湿热地区城市乔木冠层能量平衡观测及显热计算模型优化

植被冠层能量分配是认识和把握植被对城市气候调节作用的关键,显热是植被冠层能量的重要组成部分,直接作用于近地气温与人体舒适性.根据能量平衡原理(净辐射=显热+潜热+蓄热),通过植被、液流和微气候等参数在秋冬少雨季的连续、系统性观测,考察湿热地区典型城市乔木(杧果树,树高9.38 m,胸径0.621 m,冠幅8.60 m)的冠层能量分配及显热计算模型.乔木冠层各能量项均随太阳辐射而变:净辐射、显热、蓄热呈“单峰单谷型”日变化,潜热呈“单峰型”日变化,蓄热峰谷出现最早(8:30,16:30),说明植被随外界条件变化快速调整叶片及冠层温度,潜热较大值出现早(11:00)且持续时间长(5 h),说明植被持续有效地通过叶孔蒸腾散热.植被冠层日间获得的太阳辐射能量主要向周边空气散失,引起空气温升和加湿,二者作用的强弱随时间和天气条件而变,上午和晴天、多云天温升作用明显,而下午和阴天加湿作用显著.叶孔蒸腾消耗乔木冠层40％(晴天)～60％(多云天)的日总能量,并在阴天持续发挥作用使得植被净吸收周边空气的热量.冠层显热由叶片与空气温差和冠层空气动力学阻抗决定,以0.11 m/s为界区分自由和受迫对流,预测结果能较好表现乔木冠层的显热变化特征(RMSE=74.54 W/m2,R2=0.86,d=0.96).研究结果为认识和把握典型植被的城市气候调节效应提供基础数据和参考,为提升风景园林设计的环境效益和生态水平奠定科学基础.     

湿热地区城市乔木蒸腾降温观测及计算模型优化

作为植被区别于其他地表和景观设计要素的关键,蒸腾是其调节微气候的重要作用途径,而气孔导度是影响蒸腾作用最重要的生理参数.通过秋冬季长时间连续的树干液流和植被微气候参数测试,研究广州典型城市绿化乔木(杧果树,树高9.38 m,胸径0.621 m,冠幅8.60 m)的蒸腾和气孔导度变化特征,检验和优化不同计算模型的性能.结...     

湿热地区城市静态水体能量分配特征研究——以广州荔湾湖为例

城市水体作为一种基于自然的解决方案,被视为调节城市气候、改善城市热环境的重要工具。研究水体的能量分配特征是认识和把握水体对城市热环境影响的关键。然而,由于缺乏系统的量化方法和充分的数据支撑,水体的能量分配,即水体与周边环境能量交换的物理过程,尚未完全明晰。基于能量平衡理论,以广州荔湾湖为例,通过冬、夏两季的连续系统观测,得到湿热地区城市湖泊各能量分项的分配特征。结果表明：一、辐射通量在湖泊的能量平衡中具有双重作用,在白天短波辐射是主要能量输入源,在夜间长波辐射冷却是重要的散热形式;二、各能量分项受天气条件的影响不同,晴朗少云的“理想”天中净辐射通量Q*和潜热通量QE显著大于雨天和阴天多云等其他天气条件,而显热通量QH在这三种天气条件下的差异较小;三、季节对湖泊能量分配有显著影响,在高温高湿的夏季,蓄热通量Qs的平均日累计占比最大,即大部分净辐射分配给了蓄热;在凉爽干燥的冬季,QE占比最大,即大部分能量输入转化为了潜热。可为考察城市静态水体能量分配特征提供研究方法参考,并为认识和把握水体的气候调节效应提供湿热地区的数据支撑,进而推进基于蓝色基础设施的气候适应型城市建设。     

城市冠层模型的扩展与验证

本文首先介绍了一维简易多层城市冠层模型的概要。该模型以理想化的街区为对象,可进行建筑周边微环境的温湿度、风速的垂直分布变化。然后与实测进行了对比,发现虽然存在一定误差,但城市冠层模型可较好地把握室外温度的变化趋势。可适用于长期动态的室外气候定性分析。     

湿热地区高密度街区绿化热环境调节作用研究

城市绿化对于城市热岛效应具有调节作用,但高密度老旧街区却往往缺乏用地从而难以提升绿量。以湿热地区广州市某高密度老旧街区为例,进行夏季典型高温日的日间热环境实测,评估街区与现存绿化措施的热环境影响作用与效果。实测结果显示,街区室外空间尺度较小,SVF均低于0.4,对太阳热辐射与热环境具有较为明显的调节作用,平均温度降幅为2.75～3.86℃,黑球温度降幅为5.75～9.86℃,平均辐射温度降幅为5.82～10.16℃,通用热环境气候指数(UTCI)降幅为3.1～4.68℃。街区闭塞环境、局部开放空间过密的树木冠层不利于街区内部自然通风的调节作用,实测时段外部平均风速接近2.0 m/s,街区内部风速均低于0.5 m/s。对比街区内部不同绿化要素,小叶榕叶面积指数(LAI)为2.4～3.1,小叶榄仁树阵LAI值为1.0～1.2,爬藤植物凉廊LAI值为1.6。结果显示爬藤凉廊对于日间太阳总辐射阻隔幅度达97%,且其所在测点热环境各指标均为最低值,对热环境的调节效果较好。在减碳增绿背景下,爬藤凉廊具有良好的种植适应性与热环境改善潜力,对于老旧街区的景观绿化更新提质具有参考价值。     

基于热环境舒适的湿热地区高密度城市教育空间设计研究——以深圳新洲小学为例

本文以深圳市新洲小学为例,探讨以热舒适为核心的空间设计策略,应对高密度城市环境,构建利于通风降温的形体策略与气候空间系统.结合前期风热环境模拟与建成后的实测数据,验证其热舒适调节的有效性.在构造层面,对课室通风降噪表皮系统进行风热耦合模拟,优化课室内热环境舒适性.综上,研究基于热环境优化,整合了空间设计、计算模拟与现场实测等方法,为湿热地区高密度城市的教育建筑性能提升探索了适宜的技术路径.     

