冷却屋顶对南京夏季高温天气的缓解作用

冷却屋顶的安装预计能在一定程度上缓解城市化所带来热环境的破坏。利用耦合了城市单层冠层方案(UCM)的WRF模式,以南京2010年7月26日~8月5日夏季晴天小风天气为背景,模拟了不同高反照率屋顶和绿色屋顶的安装对城市高温的缓解效应。结果表明:(1)反照率为0.8的高反照率屋顶和100%的绿色屋顶有相似的降温效果,白天平均降温0.5℃,夜间平均降温0.1~0.2℃,一天中最大降温0.9℃,同时在建筑物密度集中的地区,降温效果更明显;(2)不同反照率的屋顶和不同比例的绿色屋顶对气象因子的影响效果不同,屋顶反照率和绿色屋顶比例的增加会使温度降低、风速减小、边界层降低,且呈线性变化;(3)反照率为0.8的高反照率屋顶和100%的绿色屋顶在白天可以降低人体舒适度(分别为0.2左右和0.1左右),提高人体舒适程度。     

基于道路布局的城市区域热环境数值模拟研究

对整个长沙市城区建筑及道路进行建模,并采用CFD软件Fluent对长沙市区域热环境进行模拟分析,结合红外线温度图对比验证.研究结果表明:绿地、水体覆盖面积对缓解城市热岛效应、改善城市空气质量有很大的作用;城市道路布局与城市区域热环境有很大的关联,城市道路的合理设计和布局可以很好地利用城市主导风进行自然通风;高层建筑布局与道路走向设计应当相契合,前后、高低错落布置,减少大面宽建筑,充分利用城市道路通风改善城市区域热环境.     

秦巴山区乡村建筑节能构造热工研究

秦巴山区地处夏热冬冷地区北部高纬度区域,建筑冬季室内热环境恶劣,提高和改善室内热环境质量对建设可持续发展的乡村人居环境具有重要意义.以位于秦巴山区腹地的汉中为例,依据标准气象数据资料,确定汉中乡村建筑围护结构传热系数的修正系数,通过对比分析建筑窗墙比、围护结构传热系数等参数对建筑耗热量的影响,研究乡村建筑构造热工性能及其优化设计方案,并做出相应的经济技术分析.结果表明,建筑热工优化后,屋面传热耗热量由38.92W/m~2减少到6.53W/m~2,墙体传热耗热量由16.72W/m~2减少到4.83W/m~2,有效地降低了冬季建筑耗热量,明显改善了该地区乡村建筑冬季室内热环境质量,且建筑热工优化前后的成本相差不大.该优化方案在秦巴山区乡村具有可行性,可为该地区乡村建筑的设计提供参考.     

城市发展对区域气象环境影响的数值模拟:以苏州为例

本文采用中尺度天气模式WRF(Weather Research Forecasting Model),以苏州地区为例,对稳定天气过程下的城市热岛效应进行了数值模拟(2007年7月31日-8月2日).利用Landsat卫星观测的1986年、1995年、2004年、2006年下垫面资料进行了敏感性试验,分析了城市化导致的城市下垫面变化对城市气象环境的影响.结果表明,在这次高温过程中,城市气温一直较郊区高,高温区随着城市扩展而扩大;城市化对郊区气温影响较小,而城市气温会有所增长,且夜间较明显;随着城市的发展,城市热岛强度也随之增长,在夜间增长显著;由于城市下垫面的特征,城市中上升气流区与下沉气流区顺着风向成条带状相间分布,这表明在城市中可能存在水平对流涡旋,并且随着城市的发展,水平对流涡旋强度有增强的趋势.     

