城市化對(duì)住宅建筑空調(diào)負(fù)荷的影響-

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1、城市化對(duì)住宅建筑空調(diào)負(fù)荷的影響摘要　　城市化產(chǎn)生熱島效應(yīng)。利用CTTC（建筑群熱常數(shù)）模型對(duì)城市化后的建筑群溫度進(jìn)行模擬計(jì)算，把計(jì)算結(jié)果作為室外計(jì)算溫度，對(duì)一普通住宅建筑空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行了計(jì)算，并與根據(jù)氣象臺(tái)提供的室外溫度計(jì)算出來(lái)的冷熱負(fù)荷進(jìn)行比較。結(jié)果表明，夏季冷負(fù)荷受城市化影響較大，當(dāng)無(wú)室內(nèi)發(fā)熱量時(shí)，采用氣象臺(tái)提供的氣象數(shù)計(jì)算出的夏季冷負(fù)荷比按小區(qū)溫度計(jì)算的低10%～35%；而冬季熱負(fù)荷受城市化影響不大，二者差別不到10%。關(guān)鍵詞：城市化空調(diào)負(fù)荷住宅建筑熱島效應(yīng)Abstract　　Urbanizationcausestemper

2、aturedifferencebetweenurbanandruralareas.UsingtheCTTCmodeltosimulatetemperatureofanurbanbuildinggroup.Thetemperaturewasusedtocalculatethecoolingheatingloadinsteadoftemperaturemeasuredatthelocalmeteorologicalstationasoutdoordesigntemperature.Itisshownforanordinaryresi

3、dentialbuildingthatthecalculatedcoolingloadisabout10to35percentwiththetemperatureofanurbanbuildinggroupthanthatwiththeoutdoortemperaturefromthelocalmeteorologicalstation.Butthedifferenceofheatingloadbetweenthemislessthan10percent.Keywords：urbanizationcoolingloadresid

4、entialbuildingheatislandeffect0引言　　早在公元前4世紀(jì)，人們就注意到了城市和鄉(xiāng)村的氣候是有差別的。19世紀(jì)，英國(guó)的賀華德（LakeHoward）對(duì)倫敦市內(nèi)和郊區(qū)的氣象記錄進(jìn)行對(duì)比分析，從大量資料中總結(jié)出倫敦城市氣候的特點(diǎn)，其中有一個(gè)著名的發(fā)現(xiàn)：倫敦城市中心的溫度比四周郊區(qū)高[1]。后來(lái)各國(guó)學(xué)者對(duì)不同緯度、不同類(lèi)型、不同規(guī)模的城市陸續(xù)做了大量對(duì)比測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似現(xiàn)象。人們把這種現(xiàn)象稱(chēng)為"城市熱島"。　　然而，我們?cè)谟?jì)算某棟建筑物的室內(nèi)冷熱負(fù)荷時(shí)，使用的室外參數(shù)都是來(lái)源于建筑所在地區(qū)的一個(gè)大范圍內(nèi)的氣

5、象資料，而這些氣象資料又是由氣象人員在空曠的城市遠(yuǎn)近郊監(jiān)測(cè)而得。既然許多研究資料都已證明城區(qū)氣溫與郊區(qū)氣溫確實(shí)存在著較大的差別，那么如果在對(duì)建筑物室內(nèi)冷熱負(fù)荷進(jìn)行各種分析計(jì)算中把這些由氣象臺(tái)站測(cè)出的氣象數(shù)據(jù)作為城區(qū)內(nèi)建筑的室外計(jì)算參數(shù)，其結(jié)果就很可能會(huì)出現(xiàn)偏差，并由此得出不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤的結(jié)論。澳大利亞的M.M.Elnahls等對(duì)這個(gè)問(wèn)題曾做過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬，在阿德萊德地區(qū)建造了一個(gè)典型的建筑群，結(jié)果表明，冬、夏兩季建筑群內(nèi)的空氣溫度都高于氣象溫度。對(duì)空調(diào)系統(tǒng)而言，在對(duì)室內(nèi)加熱時(shí)減少10%的能耗，在供冷時(shí)增加15%的能耗。兩種算法的能

6、耗總和（加熱+供冷）相差不多。但"這并不意味著因?yàn)橄嗷サ窒涂梢院雎詫?duì)空氣溫度的修正。忽略了修正溫度的影響就意味著對(duì)冷負(fù)荷估計(jì)不足，對(duì)熱負(fù)荷估計(jì)過(guò)高"[2]。因此，建筑群的"熱島效應(yīng)"的確會(huì)對(duì)負(fù)荷計(jì)算造成不可忽視的影響，需要我們進(jìn)一步關(guān)注和研究。1建筑群室外溫度的模擬計(jì)算　　關(guān)于建筑群內(nèi)空氣溫度的模型，前人已經(jīng)做了不少的研究工作。筆者在比較前人對(duì)城市氣候和建筑局部微氣候的研究方面和研究模型之后，選擇了簡(jiǎn)明實(shí)用的CTTC模型及其系列改進(jìn)模型作為研究開(kāi)發(fā)的切入點(diǎn)?！　TTC模型把特定的地點(diǎn)的濕度視為幾個(gè)獨(dú)立過(guò)程溫度效應(yīng)的疊加，用公

7、式表示如下[3]：　　ΔTa(t)=To+ΔTa,solar(t)-ΔTNLWR(t)　　式中Ta(t)為需計(jì)算的t時(shí)刻的大氣溫度：To為基準(zhǔn)（背景）溫度；ΔTa,solar(t)為因城市覆蓋層表面吸收太陽(yáng)輻射而導(dǎo)致的大氣溫升；ΔTNLWR(t)為凈長(zhǎng)波輻射吸收失熱而導(dǎo)致的溫度變化。正是在計(jì)算ΔTNLWR(t)時(shí)使用了CTTC模型數(shù)，可由下式進(jìn)行計(jì)算：　　　　　　　　?。?）　　　　　　式中t是計(jì)算時(shí)刻，m是下墊面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收率，h是綜合換熱系數(shù)，Ipen（t）是建筑群在t時(shí)刻接受到單位面積上的平均太陽(yáng)輻射照度，CTTC是建

8、筑群熱時(shí)間常數(shù)。　　斯沃德（HannaSwaid）和霍夫曼（MiloE.Hoffman）按理論公式計(jì)算出ΔTa,solar(t)和ΔTNLWR(t)，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)出當(dāng)ΔTa,solar(t)為晝夜最小值時(shí)的空氣溫度Ta(t)，則由式（1）可計(jì)算出To。他們發(fā)現(xiàn)同一