天空视域因子计算方法及城市热岛效应分析研究

发布时间：2020-05-23 06:56

【摘要】：城市热岛效应在传统意义上是指城市气温比郊区气温高的现象,造成这一现象的原因有城市环境中不均匀的人工地形,植被的减少,以及人为造成的热量输出等。近年来,中国许多城市受到夏季高温天气的影响,出现了更多的极端天气,如极端高温和暴雨,大大降低了城市舒适度。对于大型城市的热岛效应问题,较以往有了更复杂的变化和特征,例如更多的太阳辐射吸收、更多的人为热量排放、更大范围的高温区域等。城市热岛效应与城市空间结构密切相关,天空视域因子的提出,在描述城市空间结构方面,相较于二维的方法更能体现空间的复杂情况。本文主要对天空视域因子展开研究,文中以理论研究和计算分析为主要研究手段,对天空视域因子的概念、性质进行进一步的解读和研究,针对城市热岛效应研究的性质,从新的角度找到新的天空视域因子计算方法,并用新的计算方法分析城市热量的集散。本文的主要结论包括以下几个方面:1.研究建筑在空间中的形态和分布有助于分析热岛效应,对建筑的空间形态和分布的描述和度量,以往的研究以建筑密度和间距和高度的比值为主,这些因子仅能从二维来描述,对于空间的复杂程度是远远不够的,而天空视域因子是一个更加合适的描述方法。2.由于天空视域因子在实际环境中计算的难度,前人对于天空视域因子的研究受限于几何数值的计算,在对城市热岛效应的研究中,我们刚好可以把刚才的辐射看作太阳辐射,这样得出的天空视域因子,即能反映空间的开阔度,也得反映它的能量所得。3.本文提出了一种新的计算方法,即通过计算区域获得的太阳辐射体现天空视域因子的物理意义,简称太阳辐射区域计算法。太阳辐射计算法相对其他方法,在研究范围方面,太阳辐射计算法能计算的区域不受限制;在结果呈现方面,太阳辐射计算法主要以图像的方式输出,是可以达到较大区域连续天空视域因子的计算结果呈现,实现了从点到面的升级。4.天空视域因子搜索半径在80米以上,天空视域因子大小浮动趋近平稳,在150米以上计算结果开始没有了变化,所以得出搜索半径的适用范围为80至150米,计算结果有效可靠且节省时间和资源。5.在空间分布中,材质相同,排布较密集,天空视域因子较小,获得或留下太阳辐射热量较少;建筑密度小,但下垫面材质吸热率低的时,天空视域因子在几何定义上很大,但在物理定义上反而减少。
【图文】：

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研究技术路线（来源：作者自绘）

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因子（天空视域因子, sky view factor）则是建筑物，树木等）周围的表面上截取的辐子等于 1 减去被截取的部分所占的比值，大小，表示这个区域的开阔度越小，，越紧凑，图 2-1 视域因子概念示意图（来源：作者自Fig.2-1 View Factor Conceptual Diagram
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU984.113;X16

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