建筑物排热城市区域热气候影响研究〔2〕
影响素分析
哈尔滨工业学 朱岳梅 刘京 姚杨 马良
摘
前文根底文首先提出热舒适增长度DC建筑物排热率DH作新评价指标然利均匀试验设计法分析建筑环境耗相关素〔制冷系统种类室空调设计温度围护结构窗墙部负荷等〕城市规划相关素〔建筑密度建筑均形状高度土利状况植等〕等城市热气候相关关系重点定量讨建筑物排热城市热气候中起作
关键词 均匀试验法 建筑物排热 热舒适增长度 城市热气候
1 均匀试验设计
城市热气候影响素众存交互作果考虑素间组合进行全面试验势必带巨工作量高性计算机难承受更重计算结果中混杂量效数信息增加统计分析难度反难探求素规律性研究利试验设计方法[1]采少试验次数时获效试验效果握城市部热气候形成特点规律
11 试验指标确实定
建立合理城市热气候影响评估体系正确评价城市化种素城市热气候形成起作具重意义国外现研究成果国开发城市规划气环境影响评估系统〞[2]日CASBEE评价体系[3]等指标进行综合评估时必须考虑分项指标权重设计种操作素必然客观评价城市热气候带影响研究确立评价指标时考虑原：
(1) 原 室外热气候优劣根结底进行评判反映指标室外群热舒适度
(2) 建筑设备原 城市热气候形成机理分析中涉众学科领域种素专业研究容考虑重点突出建筑设备排热〔包括空调冷源排热通风排热等〕城市热气候影响
(3) 操作性原 确定评价指标必须简单易量化计算时减少权重设计等带歧义操作
原根底文提出两评价指标：
(1) 热舒适增长度DC 该指标实质反映城市化前热舒适度SET*变化率定义：
〔1〕
式中SET*urban该象区域夏季代表月计算期间白天〔8时17时〕SET*时均值反映城市化实际热气候状况SET*0计算时建筑相关局部〔包括建筑体排热〕全部绿代状态该象区域夏季代表月计算期间白天〔8时17时〕SET*时均值作拟基准值反映城市化前理想状态
(2) 建筑物排热率DH 该指标实质反映建筑物排热城市热气候形成中影响度定义：
〔2〕
式中SHb夏季代表月计算期间建筑设备〔冷源系统排风〕产生累加全热排热量 (kWhm2区域)SHs夏季代表月计算期间计算区域总全热热量累加值 (kWhm2区域)
12 试验方案确实立
研究中抽取素作研究象：
〔1〕建筑环境耗相关素〔空调系统种类围护结构窗墙墙体反射率部负荷等〕
〔2〕城市规划相关素〔建筑密度建筑均形状高度土利构成绿化率水景观等〕
基述考虑素合理取值范围表1出试验设计子水取值中素分取6水值外详细讨空调系统种类影响该素列入试验设计方案
表1 均匀试验设计素水值
素
水值
1
2
3
4
5
6
建筑层数n
建筑密度b
窗墙Rw
墙体反射率aw
部全热负荷峰值Hmax〔Wm2〕
绿化+水景观面积g*
3
5
030
010
40
20
6
10
035
020
50
25
9
15
040
030
60
30
12
20
045
040
70
35
15
30
050
050
80
40
18
40
055
060
90
45
*绿化水景观面积设1 1处水景观指分散分布研究象区域喷泉天然工湖池塘等
2 计算结果分析
根取定素水数选均匀设计表U18(186)表头设计试验安排表2示
空调系统考察种：1〕电动水冷式冷水机组螺杆式冷水机组〔SR〕代表2〕吸收式冷水机组直燃吸收式冷水机组〔AR〕代表3〕热泵式冷水机组空气源热泵机组〔HP〕代表4〕区域供冷系统电制冷体设置离心式冷水机组种空调系统进行18次数值试验计算计72次计算结果总结表3中前文中规划方案计算SET*03088oC
表2 均匀试验设计方案
试验号
n
b
Rw
aw
Hmax
g
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
2
4
5
6
1
3
4
1
1
4
3
2
6
5
3
2
6
5
6
1
3
4
2
5
6
5
3
4
2
1
1
6
4
5
3
2
6
1
5
2
4
3
4
2
