第三章城市热环境1
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
严重的城市热岛效应不但影响了人们正常的生活和工作，还成为人们生活质量进一 步提高和城市进一步发展的制约因素。因此，研究削减城市热岛效应的技术方法， 采取各种措施缓解热岛效应的影响，对于提高人们的生活质量，维持城市可持续发 展具有重要的意义。
五、控制城市热岛的措施
降低城市热岛强度，减弱热岛效应的影响 1、严格控制城市规模 2、保持城市区域有充足的蒸发面积 3、合理使用人工装饰，不超过功能需要 4、加强城市自然通风 5、其他措施：改变城市产业结构、降低温
作业
1. 如何解决（缓解）城市热岛问题
––““建筑气候区划标准””（GB50178GB50178－－9393 ）的7个建筑气候区划分区————工业与民用建筑主 要用于建筑及规划设计
气候分区
5个建筑热工设计分区（ GB50176GB50176－－ 9393）
主要指标：累年最冷月(1 月)最热月(7月)平均温 度
辅助指标：累年日平均温 度≤5℃和≥25℃的天数
7个建筑气候区划分区
（GB50178GB50178－－ 9393））
主要指标：累年最冷月(1 月)最热月(7月)平均温度、 7月平均相对湿度
辅助指标：年降水量、累 年日平均温度≤5℃和 ≥25℃的天数、
气候分区
气候分区
大气压力
干球温度、湿球温度
干球温度计温度是温度计自由地被暴露在空气中所测量 的温度，同时避免辐射和湿气的干扰。 干球温度计温 度通常被视作气温的温度，它是真实的热力学温度。
4. 白天强度小，夜间强度大； 5. 晴天无风时强度强，阴天风大时强度弱
四、城市热岛对环境的影响
1. 形成热岛环流 由周围郊区吹向市区的微风叫热岛环流 1）热岛环流受热岛强度大小的影响 2）热岛环流不利于城市污染物的扩散，从
而使污染物向城市流动。
2、影响城市区域的降水量和空气湿度 降水量：城市大于郊区 空气湿度：城市低于郊区 3、酷热天气日数增加，寒冷天数减少
2、潜热交换量
L随着温度的增高而减小。
四、城市覆盖层与外部大气显热交换
热的三种方式 城市对流换热
第二节：城市热岛效应
一、城市热岛
一、城市热岛
一、城市热岛
1、概念 城市市区气温高于郊区，愈接近市中 心气温愈高，市区任意水平面的等温 线图是如同海岛等高线一样的一族曲 线，将气温分布的这种特殊现象称为 城市热岛。
热岛强度ΔT=市区气温tc-郊区气 温ta
ΔT=f（时间，市区人口密度，风 速，降水量，空气成风等）
上海2001年3月13日遥感卫星图
上海2001年7月3日遥感卫星图
二、城市热岛形成原因
1. 城市建筑物密度、高度大；人工路 面广场多，促使城市吸收太阳辐射 多，反射量小；（反射次数）
2. 城市下垫面材料热容高，夜间由于 有人工热量的补充使降温慢；
3. 城市空气成分温室气体多，容易保 存热量；
6大原因
4. 城市人口众多，人为热量大； 5. 由于城市管网发达，地面不宜存留
水分，使城市挥发散射少； 6. 城市建筑物密度大，不宜散热。
（风速）
1、建筑高度、间距 2、建筑材料 3、地面绿化 。。。。
城市热岛的成因：下 垫面的影响
城市热岛形成的外部条件：
城市热岛
热岛强度：热岛中心气温减去同时间同高 度（距地1.5 m高处）附近远郊的气温的 差值。 单位：℃
33
城市热岛
城市热岛
伦敦的城 市热岛
伦敦地区冬 季月均热 岛强度达 到6.7℃
北京的城市热岛
北京80年代初城市热岛强度为夏季1.5℃，冬季5℃。 家用空调的普及和车辆的剧增必然导致近年夏季热岛 强度增加。
发生在地表1.5~2.0m大气层中的气候特 点和气候变化 对人的活动影响最大
微气候
气候分区
我国纬度、海陆、高差、地形等相差大 ——不同气候条件，房屋建筑要求也不相同。 ������ ������ 两个分区标准
––“民用建筑设计规范”（GB50176GB50176－－9393） 的5个建筑热工设计分区主要用于建筑热工设计——— 民用建筑（住宅、学校、医院、旅馆…………）
Qn—城市覆盖层内净辐射得热量 Qn=Is•ρ+α•IB-Ig Is –太阳辐射强度 ρ--覆盖层等效表面对太阳辐射的吸收系数 IB–天空大气长波辐射强度 α--覆盖层等效表面对大气长波辐射的吸收系数 Ig--覆盖层等效表面的长波辐射强度。
1、太阳直接辐射量减少，散射辐射量增加 城市污染物浓度高于郊区； 城市太阳直接辐射量低于郊区； 城市散射辐射量高于郊区。