WRF-ARW模式在北京城市热岛模拟研究中的应用

为了分析城市化对北京城市热岛效应的影响程度,利用NCEP 1℃×1℃逐日再分析资料、Landsat遥感产品数据以及中尺度WRF模式,对北京城市下垫面因子的变化进行模拟。分析城市化对北京城市热岛强度的影响。结果表明:白天北京的城市、近郊、远郊存在气温的逐级递减趋势,而夜间热岛分布广且城郊温差小,城市热岛强度总体维持在1℃以上。下垫面由郊区变为城市会使当地的气温升高;并且这种升温效果在夜间比较显著。城区面积的扩张,会进一步增加城市中心区的温度。从不同年份小风区面积的变化看出,城市化在夜晚不断的加剧城市热岛效应,而白天则先增强后减弱。     

刘伟东热岛效应下的城市发展

自1833年以来,世界上许多气象学者,相继发现城市地区气温比其以外地区高的现象.国内外大量的研究结果表明.世界上的所有城市无论规模大小,纬度高低,是位于沿海还是内陆以及地形,环境如何,都存在城市热岛效应.一般百万人口的大城市城区平均气温比郊区高0.5～1℃.近年来,城市热岛效应研究在我国取得了长足的进步.刘伟东表示,在当前全球气候变暖的背景下.城市热岛效应研究对于城市人居环境的影响更有意义.     

重檐歇山顶中国古建筑风压与风场数值模拟分析

运用ANSYS Fluent软件并引入Renormalization-group k-ε湍流模型,以北京天安门城楼复杂形体为对象,数值计算分析重檐歇山顶式古建筑的风压与风场特性,揭示了不同风向角下建筑风压与风场的变化规律,开展了城楼城台封闭和城台开敞、曲面斜坡屋面和直线斜坡屋面等对建筑风压和风场的影响.研究表明,风向角对建筑屋面和重檐风压分布影响显著;城台开敞可降低建筑周围整体气流流速,减小屋面和重檐的负风压;直线斜坡可降低屋面与重檐处气流速度,但将增大重檐间区域的气流速度.给出了无周边遮挡建筑物情况下重檐歇山顶古建筑的风荷载体型系数,可为此类古建筑的抗风设计提供技术参考.     

1990-2019年我国城市风热环境的演变分析

近几十年来中国经历了快速城市化,而城市的快速发展也带来了如城市热岛效应等问题,影响了城市居住生活环境的舒适度与城市的可持续发展.本文基于1990-2019年的气象数据、土地利用数据和Landsat遥感影像数据,以中国不同气候区的10个省会城市的城区作为研究对象,对各城市的风热环境与建筑密度的演变进行了分析,得出如下研究结论.(1)研究区城市整体处于升温状态,城市平均风速的变化对城市平均气温的影响有限,背景风环境的变化对城市气温上升的影响不如城市建筑密度的增加;(2)研究区城市热环境的变化与城市建成区的空间扩展和城市建筑密度具有较好的时空一致性,并且城市建筑密度的增加与城市热环境的加剧具有一致的趋势特征,但在不同城市的年际变化上存在较大差异;(3)城市扩张虽然会导致城市高温区的增加,但这并不是导致高温区集中的主要原因,在局地地表覆被类型等地理环境因素的影响下,城市风热环境表现出了不同的地域特征.通过对国内多个城市风热环境的变化与演变趋势进行对比分析,可以为促进城市的可持续发展,制订城市发展的相关决策提供理论和参考依据.     

基于能量平衡的城市热岛效应研究进展

快速的城市化过程中产生了一系列环境问题,备受关注的有水资源短缺、生态环境脆弱以及城市热岛效应等.其中城市热岛效应问题日益突出,降低城市生态环境质量和生活质量.研究城市热岛效应的产生机理对缓解这一问题具有非常重要的理论和现实意义.本文从能量平衡的角度归纳总结了以往城市热岛效应形成机理的研究,探讨研究能量平衡方程中各分量的方法并对研究成果进行归纳总结,认为应用遥感图像与气象资料相结合分析城市地表热通量来研究城市热岛效应的成因及特征在目前是非常有效可行的方法.本文认为目前基于能量平衡研究城市热岛效应还存在不足,如相关研究仅仅在少数的城市或者针对特定的季节;城市的储热通量相对被高估;应考虑如何合理地将人为热引入能量平衡方程进而研究人为热的贡献率;增加实地测量并研究提高地面观测水平的新途径和新方法来验证所得的模拟结果.     

