广州地区街区尺度热环境与热舒适度评价

摘要

随着我国城市化建设的快速推进，伴随而来的各种热环境问题日益显著。近年来热环境问题逐渐被人们所认识和关注，其中最为人们所熟知的就是城市热岛（Urban Heat Island）问题。城市是由一个个城市街区组成的，作为重要组成单元，街区尺度室外热环境和舒适性评价问题是关系居住质量和身心健康的重要民生问题，同时也是复杂的多学科交叉问题。目前对于街区热环境的研究存在不足：一是国内外学者大都是从单一学科角度出发，对于各个学科的综合交叉研究非常少；二是对街区热环境的数值模拟研究采用计算模型复杂、计算周期长，难以在实际工程中进行应用；三是对街区热环境没有系统的评价方法。
　　本文立足于建筑环境专业，结合城市气候、规划设计等专业的相关研究，针对广州地区的气候条件和街区、建筑特点，研究街区尺度的热环境和热舒适问题，旨在通过数值模拟结合现场实测的方式，总结广州地区控制性详细规划（简称控规）因素对街区热环境的影响机制，提出一套实用的街区热环境与热舒适度评价的指标体系，建立热环境与热舒适度评价的简易模型，在热环境方面对街区的规划设计提供指导。针对广州地区街区尺度热环境与热舒适，本文重点研究了以下几个方面内容：
　　(1)总结广州地区室外热环境影响因素，包括从建筑形式、布局、朝向到下垫面种类、热物性以及遮阳构筑物等方面的因素。建立以评价性指标与热环境参数相结合作为目标层，以微气候条件、规划空间布局、建筑材料和下垫面属性以及人为排热为指标层的热环境与热舒适度综合评价指标体系。
　　(2)在课题组已有的城市区域热气候预测模型（UDC）的基础上，对原模型进行改进和功能扩展。对广州某小区进行连续一周的热环境测试，并用改进的模型对该小区进行模拟研究，通过模拟结果和实测数据的对比分析验证改进后的模型。
　　(3)以单参数分析的思想设计数值试验，得到不同参数组合下街区热环境变化规律。主要结论为：建筑密度和容积率对热环境的影响是非线性、非单调的，当建筑密度和容积率变化时，环境温度及舒适性指标的响应曲线表现为类似二次曲线的凹函数形式；硬地路面以及建筑外表面材料铺装材料，虽然反射率增大对热环境有利，但是过大的反射率会增大平均辐射温度，甚至引起光污染；建筑架空、绿地与绿化、透水路面、水体等下垫面以及遮阳构筑物对改善热环境有利。
　　(4)在数值试验的基础上，考虑热环境影响因素间相互作用关系，对各个参数进行组合，重新整合成用于回归分析的因子。拟合得到控制性详细规划指标的热环境与热舒适度评价模型。将该模型程序化，开发针对广州地区的城市控规用热环境预测评估软件。基于建立的热环境评价简化模型和软件采用全局敏感性分析法进行参数不确定性和敏感性分析，得到主要结论有：（1）热环境评价性指标对建筑密度和楼层数最为敏感；（2）建筑架空对于WBGT为第三敏感因素，而对于SET*和热岛强度，第三敏感因素则是绿地率；（3）整体敏感性指标考虑各因素间相互作用，对于敏感性分析更加全面和准确。

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第1章 绪 论

1.1课题的研究背景

1.2课题来源及研究的目的和意义

1.3国内外研究现状

1.4主要研究内容及技术路线

第2章 城市街区热环境影响因素及热环境与舒适度评价指标体系

2.1城市街区热环境成因概述

2.2广州地区街区热环境影响因素

2.3室外热环境相关标准

2.4热环境与热舒适度评价指标体系

2.5本章小结

第3章 城市区域微气候与热平衡动态预测模型的改进与现场实测验证

3.1现有模型中相应模块的添加

3.2现场实测及模型验证

3.3本章小结

第4章 控规指标对街区热环境及舒适度影响的模拟研究

4.1数值试验方案

4.2模拟结果及分析

4.3控规指标对热环境影响的机制分析

4.4本章小结

第5章 热环境与热舒适评价简化模型与软件开发

5.1热环境与热舒适度评价简化模型构建

5.2城市控规用热环境预测评估软件开发

5.3参数不确定性及敏感性分析方法

5.4本章小结

结论

参考文献

附表

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

声明

致谢