5
5
6
3
4
3
1
6
1
2
4
3
1
2
5
6
1
1
3
6
2
2
4
3
4
5
5
6
4
3
3
4
4
3
2
5
1
5
6
2
5
6
1
2
6
1
3
4
6
1
6
1
2
4
1
5
3
5
2
5
6
4
2
3
种系统考察结果：
21 螺杆式冷水机组
采直观分析法表3出6号方案应DC值14号方案应DH值作相利条件研究中涉素较相互间作关系复杂单纯采直观分析难准确握素城市热气候建筑物排热影响述试验结果进行元函数回分析
分析表1知建筑密度b建筑层数n描述建筑群体空间充满度指标结合起实际容积率j概念窗墙Rw墙体反射率aw部全热负荷峰值Hmax均通容积率目标值产生作外绿化+水景观面积g建筑密度b间存取值相互制约关系综合分析前期试算终回方程：
〔3〕
〔4〕
回方程知DC值言首先容积率身室外热舒适影响拟复杂容积率提高透水工外表面积增加空调排热量增加气流流动降低导致室外热舒适度降时容积率提高相增加建筑遮蔽率降低太阳辐射影响造成室外热舒适度提高次窗墙墙体反射率系数正标明室外热舒适度两素增加更加利室负荷绿+水景观面积利率系数负说明室外热舒适度两素增加改善
表3 均匀试验计算结果
试验号
SR
AR
HP
DHC
DC
DH
DC
DH
DC
DH
DC
DH
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
4469
3373
4421
4589
3338
461
4395
3914
3539
4574
3799
3237
3418
4285
444
4424
4401
3908
0497
0215
0467
0587
0128
0501
0542
0311
0114
0544
0391
0105
0365
0692
0342
0384
0621
0321
4586
339
4453
4623
3358
4689
4496
3987
3561
4624
3837
325
3425
4415
4485
4489
4429
3931
0656
035
063
0731
0225
0663
07
0467
0217
0693
0546
0191
0523
0806
0518
0556
0754
0492
4239
3317
4376
4644
3274
4598
4456
3717
3509
4521
3719
3202
338
4390
4388
4318
4385
3878
0517
0231
049
0604
0139
0523
0561
0328
0124
0561
0406
0111
0386
054
0367
0407
0637
034
4471
3374
4423
459
3338
4613
4397
3916
354
457
38
3238
3417
4289
4441
4426
4402
3911
0504
022
0475
0594
0132
0508
055
0317
0118
055
0398
0108
0372
0698
035
0392
0628
0328
表4 螺杆式冷水机组DCDH回方程回统计方差分析
DC
DH
回统计
复相关系数R
0966
0985
决定系数R2
0933
0969
标准误差
016
0038
方差分析
度df
6
6
离差方SS
3890
0514
均方MS
0648
0086
F值
25776
57898
F值应显著性水
722´106
11´107
DH值回方程形式DC室负荷增加直接导致建筑物排热率增加绿+水景观面积利率增加然室外气温降时意味着垫面传热城市热气候中占率降间接造成建筑物排热率增加验证信性述两回方程进行回统计方差分析结果见表4复相关系数显著性水判断说明建立回方程非常显著原始数拟合
元回方程中偏回系数表示试验素试验指标值具体效应般情况偏回系数身受素单位取值影响直接反映相重性需进行标准化处理[4]计算式：
〔5〕
