城市建筑物外壁表面热力效应研究3建筑物外墙壁面与地面的热力效应比较.pdf

城市建筑物外壁表面热力效应研究*1 3 建筑物外墙壁面与地面的热力效应比较 1 3 1 1 2 3 1 1 何云玲 张一平 窦军霞 刘玉洪 马友鑫 1.中国科学院西双版纳热带植物园 昆明6502232.中国科学院生态环境研究中心 北京 100085 3.中国科学院研究生院 北京100039 摘 要 本文利用在不同季节对城市建筑物不同朝向外墙壁面表温和近旁气温的垂直观测资料 以及计算得出的外墙壁面近 旁热流强度 通过与地面各要素的比较 分析了外墙壁面热力效应特征 得到以下初步结论 建筑物外墙壁面近旁气温 和壁表温与地面附近气温和地表温相比 其差异随朝向 季节 高度的不同而各异 北向壁面近旁气温一般都低于地面 附近气温 其余壁面近旁气温则多高于地面附近气温 而壁面表温除夜间8月西向壁面和12月东向 南向壁面下部之外 一般多低于地表温 并且表温差在近地附近较小 屋顶附近较大 其温差多存在明显的垂直变化 由于气温与表温的不 同差异 导致外墙壁面近旁热流强度与地面热流量的差异在不同季节 不同朝向壁面对近旁的空气有着不同的热力作用 北向壁面始终是从近旁空气获取热量 呈现较强的热汇效应 而 12月昼间的东向 南向壁面 4月昼间的东向壁面和8 月昼夜间的西向壁面 整个壁面均呈现较强的热源效应 其它壁面一般下部多为热源 而上部多为热汇 且强度各异 关键词 外墙壁面 热力效应 热源 热汇 时空分布 1引言 在中国由于交通手段限制 城市建筑大多是密集型 近年随着城市发展 建筑物的数量急剧增加 使得城市中建筑物外壁面积占城市总表面积比例大幅度增加 且建筑物高层化 大型化 更增加了建筑 物与气候环境的相互影响程度 特别是光照环境 热力状况 风速分布等关系到建筑热物理环境的要素 将与国外分散型住区有着不同特征和变化规律 研究表明 由于各壁面的朝向不同 所获得的太阳辐射有显著差异[1-3] 导致各朝向表面的热力状 况发生变化 进而导致室内温度变化[4-6] 建筑物与周围环境的热力特性具有较复杂的相互关系[7-13] 城 市内不同表面的温度 温度递减率 冷却率 蓄热 放热量均具有不同特征[14-22] 屋顶面是有别于地面 城市区域的第二热力作用面[23-26]随着建筑物高度的增加 使得建筑物外表面热力效应的垂直特征加剧 具有独特的立体热力特性 建筑物外表面如此的热力分布特征 势必影响到建筑物附近的大气温度 进 而也会影响到城市气候的立体分布特征 建筑物表面的热力状况和变化特征对城市热环境 特别是城市气候的立体分布有着不可忽视的影 响 由此看来 建筑物外表面对城市气候的形成起什么作用 是否构成城市新的热力作用面 将是十分 值得深入探讨的研究内容 而该方面的研究尚不多见 本文利用在不同季节对昆明城市建筑物东西南北向外墙壁面表温和近旁气温的进行的垂直观测资 料 以及计算得出的壁面近旁热流强度 通过与庭院内混凝土地面的气温 表温和地面热流量的比较 分析建筑物外墙壁面与地面的热力特征的异同 以把握不同季节建筑物外墙壁面的热力状况特征和季节 变化 2研究方法 2.1研究地概况 昆明市地处低纬 25N 103E 高海拔 1892m地区 由于受地理位置和大气环流的影响 四季不分明 而干季 114月 雨季 5 10月 区别显著 总辐射最大值出现在干季后期的4月 2 辐射量趋近于拉萨 在雨季受多云量的影响 总辐射减少 但也与广州相近 城建区面积 148km人口 210.81万人 2000年 [27]近年来随着城市化进程加快 城市面积迅速扩大 建筑密度也在增加 建 *基金项目 云南省自然科学基金项目 2003D0071M和国家自然科学基金重点项目助 1 筑物的大型化 高层化加剧 建筑物表面积已占城市总表面积的很大比例 使城市区域下垫面的性质 结构日趋复杂 2.2观测地点 进行观测的建筑物为昆明城区内的中国科学院西双版纳热带植物