湿热地区室外动态热环境中二节点模型的验证及修正

快速城镇化和全球变暖使城市室外环境的热不舒适加剧,热安全风险提高。为了解湿热地区室外动态热环境中人体生理量的变化规律,为快速评价室外热环境提供依据,开展了室外人体热反应观测实验。基于实测数据,对二节点模型进行了模拟精度分析和吻合度检验,研究得到了人体在室外受风速、MRT和自身调节的作用下,皮肤温度和体核温度呈现不同的变化规律及二节点模型修正方法。在室外动态热环境中应用二节点模型,需从皮肤、体核调定温度、人体标准模型、肌体启动体温调节的环境温度值及人体与室外环境的对流换热系数4个方面对人体二节点模型进行修正,相关参数和调节过程应写成可赋值的变量或数学表达式,修正后的二节点模型对室外人体热反应预测具有通用性和适用性。     

基于室内柱状填埋试验的城市固废填埋物沉降机理及计算模型

在室内配制了具有典型组分比例的固体废弃物,利用室内柱状沉降试验仪,在一定的淋滤条件下,进行长时间的废弃物填埋试验。定期测定废弃物在填埋全过程中的沉降值等指标。采用基于Gandolla计算模型,考虑废弃物瞬时沉降和长期沉降的特殊性,建立了考虑废弃物全过程沉降的复合沉降计算模型。利用柱状沉降试验观测数据,反演分析模型中的各计算参数。结果表明,应用复合沉降模型对填埋试验和现场试验分别进行的计算与观测值基本一致,说明沉降机理分析和计算模型的合理性。     

湿热地区城市住区微气候与设计

文章以湿热地区的广州为例,通过两代表性城市住区夏季晴日的现场测试,得到其微气候参数的分布图。结合住区在建筑、绿化和水景等方面的设计,分析住区微气候与设计之间的关系,为湿热地区城市住区的微气候优化设计提供指导和建议。     

热湿地区自然通风与空调交替运行优化研究

本文以琼海地区为例,利用EnergyPlus对热湿地区居住建筑不同外围护结构条件下自然通风与空调交替运行模式进行了模拟及优化,给出了不同房间功能,外墙材料及窗墙比下最佳空调启闭条件及自然通风延迟时间,并获得了外墙传热系数与自然通风延迟时间之间的拟合关系,得出了引导当地居民合理使用空调的行为指南,可为热湿地区居住建筑自然通风与空调交替运行提供理论参考.     

超低能耗建筑月能量平衡算法模型参数研究

月能量平衡算法被广泛用于计算超低能耗建筑的采暖空调能源需求.为研究该算法模型常数取值对采暖空调能源需求计算结果的影响,本文计算寒冷地区、夏热冬冷和夏热冬暖三个气候区下办公建筑的采暖空调能源需求.通过比较分析发现,采用PHPP软件默认值和EN ISO 52016-2017标准给出的模型常数值时,建筑时间常数对建筑采暖空调...     

关于供热运行调节与热平衡的优化途径的探究

集中供热属于我国采暖供热的主要方式,但在供热中,受采暖方式、采暖管网及采暖结构等因素的影响,引起了区域内热力失调的问题。本文提出了供热运行调节与热平衡的优化途径,保障了锅炉运行满足了输出功率的要求,消除了供热运行失调的问题。     

建筑围护结构的动态热平衡模型及实例分析

在小区微环境的研究中,正确地获得建筑同护结构外表面的温度,并以此作为温度场计算的边界条件是非常重要的。本文区别已往仅考虑太阳辐射的静态方法,建立了一个考虑同护结构蓄热和传热的动态建筑围护结构热平衡模型。并用该模型计算了济南夏季某日某单栋建筑各围护结构外表面的温度。     

滑移装载机液压系统热平衡研究与优化分析

为研究并优化滑移转向装载机液压系统热平衡性能,分析计算了滑移装载机行走液压系统与工作液压系统的发热功率与整机的散热功率,并针对该系统提出了优化方案。理论分析计算及试验数据的对照分析表明:液压系统热平衡优化方案正确有效,优化后的液压系统热平衡温度满足实际工程作业的要求。     

极端热湿地区建筑被动蒸发冷却技术应用潜力实验研究

建筑被动蒸发冷却技术能有效减少围护结构得热,有助于解决我国极端热湿地区因长年高温高湿所导致的建筑过热问题.多孔材料的实际蒸发冷却效益与气象要素作用关系密切.本文利用热湿气候风洞实验台,基于我国南海气象数据,测试以多孔陶质砖为媒介的建筑被动蒸发冷却技术的应用潜力,探索各气象要素对蒸发冷却过程的影响机理.结果显示,极端热湿气候中,被动蒸发冷却技术具有1.5～6.4℃的冷却效益潜力.在淋水时机选择方面,宜以太阳辐射强度为首要决策指标,以气温为次要决策指标,可获得较好冷却效益,并节约水耗.