惠州城市热岛效应变化特征

基于惠州城市和乡村1962-2008年逐日定时和2005-2008年逐日逐时的气温资料,利用统计分析软件SPSS和突变检验方法Mann-Kendall统计分析了惠州城市热岛效应的变化特征及对城市气温变化的影响。结果表明:(1)惠州城市热岛强度具有明显的季节、月和日变化特征,无明显的周变化特征;上半年城市热岛强度明显低于下半年,四季中秋季最高、春季最低;日间一般为负值而夜间为正值,城市热岛强度最大出现在秋冬季节的夜间,最小出现在冬季的午间。(2)惠州年和四季平均城市热岛强度呈逐年显著上升的趋势,城市热岛效应对城市气温上升具有明显作用,城市热岛效应是城市年平均气温日较差呈下降趋势的一个重要原因。     

城市热岛效应对城市规划的影响

在综合分析城市热岛效应的基础上,论述了城市热岛效应对城市规划的影响。城市热岛效应是城市化形成的特殊城市气候,是现代都市的典型气候特征之一。城市热岛效应具有明显的时空分布特征,它的形成与城市下垫面性质和城市能耗等许多因子有关。城市热岛效应对城市空气动力学、城市森林规划、城市色彩规划、城市能源规划以及城市规模等方面都具有极大的影响。城市规划部门和有关专家应根据城市热岛效应的形成机制及其时空分布特征,制定合理的城市规划,以期最大限度地消除或缓解城市热岛效应,实现经济、社会和自然的和谐发展。     

科学绿化指标可改善城市热岛效应

近日,市科委、市园林局、市政府外办共同承办了“城市热岛效应研究国际研讨会”。研讨会旨在通过加强国内外各大城市间的学术交流,共同探索缓解城市热岛效应的技术措施,为建设最适宜人居环境和城市可持续发展献计献策。在市科委的支持下,北京市园林科研所进行的《北京城市绿化缓解城市热岛效应的研究》,首次定量分析了15年来北京城市热岛的分布、强度和变化特征,研究了城市下垫面地物特征与热岛强度的定量关系,明确了城市热岛效应的发生规律和影响因素;定量分析了城市化过程中建设用地扩张、绿色空间锐减以及实施城市绿化和生态建设后城市热…     

建筑立体绿化对室外热环境的影响分析

以广州某高校图书馆为例,利用CFD模拟方法对建筑立体绿化对室外热环境的影响进行模拟分析,结果显示:在夏季典型计算日,与普通建筑相比,采用立体绿化,建筑前广场、草地、河流上方1.5 m处温度分别降低了0.5~2.5℃、0.5~2.0℃、0.5~1.5℃,屋面温度降低了8℃左右.采用立体绿化不仅有效改善了室外环境,减缓了热岛效应,而且降低了室外和屋面温度,提高了屋面隔热性能,达到了节能的目的.     

夏热冬冷地区围护结构热工性能节能分析

选取夏热冬冷地区7个典型城市住宅为研究对象,建立了一个6层居住建筑模型,利用能耗模拟软件VisualDOE4.0,分析了屋面、窗户、遮阳及外墙围护结构各部件热工性能对建筑能耗的影响.通过正交试验进行综合节能措施方案设计,分析不同围护结构组合方案的建筑能耗及节能率变化,最终确定优化组合方案,超过建筑节能25%的目标.模拟计算结果与实测结果吻合得很好,充分验证了模拟计算的正确性.     

中国土地利用和植被覆盖度变化对区域气候影响的数值模拟

基于3期土地利用和植被覆盖度资料、高分辨率的驱动场、马赛克的土地利用处理方式,采用区域气候天气研究与预报模式,设计两类试验研究中国土地利用和植被覆盖度变化对区域气候的影响.结果表明:在土地利用试验中,反照率、叶面积指数、发射率和低空云量等影响地表能量及分配,导致土地利用变化对夏季潜热、感热和2 m气温等陆面物理量的影响显著.由于城市地表的不透水性导致城市潜热明显减少,感热和气温增加.土地利用变化对冬季的影响比夏季弱,主要是反照率起作用,尤其是在积雪变化较大的区域.在植被覆盖度试验中,植被覆盖度与叶面积指数一致,后者直接影响植被蒸腾作用和夏季潜热,潜热的变化与植被覆盖度的变化具有较好的空间一致性,感热和气温基本上与潜热变化相反.土地利用和植被覆盖度变化通过改变垂直层温度,影响位势高度,引起风场的异常和降水的变化.     