在“热岛效应”的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭 合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流 ，使得周围各种废气和化学有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害作用下， 高温区的居民极易患上消化系统或神经系统疾病，此外，支气管炎、肺气肿、哮喘 、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也有所增多。
4、热岛效应与人体健康
在“热岛效应”的影响下，城市上空的云、雾会增加，使有害气体、烟尘在市区上 空累积，形成严重的大气污染。人类有许多疾病就是在“热岛效应”下引发的。
医学研究表明，环境温度与人体的生理活动密切相关。环境温度高于28度时，人们 就会有不舒适感；温度再高就易导致烦躁、中暑、精神紊乱；气温高于34度，并伴 有频繁的热浪冲击，还可引发一系列疾病，特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病 的发病率上升，死亡率明显增加。此外，高温还可加快光化学反应速率，从而提高 大气中有害气体的浓度，进一步伤害人体健康。
第三章：城市热环境
城市热环境
1. 城市热平衡 2. 城市热岛效应 3. 绿化对城市环境的影响 4. 住区热环境 5. 合理利用太阳能改善住区
热环境 6. 建筑布局与住区热环境
太阳常数 ：1353W/m2
城市气候学 P194
微气候
为区别于一个地区的大气候状况 定义为由细小下垫面构造特性所决定的
英国：直接辐射减少38% 散射辐射增加了135% 总辐射量减少了18%。
2、城市覆盖层太阳反射系数
太阳辐射反射系数小于郊区；
ρ=I ρ /Ish
ρ取决于以下因素：
影响ρ的因素
① 各个不同性质下垫面的反射系数； ② 城市建筑物排列的几何形状； ③ 城市空气湿状况； ④ 城市地形地貌； ⑤ 城市空气污染情况。
城市热平衡是指城市覆盖层的热量得失 Qn+Qf±Qh±Qe=Qs 式中： 1、Qn--城市覆盖层内净辐射得热量； 2、Qf--城市覆盖层内人为热释放量； 3、Qh--城市覆盖层内大气与外部对流换热量； 4、Qe--城市覆盖层内的潜热交换量 5、Qs --城市覆盖层内下垫面层的储热量。
一、城市覆盖层净辐射得热量
ห้องสมุดไป่ตู้
二、城市覆盖层内人为热
1. 人类生活产生热量； 2. 人类新陈代谢产生热； 3. 人类生产活动产生热； 4. 城市其它生物生存生产产热； 5. 温室气体在城市中的催化作用。
三、城市覆盖层内潜热交换
1、什么是潜热： 物质发生相变（物态变化），在温度不发生变 化时吸收或放出的热量叫作“潜热”。 物质由低能状态转变为高能状态时吸收潜热， 反之则放出潜热。 例如，液体沸腾时吸收的潜热一部分用来克服 分子间的引力，另一部分用来在膨胀过程中反 抗大气压强做功。熔解热、汽化热、升华热都 是潜热。
天气形势稳定，气压梯度小，风速微 弱或无风，天气晴朗无云或少云，空气 层结比较稳定。
三、城市热岛特征
1. 热岛强度与城市气温和郊区气温没有直 接关系，它只是二者之差：同高同低；
2. 热岛强度与城市规模、人口数量和密度 基本成正比；
5大特征
3. 热岛强度随季节而变：中纬度地区，冬 季强，夏季弱；低纬度地区，季节差别 不大；
1983年1月26～27日
1982年7月
37
北京某新建小区的热岛模拟
T(℃)
S2区临马路，S3区绿化好，老区建筑布局不通风
35
气象站
S3
S2
老区
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25 1:00
5:00
9:00
13:00
17:00
Time(h)
21:0038
北京某新建小区的热岛模拟
2、热岛强度
干球温度是接触球体表面空气的实际温度，湿球温度是 球体表面附着有水时，水份蒸发带走热量后球体的温 度
第一节：城市热平衡
分析城市热平衡的意义
掌握城市得失热量的源头 了解各种得失热量的机制 可以根据需要有针对性地提出解决城市
热环境问题。
城市边界层与覆盖层
城市气候学 P194
一、城市覆盖层净辐射得热量
室气体，增加城市绿化，注意建筑单体设 计。
六、城市热岛对建筑设计的影响
建筑设计中必须考虑城市热岛的成因，从 这个角度出发去设计，涉及多方面的内容。
