绿建小筑周报 | 第二十二期
亲爱的绿建小伙伴们：
拿到驾照了，以后可以在硫磺岛抢载具了。
本期我们继续为大家带来两篇高质量论文，深入探讨植被立面对微气候的影响以及城市风环境与建筑能耗的复杂关系，这些研究成果将为我们在绿色建筑设计中更精准地控制微气候提供科学依据。🌿
📚 本周论文分享
在城市热岛效应日益加剧的背景下，如何有效调节局部气候成为绿色建筑领域的重要课题。本研究聚焦于建筑间接式植被立面在夏季条件下对微气候的昼夜影响，填补了现有研究在动态气孔阻力、蒸腾速率以及昼夜变化等方面的认知空白。
研究采用OpenFOAM v6中的urbanMicroclimateFoam求解器，结合多种物理模型，构建了一个多物理场耦合的模拟框架。研究对象是一个10x10x20m的建筑，其所有垂直立面均覆盖间接式植被立面，在苏黎世初夏条件下模拟了连续三天。关键变量包括植被层厚度（0.10m、0.25m和0.35m）和叶面积指数LAI（2、3和4），并以无植被立面作为对照组。
研究发现，植被立面对微气候具有显著的调节作用。在日间，植被立面能有效降低建筑周围的空气温度和立面温度。在向阳侧建筑角落附近，0.35m厚、LAI为4的植被立面实现了约-2.7℃的最大降温效果。厚植被层由于更高的热惯性，能更长时间地维持降温效果，且加湿效应也更显著。例如，0.35m厚的植被层能在正午达到最佳降温效果，并在距离立面0.5m处降低约0.55℃，其降温影响一直持续到傍晚。
研究还发现，最佳植被配置因朝向而异：向阳侧以厚植被层配高LAI效果最佳；而在背风侧，过高的LAI可能限制气流，导致热量积聚，反而不如LAI较低但足够厚的植被层降温效果好。关于蒸腾速率，虽然更厚的植被层总蒸腾量更大，但在特定厚度下，较高的LAI有时会伴随较低的蒸腾速率，这与高LAI导致的内部气流受限和气孔阻力增加有关。
这项研究揭示了植被立面在改善微气候方面的多方面调节机制，为气候适应型绿色基础设施设计提供了科学依据，特别适合应用于城市高密度区域的微气候优化。
在全球变暖背景下，理解城市风环境（UWE）对建筑能耗（UBE）的影响机制变得尤为重要。本综述系统分析了UWE对UBE影响的机制和建模方法，填补了现有研究中缺乏系统性梳理的空白。
研究首先阐述了UWE影响UBE的直接机制，包括：影响建筑通风和渗透，进而影响采暖和制冷负荷（如，办公室建筑中13%的采暖负荷和4%的制冷负荷归因于空气渗透）；改变建筑围护结构表面的对流换热系数（CHTC），影响热传递效率。此外，还探讨了间接影响机制，如污染物扩散、使用者行为（如开窗可节约5%-30%能耗）、风致雨、城市热岛效应（UHI，可致制冷能耗增加19%）等。
在模拟工具方面，综述详细介绍了建筑能耗模型（如EnergyPlus、TRNSYS）和城市建筑能耗模型（如CityBES、UMI），以及微气候与计算流体力学工具（如OpenFOAM、ENVI-met）。特别强调了UWE数据获取的挑战及其方法，以及UBEM与城市气象模型的耦合方式。研究指出，现有模型在UWE考虑方面存在局限性，如CityBES通常仅使用标准气象数据，无法精确反映局部微气候变化。
综述最后指出了当前面临的挑战：UWE数据获取与处理的准确性与计算速度之间的权衡，能量模型中UWE计算模块的改进，多尺度模拟工具的整合，以及缺乏UWE对UBE影响的验证校准框架。未来研究应关注开发适用于不同尺度的UWE数据获取流程，将CFD技术与能量模型计算步骤匹配，综合评估UWE的间接影响，以及从城市性能优化角度考虑UWE、UBE与城市形态的相互关系。
这项综述为理解城市风环境对建筑能耗的影响提供了全面视角，对于提高建筑能源效率和发展低碳城市具有重要的指导意义。
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🌿 微气候与绿色建筑设计的思考
本周分享的两篇论文都聚焦于微气候因素在绿色建筑设计中的重要性。第一篇研究详细揭示了植被立面通过蒸散、遮阳等机制对周边微气候的积极影响，为建筑外围护结构的生态化设计提供了量化依据。第二篇综述则全面梳理了城市风环境对建筑能耗的复杂影响机制，强调了在建筑能耗模拟中考虑局部微气候的必要性。
这些研究启示我们，在绿色建筑设计中，应超越传统的单体建筑思维，将微气候因素纳入整体考量。植被立面不仅是建筑的美学元素，更是调节微气候的有效工具；而精确模拟局部风环境则可以帮助我们更准确地预测建筑能耗，优化建筑形态和功能布局。未来，随着计算技术的进步和模拟方法的完善，我们有望在设计早期就能更精确地预测和调控微气候，实现建筑与环境的和谐共生。
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