用改進的CC模型對住區(qū)熱環(huán)境進行預測

利用改進的CTTC模型對住區(qū)熱環(huán)境進行預測與評價摘要：利用改進的CTTC模型并結合CFD模擬方法，可預測和評價住宅小區(qū)不同區(qū)域內的熱環(huán)境以及太陽輻射、綠化措施以及建筑布局的影響，對改善住區(qū)居住環(huán)境起良好的指導作用。本文介紹了改進的CTTC模型及在此基礎上模擬預測小區(qū)不同區(qū)域內逐時氣溫的方法，同時給出了小區(qū)不同區(qū)域熱環(huán)境的評價指標，結合實例進行了模擬計算和評價分析。關鍵詞：CTTC模型CFD熱環(huán)境太陽輻射綠化措施居住環(huán)境1、研究背景隨著居住質量的提高，人們在追求生活品質的同時更多要考慮如何使自己健康長壽。住區(qū)設計是否以人為本，住區(qū)的硬環(huán)境與居住者的心理、生理需求吻合與否，將直接影響到人們的生活質量，也正日益成為房地產(chǎn)開發(fā)商和購房者共同關心的話題。住宅社區(qū)擁有了高品質的室內外人居環(huán)境，適宜的溫濕度和較低的輻射不僅會給居民室外生活帶來舒適與健康，同時也可通過傳熱、輻射、對流、自然通風等形式降低住宅維護結構的外表溫度及室內氣溫，在提高了居民室內外生活質量的同時，可有效地降低住宅的采暖空調能耗，降低對環(huán)境的污染，意義之重大勿容質疑?；谏鲜鰡栴}，很有必要對住區(qū)環(huán)境進行分析與評價，其結果將對住區(qū)的設計規(guī)劃提供重要的參考意見。住區(qū)建筑熱環(huán)境的評價內容主要是考察人們在室外生活時切身感受到的如室外溫度、濕度、太陽輻射、氣流組織和綠化狀況等微氣候參數(shù)。其中溫度作為人們感受居住環(huán)境好壞的特征參數(shù)，綜合反映了如住區(qū)的太陽輻射及綠化狀況等其它因素的作用，對評價住區(qū)周圍熱環(huán)境至關重要，也是影響人們在室內外生活質量的主要因素之一。根據(jù)所在地區(qū)的典型氣象溫度數(shù)據(jù)并結合住區(qū)建筑布局、下墊面材料、綠化等已知條件，利用改進的CTTC模型并結合用CFD工具模擬而得的住區(qū)風場分布數(shù)據(jù)，可預測小區(qū)不同位置小范圍內的逐時氣溫，進行比較并給出評價；所得結果既可為居民選擇適合個人習慣的工作生活環(huán)境提供參考意見，同時也能為改善小區(qū)熱環(huán)境指明方向。2、計算模擬說明2.1改進的CTTC模型在建筑群集地區(qū)，小區(qū)不同位置的熱環(huán)境受相鄰位置的建筑材料、結構和布局、小區(qū)下墊面、綠化情況、水景設施以及交通和家用等人為排熱因素的影響，可能會使局地氣溫出現(xiàn)熱島或冷島、滯后或提前等現(xiàn)象。CTTC（ClusterThermalTimeConstant）集總參數(shù)模型把特定地點的溫度視為幾個獨立過程溫度效應的迭加，用公式表示如下[1]：（1）這里是局部空氣溫度變化的基準（背景）溫度；是太陽輻射造成的空氣溫升，是長波輻射造成的空氣溫降。改進的CTTC模型認為[2]，可以對城市建筑群和氣象站分別列出方程如下：（2）（3）根據(jù)（2）（3）兩式可導出：（4）改進模型中的建筑群空氣溫度（）就可以用氣象溫度加上氣象站和建筑群兩地因太陽輻射和長波輻射造成溫差的差值來表示。氣象站處的空氣溫度是經(jīng)過逐時精確測量的，這樣就可以避免因為基準溫度選取不準而導致的誤差。川從以序色列貢的S鹿wa背id鳥和H權of燒fm昌an螺19圣86約年對池耶路鏟撒冷熄三個話建筑低群的購實驗脖以及蒼澳大朝利亞氧的E津ln翠ah玉as諒和W矩il趙li造am鈴so瘋n1闖99磁3年爪對阿倒德萊滴德市闊阿德帖萊德托大學銀北平折臺校卸區(qū)的耗兩個逮“秩峽谷妥”臺的實凳驗來咱看，傻利用撐CT妹TC限模型倡預測減的空愛氣溫拋度和介測量處的空辱氣溫筐度顯壟示出夾了很需好的淋吻合猜性。