Journal of Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회지)

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Study on the Change of Wind Field and Temperature According to Location of High-rise Building Using Micrometeorology Numerical Model

미기상 수치 모델을 이용한 고층아파트 입지에 따른 바람장 및 기온 변화 연구

  • Seo, Houng-Seok (Department of Environmental Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Kim, Yoo-Gon (Department of Environmental Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Young, Go-Soo (Department of Environmental Engineering, Chonbuk National University)
  • 서홍석 (전북대학교 공과대학 환경공학과) ;
  • 김유곤 (전북대학교 공과대학 환경공학과) ;
  • 양고수 (전북대학교 공과대학 환경공학과)
  • Received : 2010.12.15
  • Accepted : 2011.05.27
  • Published : 2011.05.31
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Abstract

This study was carried out to analyze the change of wind filed and heat island according to the location of the high rise building using micrometeorology numerical model Envi-met3.0. In this study, the real urban planning of Jeonju city was used as input for the location and height of buildings. Modeling was performed for two conditions as input data. Case 1 is that wind direction is SSE and case 2 is W. To analyse the change of wind filed, wind speed results were used. To analyze the change of heat island, temperature results were used. Below the building height, wind speed increased 0.2~2.5 m/s at the inflow area and decreased 0.5~2.0 m/s at the area between the buildings. Above the building height, wind speed decreased 0.1~0.8 m/s near the building complex. On the other hand, wind speed increased 0.2~0.4 m/s in the outside area of the building complex. In the case of temperature, below the building height, temperatures increased $0.01{\sim}0.1^{\circ}C$ in the building complex and leeward area. On the other hand, temperature decreased $0.01{\sim}0.005^{\circ}C$ in the outside area of the building complex. Above the buildings height, temperatures decreased $0.05{\sim}0.2^{\circ}C$ in most of the area.

본 연구에서는 미기상 수치 모델 ENVI-MET3.0을 이용하여 고층 건물 입지에 따른 바람장과 기온 변화를 분석하였다. 대상지역은 고층 아파트 단지가 계획되어 있는 전주시 도심지이며, 실제 설계 자료를 적용하였다. 건물 입지에 따른 미기상 변화를 분석하기 위해 건물 입지전과 후에 대해 모델링을 수행한 후, 그 변화량을 분석하였다. 모델링 수행시 기상 조건은 연구대상 지역의 기후분석을 통해 두 가지를 선정하였는데, 첫 번째 조건은 풍향을 남남동(SSE)풍, 두 번째 조건은 풍향을서(W)풍 계열로 하였다. 바람길 분석은 풍속, 열섬 분석은 기온 변화량을 통해 분석을 실시하였다. 풍속 분석 결과, 건물 높이보다 낮은 고도에서는 바람이 유입되는 지역에서는 0.2~2.5 m/s 정도 증가한 반면, 건물 사이에서는 0.5~2.0 m/s 정도 감소하였다. 건물 높이 이상의 고도에서는 건물이 위치한 단지 내에서는 0.1~0.8 m/s m/s 정도 감소하는 반면, 단지 외부에서는 0.2~0.4 m/s 정도 증가하였다. 열섬 분석 결과, 건물 높이보다 낮은 고도에서는 건물이 위치한 단지 내와 풍하방향 지역에서는 기온이 $0.01{\sim}0.1^{\circ}C$ 증가한 반면, 단지 외부에서는 $0.01{\sim}0.05^{\circ}C$ 감소하였다. 건물 최고 높이 부근에서는 대부분의 지역에서 $0.05{\sim}0.2^{\circ}C$ 정도 감소하였다.