建筑水平屋面对流换热特性实验研究

本文分析了现阶段建筑外表面对流换热研究存在的问题,设计了一种用于现场实测建筑外表面对流换热特性的萘升华方法,并利用该方法对高大单体建筑水平屋面的对流换热特性做了测量。实测结果表明建筑屋面的对流换热系数和屋面上方的代表风速成正比,代表风速在5.6m/s以内时,对流换热系数在5-50W/m2K。通过分析表明萘试件表面的温度波动和屋面和空气之间的温差对实测结果影响不大。本文考虑了建筑尺度对对流换热的影响,以风登陆屋面沿风向到测点的距离为代表长度,对实测结果做了无量纲化处理,得到了考虑到建筑尺度的建筑屋面对流换热无量纲准则。     

加强城市热环境控制，减轻热岛效应，推动“绿色北京”建设

随着城市化的发展,世界包括中国的许多大城市普遍出现城市热岛效应增强现象,降低了人居舒适度,加剧了城市污染,危及居民健康,增大了能源消耗,影响了城市可持续发展。本文在分析北京城市热岛效应产生的主要原因和广泛借鉴有关热岛效应产生机理研究成果上,提出了"调整城市绿化考核指标,提高城市绿化生态服务功能"、"在城市规划中增加热环境控制的要求"、"实行建筑"换装"计划,推动建筑节能"以及"实施道路降温计划"等综合控制城市热环境、减轻热岛效应的具体城市环境管理政策建议。     

基于界面粘结性能分析的屋面保温设计

在民居更新设计中,屋面保温设计是一项关键的建筑节能技术;而界面粘结性能分析是屋面保温设计的必不可少的参数依据。通过对材料界面的粘结性能、粘结方式以及粘结厚度等参数进行分析比较,获取了不同情况下对屋面保温的影响;并通过实验得出如下结论 :界面Ⅰ的粘结方式、混凝土强度和粘结面积对界面的粘结性能基本不产生影响,在进行屋面保温设计的过程中,需采用的保温材料是PUR;且胶层厚度越小越好,比起不采用该屋面保温材料的更新设计在其保温的热工性能方面有很大改善;与不采用保温材料相比,PUR保温材料提高了屋面墙体的热导率,降低了墙体的热阻、同时提高了墙体的蓄热系数,说明PUR保温材料具有较强的保温隔热能力,明显提高墙体材料的热工性能。     

闽南砖木结构官式大厝热环境与节能措施分析——以厦门市新垵村新垵社为例

对厦门市海沧区新垵村新垵社典型砖木构官式大厝民居进行夏季热环境实测和调查,分析闽南官式大厝砖木结构的热环境特征.结果显示:室外一日内的温度波幅为13.6℃,而室内的仅为4.1℃;室外一日内的相对湿度波幅为37.6%,而室内的仅为17.6%.说明砖木构大厝在保温隔热、调节室内外温度和湿度方面具有良好的热工性能,但是其窗、屋顶和地面仍有许多的不足,应对建筑局部构造进行节电改造,设置防水屋面,组织建筑采光,利用绿化,改善庭院地面等.     

城市冠层模式对城市气温模拟的改进

建立了一个城市冠层模式,并将该模式耦合在精细城市边界层预报模式中.城市冠层模式对城市地区地面气温夏季和冬季的模拟情况均优于传统平板模式的模拟结果,尤其是夜间地面气温的量值及变化趋势.城市冠层模式详细的考虑城市冠层建筑物三维结构对长短波辐射的作用以及热量存储能力.建筑物密集地区冠层地表反照率要低于建筑物相对稀疏地区,以北京地区的模拟为例,古观象台地表反照率夏季为0.167,冬季为0.163,南郊观象台夏季反照率为0.170,冬季为0.167.城市冠层模式能够较为准确的模拟城市地区地表能量平衡关系,白天净辐射通量要大于平板模式模拟结果,大多数能量存储在冠层三维结构中,感热通量较低;夜晚冠层释放存储的热量加热冠层表面,冠层通过向上的感热通量传输加热上部大气,夜间感热通量表现为正值.