哄媽為了忽能更紐準確稼地計別算住澆區(qū)不功同位犁置的攤建筑群群空士氣溫注度，主筆者敢針對霜CT辮TC略模型題主要扮提出懇了以約下改拼進[茫3]仁，并凍編制述成計嫁算機縣模擬盛程序掘：賽1)券將博二維拾模型露擴展粘為三作維模塑型，塵使空蠟氣溫柏度所咳對應逆的計他算區(qū)晃域更私為合腳理；坡黎2)騾考遣慮了圍建筑勸壁面腳即責“叨峽谷僑”色兩側藏的太尊陽輻半射，庫使之鎖更符漿合實崇際情加況；畢躬3)犁完糾善了瓶三維寧的建希筑天慶空視君角系侵數(shù)的咸計算筍方法尚；銳4)俗根托據(jù)北科京的防調研爺情況蠻，修溉正了田住宅雞小區(qū)憲人為傭熱量順（包衡括家愿庭排菊熱及拜交通況排熱危）的王計算騙方法維；燈5)逮重椅新考姥慮了啟住宅豆小區(qū)積內綠除化的龜作用甜，并查把水各景設惱施的相影響怖也納造入到球模型抱之中公。宗計算績時需額要輸許入相猴關的畏小區(qū)熄特征望物理寶量，筍如建濁筑布晃局參覽數(shù)（禍如建腸筑間誘距、仁建筑賭高寬舍比、束小區(qū)北特征祥高度香等參梳數(shù)）幅、小霉區(qū)戶鞏數(shù)、原不同射區(qū)域拼內風竭速及挎綠化臥率、貢人為迅熱以釀及水具景設搖施參壁數(shù)等云。歌圖督1拆某住書宅小疏區(qū)整妖體鳥甜瞰及懶溫度櫻環(huán)境衡區(qū)域鄙劃分伴圖凡2.來2冬模擬臺計算陽思路淘基于項上述烤思想鍋預測傲和評次價住部區(qū)不蕉同位球置的圣溫度允環(huán)境監(jiān)，可駐按照悔以下駕步驟繼進行儀：原1)柄選尤擇住耕宅小冶區(qū)所式在地嗓區(qū)的吧典型毫氣象腳數(shù)據(jù)造作為樸氣象益站（流城市辭遠郊牙）的揀空氣嫁溫度粘；撥2)鑒利釋用英爛國帝植國理專工學麥院C辨HA裳M研軍究所貨開發(fā)草的C贊FD奴模擬仰軟件佩PH瓶OE渣NI蹈CS孔模擬尿小區(qū)嬌不同竭位置會風場稍分布攔；策3)誰利魯用改餡進的綢CT融TC捉模擬竭計算皮程序計，計肯算小逼區(qū)內笑不同鳴位置尊的溫蛙度。概失值得供指出配的是躍，根雞據(jù)模索擬結分果而潛給出味的小爸區(qū)內吵不同伍位置搶的溫賭度環(huán)獎境評楚價只認是一稅個相栗對評匹價，盼但它偉充分但反映春了小芹區(qū)內玉不同奮位置序在一竊天內撈的氣串溫的勿相對競分布們情況添，依姐然具迎有很候強的耕指導更意義咬。商3、醒計算肝實例劑圖1嗎所示樹的是冰為北早京某架住宅賽小區(qū)烈進行爹熱環(huán)褲境評堡價時醉的整臭體鳥純瞰圖換以及楚溫度牢環(huán)境振區(qū)域唯劃分魂圖，戶表1觀給出扔了進鼠行模粥擬計瘋算時謎小區(qū)隨內各楊區(qū)域哲的主找要數(shù)碑據(jù)。蜓主要炭選擇睬北京演過去摧幾十澤年間統(tǒng)夏季慣某一粉代表榮日（刺如7狠月1珠6日初）的濟氣象碧溫度芬進行涂模擬起和分鐘析比立較。甚表1子小丟區(qū)不覽同位誕置的爆熱環(huán)卵境計更算工熄況說鉤明籃小區(qū)性朝向閉小區(qū)專面積橋S(辱m博2警)輪小區(qū)召定型巧高度祝H冊小區(qū)勺建筑高平均伯間距姜W挽小區(qū)殺戶數(shù)址天空堪視角己系數(shù)悉SV鋪F蝶小區(qū)變主導志風速規(guī)(m跟/s穗)夠水景敵布置船權重漸系數(shù)利小區(qū)井綠化姨率斃交通汁排熱芝權重講系數(shù)婚家庭陽排熱詢權重障系數(shù)脂老區(qū)降南北舊60得00初18慚28液20新0農(nóng)0.擊65郊2技0棒0.敬25銅0蛛0.坐5硬S1逗南北商19魚20者0晶36野32密70稱0仁0.辟67違10哄7傍1栽0.斃32藥1草0.典5轎S2蟲南北進92外00編36籃32洋70神0鵝0.乒64胃2泡0渡0.寶2噴0式1道W1照南北騰94乖50臟50已45宮30砌0鼓0.褲64搖1.刪7偵0競0.喂32勢0伶0.居5浮W2陵-1勒南北怖19嘗95徑0講45伸70賠60退0順0.狀69脊1.艦7聾1.性5菠0.斑34輕1.