1、城市热岛---气温升高、湿度降低 2、对保温设计的影响 3、对防热设计的影响 4、对建筑防潮设计的影响 5、使围护结构内表面结露和内部结露的可
能性减少。
五、控制城市热岛的措施
降低城市热岛强度，减弱热岛效应的影响 1、严格控制城市规模 2、保持城市区域有充足的蒸发面积 3、合理使用人工装饰，不超过功能需要 4、加强城市自然通风 5、其他措施：改变城市产业结构、降低温
作业
1. 如何解决（缓解）城市热岛问题
––““建筑气候区划标准””（GB50178GB50178－－9393 ）的7个建筑气候区划分区————工业与民用建筑主 要用于建筑及规划设计
气候分区
5个建筑热工设计分区（ GB50176GB50176－－ 9393）
主要指标：累年最冷月(1 月)最热月(7月)平均温 度
辅助指标：累年日平均温 度≤5℃和≥25℃的天数
7个建筑气候区划分区
（GB50178GB50178－－ 9393））
主要指标：累年最冷月(1 月)最热月(7月)平均温度、 7月平均相对湿度
辅助指标：年降水量、累 年日平均温度≤5℃和 ≥25℃的天数、
气候分区
气候分区
大气压力
干球温度、湿球温度
干球温度计温度是温度计自由地被暴露在空气中所测量 的温度，同时避免辐射和湿气的干扰。 干球温度计温 度通常被视作气温的温度，它是真实的热力学温度。
4. 白天强度小，夜间强度大； 5. 晴天无风时强度强，阴天风大时强度弱
四、城市热岛对环境的影响
1. 形成热岛环流 由周围郊区吹向市区的微风叫热岛环流 1）热岛环流受热岛强度大小的影响 2）热岛环流不利于城市污染物的扩散，从
而使污染物向城市流动。
2、影响城市区域的降水量和空气湿度 降水量：城市大于郊区 空气湿度：城市低于郊区 3、酷热天气日数增加，寒冷天数减少
2、潜热交换量
L随着温度的增高而减小。
四、城市覆盖层与外部大气显热交换
热的三种方式 城市对流换热
第二节：城市热岛效应
一、城市热岛
一、城市热岛
一、城市热岛
1、概念 城市市区气温高于郊区，愈接近市中 心气温愈高，市区任意水平面的等温 线图是如同海岛等高线一样的一族曲 线，将气温分布的这种特殊现象称为 城市热岛。
热岛强度ΔT=市区气温tc-郊区气 温ta
ΔT=f（时间，市区人口密度，风 速，降水量，空气成风等）
上海2001年3月13日遥感卫星图
上海2001年7月3日遥感卫星图
二、城市热岛形成原因
1. 城市建筑物密度、高度大；人工路 面广场多，促使城市吸收太阳辐射 多，反射量小；（反射次数）
2. 城市下垫面材料热容高，夜间由于 有人工热量的补充使降温慢；
3. 城市空气成分温室气体多，容易保 存热量；
6大原因
4. 城市人口众多，人为热量大； 5. 由于城市管网发达，地面不宜存留
水分，使城市挥发散射少； 6. 城市建筑物密度大，不宜散热。
（风速）
1、建筑高度、间距 2、建筑材料 3、地面绿化 。。。。
城市热岛的成因：下 垫面的影响
城市热岛形成的外部条件：
城市热岛
热岛强度：热岛中心气温减去同时间同高 度（距地1.5 m高处）附近远郊的气温的 差值。 单位：℃
33
城市热岛
城市热岛
伦敦的城 市热岛
伦敦地区冬 季月均热 岛强度达 到6.7℃
北京的城市热岛
北京80年代初城市热岛强度为夏季1.5℃，冬季5℃。 家用空调的普及和车辆的剧增必然导致近年夏季热岛 强度增加。
发生在地表1.5~2.0m大气层中的气候特 点和气候变化 对人的活动影响最大
微气候
气候分区
我国纬度、海陆、高差、地形等相差大 ——不同气候条件，房屋建筑要求也不相同。 ������ ������ 两个分区标准
––“民用建筑设计规范”（GB50176GB50176－－9393） 的5个建筑热工设计分区主要用于建筑热工设计——— 民用建筑（住宅、学校、医院、旅馆…………）
Qn—城市覆盖层内净辐射得热量 Qn=Is•ρ+α•IB-Ig Is –太阳辐射强度 ρ--覆盖层等效表面对太阳辐射的吸收系数 IB–天空大气长波辐射强度 α--覆盖层等效表面对大气长波辐射的吸收系数 Ig--覆盖层等效表面的长波辐射强度。
1、太阳直接辐射量减少，散射辐射量增加 城市污染物浓度高于郊区； 城市太阳直接辐射量低于郊区； 城市散射辐射量高于郊区。
