיתות לפחות, עם אוסטרים שהונחו לנצל הן אזורי לחץ חיוביים ושליליים.
- (ב) ⁇ :0) , כולל אלמנטים אופקיים או אנכיים של final (FLT:1) על החזית כדי להפוך את הרוח לפתיחה ללא הקרבה של אור יום.
- (ב) ,0) , מרפסות ומרפסות מרפסות (FLT) 1 אשר שוברים את שטיפתם ולהפחית את המשרות ברמה הקרקעית, תוך מתן מרחב חיצוני שיכול לסייע ventilation.
אתר האינטרנט של The Michigan World Trade Center
אף על פי שלא פרויקט אוורור, מרכז הסחר העולמי של FLT:0Bahrain World Trade Center: FOVAharin World Trade Center 1Freave 1LT (המרכז המסחרי העולמי של ההרחבה) משתמש באופן מפורסם בצורת מגדל התאומים שלו כדי לשעשע את הרוח דרך שלושה טורבינות באורך 29 מטרים שיוצרות חשמל.
נוף וצמחון
בניגוד לאינטואיציה, עצי נטילה יכולים לעזור או לעכב או למנוע או למנוע אוורור טבעי. ⁇ ירוק יכול לעכב את זרימת האוויר, בעוד שעצים מונחים אסטרטגית יכולים להנחות רוח לעבר בניית שדות תעופה ולספק גלימה בקיץ:0 גגות ירוקים וקירות חיים FLT:1 להפחית את הטמפרטורות פני השטח, מחליש את זרימת האי העירוני ולהפחית את הטמפרטורה של intraation incoming Air.
כלי סימבול ומדיעה מתקדמים
עיצובים טובים יותר מגיעים מהנתונים הטובים ביותר.תבניות רוח עירוניות ניתן לחקור באמצעות:
- (ב) ,0) ,WINd Tunnel TestingureFLT:1 של מודלים בקנה מידה עם velocimetry תמונה חלקיקים (PIV) כדי לדמיין זרימה.
- (FLT:0)Computational Fluid Dynamics (CFDigtureFLT) 1 סימולציות באמצעות תוכנה כמו OpenFOAM או ANSYS Fluent, דחוסה עם נתונים של תחנת מזג אוויר באתר.
- (ב) ⁇ (ב) ⁇ :0 בניית אנרגיה (BES) ,R1) כלים (אנרגיה פלוס, IESVE) כי זוג מודלים של אוורור עם עומס תרמי.
אתגרים וכיוונים עתידיים
למרות היתרונות, שילוב דפוסי רוח עירוניים לתוך בניית פנים עיצוב פנים.ראשון, נתוני הרוח הם לעתים קרובות אזוריים, לא מקומי. מיקרוקלימטית וחוסם יכול להיות גדול, אבל קודים ייעוד בדרך כלל להשתמש אזורי אקלים קורקאלה.שני, טבעי ventilation עם דרישות מהירויות אוויריות יעילות אנרגיה - פשרה הדורשת פירוט זהיר.
שינויי אקלים והחלפת תבניות רוח
מודלים אקלים חוזים כי אזורים עירוניים רבים יחוו שינויים בכיוון הרוח השורר, מהירות ועונה.לדוגמה, החלשות של זוועות אמצע הסובלנות עשויה להפחית את פוטנציאל האוורור הטבעי בערים מסוימות.בניות שעוצבו כיום עבור תבניות הרוח הנוכחיות עשויות להפוך פחות יעילה באנרגיה ב -30 שנים.
בריאות וקריאה רכה
מגפת COVID-19 הדגישה את החשיבות של ventilation נאותה להפחתת שידור אווירי.אוור טבעי, אם מתוכנן היטב, יכול להוסיף מערכות מכניות כדי להגדיל את שערי שינוי האוויר.עם זאת, דפוסי רוח עירוניים עניים שמובילים להפחתה חדה בחללים מקורה עשויים לדרוש סינון גבוה יותר, שוב להעלות את השימוש באנרגיה עירונית המבטיחה גישה אווירית חדשה לכל חזית היא השקעה ארוכת טווח בבריאות הציבור.
מסקנה: הרהור הרוח למען עתידים עירוניים בר קיימא
דפוסי רוח עירוניים אינם רק סקרנות מטאורית – הם פרמטר עיצובי קריטי כמו אוריינטציה השמש או עומס מבני. השפעתם על בניית אוורור ושימוש באנרגיה היא עמוקה.על ידי לימוד כיצד רוח אינטראקציה עם הבד העירוני, אדריכלים יכולים ליצור מבנים שנרדמים באופן טבעי, לצרוך פחות אנרגיה, ולספק סביבה פנימית בריאה יותר.זה דורש שינוי מעיצוב מבודד לעיצוב עירוני משולב, שבו פריסות רחוב, בנייה, גבהים, ואפילו התעלות לעבוד יחד כדי לכושר.
הדרך קדימה ברורה: להשקיע בלימודי רוח בשלבים המוקדמים של תכנון, לאמץ מערכות אוורור מעורבות-מומחות שמתאימות לרוח המשתנה, ואכיפת ייעוד המשמר פוטנציאל אוורור טבעי.בעידן של עלויות אנרגיה ודחיפות אקלים, כל קילווואט-שעה נשמר באמצעות ספירות רוח עירוניות, שפעם נתפס כמכשול, יכול להפוך לב רב עוצמה במסע של מבנים נטו-אפסיים ואקלים, כל ק"מ-שעה"מפסים-שעה"מ-שעה"מנצלים-שעה" (k-שעה) שנשמרת-שעה) שנשמרו-שעה-שעה-שעה-שעה-שעה-שעה-שעה-שעה"מנצליח"מנצלים) נשמרת דרך ספירת-זמנית באמצעות ספירת-זמנית.