叨5恥0.循5賀W2捷-2販南北晨73爆50萌45華25會30味0霜0.網(wǎng)63丟2華0駕0此.2草0炕1輔W2瞎-3季南北皂10害50輕0態(tài)42勞50趙25高0午0.陪65鞋2影0.辰5用0.挎32有0.顛5尸1蛇W3畏-1俘南北準12訪75犯0掃42狡50星85豎0肚0.猶61懷1.奉7再1巷0.堪34夫0.出5馬0.究5去W3堪-2困南北搶12揀75鋼0暮42車50功85梨0社0.合61幫2僚0她0.足2角0刪1無E1劃南北嬸54溫00任32爺20船20炕0寫0.害62字2糟0蔬0.壁25竄1唯0.顫4唐E2別南北衫10照50氧0違38罵50淚55敢0蹄0.頭63巖1.路5辭0慶0.泰32霸0.愧5州1.網(wǎng)1小E3疊南北只90帥00轎42壘50寒50銳0央0.盒65藥1.扮5政0賊0.折34案0.增5郊1罷E4鮮南北宿10才00腎0打38駕40詞60疏0艦0.護61吐1.稅5槽0智0.掘32毫0.晨5叛1.各2軌計算拾說明繡：補1、星假設慕為晴匪穩(wěn)天鋪氣，釀小區(qū)限主導冤風速憑為2如m/牌s，資并結撞合P季HO勿EN隙IC楚S模耗擬小幟區(qū)不氏同位寺置風攀場分仆布結最果；劑渣2、棕交通波排熱認權重回系數(shù)餃根據(jù)曲劃分異區(qū)域鑰所處盲交通邪位置待及小圓區(qū)戶丟數(shù)權討衡確擋定；識每3、賄家庭脾排熱戚權重素系數(shù)罪根據(jù)羨小區(qū)莖戶數(shù)姜確定嗚（以落50站0戶瞞為1消），葡并參公考飲譽食店汗鋪的付數(shù)量途；債圖2況小吐區(qū)典春型區(qū)瘡域的毀溫度抵結果互1（資7月鬧16幕日）這朗4、吵水景狐布置沉權重然系數(shù)察根據(jù)薄有無百水景己，以秤及水塊景設掏施在懇劃分挑區(qū)域欄里的薪所占璃面積碼比例秀確定瀉。掃所模央擬小異區(qū)內佳的溫出度結象果如樸圖2描、圖奮3所洲示。肺總的斯說，體與氣謎象站竟氣溫冊比較互，小西區(qū)內硬的氣斃溫出熟現(xiàn)了播一定算程度托的熱膀島現(xiàn)傲象；腦且就揚一天悄的氣歸溫變寶化而恥言，嘆熱島據(jù)強度鋒晚間妹較強墳，白兩天午社間相嚇對較替弱。咬同時斗從下震午2崇、3級點以厲后，粱氣溫孝將持喪續(xù)地信保持雄高向飄走勢雪，直錯至晚豪上8獄、9定點以鉆后才淚逐漸暖回落醬。從偽圖2育、3拜中可犯以看辨出，茂盡管悄在夜影間各玻區(qū)域測的氣裳溫相粘差很訴小，隔但在罪白天掛各區(qū)恢的氣津溫還扭是呈很現(xiàn)出習較大釋的差蝦異。福其中難的原正因在習于小殘區(qū)中采某些燙區(qū)域揭的建折筑布籌局合勸理，苦建筑竭間距忽選擇吹合適獸（天社空視淚角系勵數(shù)較份高而凝利于梢長波翁輻射趁冷卻濾）；盲且室新外的布集中質綠地艦多，隱小區(qū)暴綠化科好，林并或錫多或轉少地假采用爹了人打工水訪景布曬置（怨使得債其與乖空氣示的熱淡濕交庫換加范強，秤有效暮地降登低了身空氣餐的溫規(guī)度）筑，人惑為熱扎源相確對較粉少，澆因而熱在炎禿熱夏忘季，溫其內釘?shù)臏負P度環(huán)占境相批對比盒較適想宜。燙如W早2-懇1、技S2蟻、W輝2-嘩2、消W3怒-2祖、E疑3區(qū)削等?？喽鳶家2、柱W2亡-2葉、W捎3-誦2、峰E1撫區(qū)由爬于比煮較接竟近交淺通公舊路，妙受交外通車開輛等倡人為窮熱影運響嚴賠重，譜并且撿由于勁其區(qū)凍域內為的下傻墊面岸多為狗瀝青束水泥殺路面襯，綠鄰化較澡少，茅無水速景設豪施，系因此漁其溫和度較刷高，逆熱島鑄效應杏強烈茶，在撤早上役、傍制晚時丟溫度愚持續(xù)傻出現(xiàn)斜突高僻的情婦況。蕩案根據(jù)籠模擬孩計算刮結果句并主常要比基較以竿下參充數(shù)，忌可給綠出小厲區(qū)不京同區(qū)石域內全的熱播環(huán)境侍的相靠對評伙價，勵如表脈2所晶示。俘表中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