在“热岛效应”的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭 合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流 ，使得周围各种废气和化学有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害作用下， 高温区的居民极易患上消化系统或神经系统疾病，此外，支气管炎、肺气肿、哮喘 、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也有所增多。
4、热岛效应与人体健康
在“热岛效应”的影响下，城市上空的云、雾会增加，使有害气体、烟尘在市区上 空累积，形成严重的大气污染。人类有许多疾病就是在“热岛效应”下引发的。
医学研究表明，环境温度与人体的生理活动密切相关。环境温度高于28度时，人们 就会有不舒适感；温度再高就易导致烦躁、中暑、精神紊乱；气温高于34度，并伴 有频繁的热浪冲击，还可引发一系列疾病，特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病 的发病率上升，死亡率明显增加。此外，高温还可加快光化学反应速率，从而提高 大气中有害气体的浓度，进一步伤害人体健康。
第三章：城市热环境
城市热环境
1. 城市热平衡 2. 城市热岛效应 3. 绿化对城市环境的影响 4. 住区热环境 5. 合理利用太阳能改善住区
热环境 6. 建筑布局与住区热环境
太阳常数 ：1353W/m2
城市气候学 P194
微气候
为区别于一个地区的大气候状况 定义为由细小下垫面构造特性所决定的
英国：直接辐射减少38% 散射辐射增加了135% 总辐射量减少了18%。
2、城市覆盖层太阳反射系数
太阳辐射反射系数小于郊区；
ρ=I ρ /Ish
ρ取决于以下因素：
影响ρ的因素
① 各个不同性质下垫面的反射系数； ② 城市建筑物排列的几何形状； ③ 城市空气湿状况； ④ 城市地形地貌； ⑤ 城市空气污染情况。
城市热平衡是指城市覆盖层的热量得失 Qn+Qf±Qh±Qe=Qs 式中： 1、Qn--城市覆盖层内净辐射得热量； 2、Qf--城市覆盖层内人为热释放量； 3、Qh--城市覆盖层内大气与外部对流换热量； 4、Qe--城市覆盖层内的潜热交换量 5、Qs --城市覆盖层内下垫面层的储热量。
一、城市覆盖层净辐射得热量
ห้องสมุดไป่ตู้
二、城市覆盖层内人为热
1. 人类生活产生热量； 2. 人类新陈代谢产生热； 3. 人类生产活动产生热； 4. 城市其它生物生存生产产热； 5. 温室气体在城市中的催化作用。
三、城市覆盖层内潜热交换
1、什么是潜热： 物质发生相变（物态变化），在温度不发生变 化时吸收或放出的热量叫作“潜热”。 物质由低能状态转变为高能状态时吸收潜热， 反之则放出潜热。 例如，液体沸腾时吸收的潜热一部分用来克服 分子间的引力，另一部分用来在膨胀过程中反 抗大气压强做功。熔解热、汽化热、升华热都 是潜热。
天气形势稳定，气压梯度小，风速微 弱或无风，天气晴朗无云或少云，空气 层结比较稳定。
三、城市热岛特征
1. 热岛强度与城市气温和郊区气温没有直 接关系，它只是二者之差：同高同低；
2. 热岛强度与城市规模、人口数量和密度 基本成正比；
5大特征
3. 热岛强度随季节而变：中纬度地区，冬 季强，夏季弱；低纬度地区，季节差别 不大；
1983年1月26～27日
1982年7月
37
北京某新建小区的热岛模拟
T(℃)
S2区临马路，S3区绿化好，老区建筑布局不通风
35
气象站
S3
S2
老区
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25 1:00
5:00
9:00
13:00
17:00
Time(h)
21:0038
北京某新建小区的热岛模拟
2、热岛强度
干球温度是接触球体表面空气的实际温度，湿球温度是 球体表面附着有水时，水份蒸发带走热量后球体的温 度
第一节：城市热平衡
分析城市热平衡的意义
掌握城市得失热量的源头 了解各种得失热量的机制 可以根据需要有针对性地提出解决城市
热环境问题。
城市边界层与覆盖层
城市气候学 P194
一、城市覆盖层净辐射得热量
室气体，增加城市绿化，注意建筑单体设 计。
六、城市热岛对建筑设计的影响
建筑设计中必须考虑城市热岛的成因，从 这个角度出发去设计，涉及多方面的内容。
1、城市热岛---气温升高、湿度降低 2、对保温设计的影响 3、对防热设计的影响 4、对建筑防潮设计的影响 5、使围护结构内表面结露和内部结露的可
能性减少。