Keywords

References

  1. Saitoh, T. S., Shimada. T. and Hoshi, H., "Modeling and simulation of the tokyo urban heat island," Atmos. Environ., 30, 3431-3442(1996). https://doi.org/10.1016/1352-2310(95)00489-0
  2. Plate, E. J. and Davenport, A. G., "The risk of wind effects in cities, in: Cermak, et al., Wind Climates in Cities," Proceedings of the NATO Advanced Study Institute in Waldbronn, Germany, NATO ASI Series, 277, 1-20(1995).
  3. Higson, H. L., Griffiths, R. F., Jones,, C. D. and Hall, D. J., "Flow and dispersion around an isolated building," Atmos. Environ., 30, 2859-2310(1996). https://doi.org/10.1016/1352-2310(95)00313-4
  4. Davenport, A. G. "Rationale for Determining Design Wind Velocities," J. Struct. Eng., 86, 39-68(1960).
  5. Bottema, M., "Urban roughness modelling in relation to pollutant dispersion," Atmos. Environ., 31, 3059-075(1997). https://doi.org/10.1016/S1352-2310(97)00117-9
  6. 구윤서, "신행정수도건설을 위한 친환경 바람길 해석 및 전략적 도시설계 방안 연구보고서," 대한주택공사(2004).
  7. 김운수, "서울시 기상특성을 고려한 도시계획기법 연구(II)," 서울시정 개발연구원(2001).
  8. Wise, A. F., Sexton, D. E. and Lillywhite, M. S. T., "Studies of air flow around building," Architects J., 141, 1185-1189(1965).
  9. Eliasson, I., "Infrared thermography and urban temperature patterns," Int. J. Remote Sens., 13(5), 869-879(1992) https://doi.org/10.1080/01431169208904160
  10. Eliasson, I., "The use of climate knowledge in urban planning," Landscape and Urban Planning, 48, 31-44(2000). https://doi.org/10.1016/S0169-2046(00)00034-7
  11. Oke, T. R., "Canyon geometry and the nocturnal urban heat island: comparison of scale model and field observation," Journal of Climatology(1981).
  12. 조은주, "토지이용변화에 따른 지표온도 분포 및 그 변화에 관한 연구-서울시를 중심으로-," 이화여자대학교 대학원 석사학위논문(1996).
  13. Blocken, B. and Carmeliet, J., "Pedestrian wind conditions at outdoor platforms in a high-rise apartment building: generic sub-configuration validation, wind comfort assessment and uncertainty issues," Wind Struct., 11(1), 51-70(2008). https://doi.org/10.12989/was.2008.11.1.051
  14. Bruse, M., "Updated overview over ENVI-met 3.0, Environmental Modelling and Software,"(2004).
  15. Theurer, W., Bachlin, W. and Plate, E. J., "Model study of the development of boundary layers above urban areas," J. Wind Eng. Ind. Aerodyn., 41(44), 437-438(1992). https://doi.org/10.1016/0167-6105(92)90443-E
  16. Adrian, G. and Fiedler, F., "Simulation of unstationary wind and temperature fields over complex terrain and comparison with observation," Beitr.age zur Physik der Atmosphare, 64, 27-48(1991).
  17. Hedquist, B. C., Brazel, A. J., Sabatino, Di., Carter, W., Fernando, H. J. S., "Phoenix urban heat island experiment: Micrometeorological aspects," 8th Symposium on the Urban Environment Timothy R. Oke Symposium(2009).
  18. 송영배, "바람통로 계획과 설계 방법," 221-227(2007).
  19. Plate, E. J., "Methods for investigating urban wind fields physical models," Atmos. Environ., 33, 3981-3989(1999). https://doi.org/10.1016/S1352-2310(99)00140-5
  20. Fackrell, J. E., "Parameters characterizing dispersion in the near wake of buildings," J. Wind Eng. Ind. Aerodyn., 16, 97-118(1984). https://doi.org/10.1016/0167-6105(84)90051-5
  21. Thomson,, R. S., "Building amplification factors for sources near buildings: a wind tunnel study," Atmos. Environ., 27A, 2213-2225(1993).
  22. Takakura, S., Suyama, Y. and Aoyama, M., "Numerical simulation of flow field around buildings in an urban area," J. Wind Eng. Ind. Aerodyn., 46(47), 765-771(1993).