式中Pj试验素j标准化回系数bj ¾¾试验素j偏回系数Ljj试验素j残差方值中xin分试验素j第i取值均值数Lyy试验指标残差方值中yin分试验指标第i取值均值数
标准化处理结果整理见表5见素次序分：
〔1〕热舒适增长度DC：容积率身方值起作次窗墙绿+水景观面积利率墙体反射率室负荷起作
〔2〕建筑物排热率DH：容积率身方值起作次室负荷窗墙墙体反射率起作绿+水景观面积利率忽略
需指出容积率指标包含容仅仅建筑体涵盖建筑冷源系统排热通风系统排热等建筑物排热局部影响程度利述方程体评估城市化工排热城市热气候影响程度
表5 螺杆式冷水机组标准化回系数Pj
P1
P2
P3
P4
P5
P6
j
j2
j×Rw
j×aw
j×q
gb
DC
190
168
024
010
004
024
DH
158
175
019
015
098
002
22 形式冷源系统
图1冷源系统计算DC值DH值分布关系总体冷源系统室外热气候影响规律致相差异较直燃吸收式冷水机系统吸收热原造成排热量相较DH值均约系统高35热舒适直接影响高出1左右
外作参考前文计算条件计算结果标图中〔DC4781oCDH0454〕出垫面构成原前文方案室外热舒适较利影响建筑物排热起作相较
图1 均匀试验计算结果〔热舒适增长度建筑物排热率〕
结
文利均匀试验分析方法影响城市热气候形成素进行深入探讨结：
1〕提出热舒适增长度DC建筑物排热率DH作新评价指标分反映城市化气候影响建筑物排热城市热气候形成中起作
2〕DC值言首先容积率身室外热舒适影响拟复杂容积率提高透水工外表面积增加空调排热量增加气流流动降低导致室外热舒适度降时容积率提高相增加建筑遮蔽率降低太阳辐射影响造成室外热舒适度提高次窗墙墙体反射率拟重室负荷绿+水景观面积利率室外热舒适度影响较
3〕DH值言室负荷增加直接导致建筑物排热率增加绿+水景观面积利率增加然室外气温降时意味着垫面传热城市热气候中占率降间接造成建筑物排热率增加
4〕素城市热气候影响度容积率身方值热舒适增长度DC起作次窗墙绿+水景观面积利率墙体反射率室负荷起作方面容积率身方值建筑物排热率DH起作次室负荷窗墙墙体反射率起作绿+水景观面积利率忽略
需指出容积率指标包含容仅仅建筑体涵盖建筑冷源系统排热通风系统排热等建筑物排热局部影响程度利回方程体评估城市化建筑物排热城市热气候影响程度
5〕种空调冷源系统室外热气候影响规律根相影响程度差异显著中直燃吸收式冷水系统建筑物排热率均约系统高35
参考文献
[1] 方开泰马长兴．正交均匀试验设计．北京：科学出版社2001
[2] 北京城市规划建设气象条件气污染关系研究课题组．城市规划气环境．北京：气象出版社2004
[3] 日サステナブル・ビルディング・コンソーシアム．建築物総合環境性評価システム評価マニュアル．東京：建築環境・省エネルギー機構〔財〕2005
[4] 李云雁胡传荣．试验设计数处理．北京：化学工业出版社2005
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影响素分析
哈尔滨工业学 朱岳梅 刘京 姚杨 马良
摘
前文根底文首先提出热舒适增长度DC建筑物排热率DH作新评价指标然利均匀试验设计法分析建筑环境耗相关素〔制冷系统种类室空调设计温度围护结构窗墙部负荷等〕城市规划相关素〔建筑密度建筑均形状高度土利状况植等〕等城市热气候相关关系重点定量讨建筑物排热城市热气候中起作
关键词 均匀试验法 建筑物排热 热舒适增长度 城市热气候
1 均匀试验设计
城市热气候影响素众存交互作果考虑素间组合进行全面试验势必带巨工作量高性计算机难承受更重计算结果中混杂量效数信息增加统计分析难度反难探求素规律性研究利试验设计方法[1]采少试验次数时获效试验效果握城市部热气候形成特点规律
11 试验指标确实定
建立合理城市热气候影响评估体系正确评价城市化种素城市热气候形成起作具重意义国外现研究成果国开发城市规划气环境影响评估系统〞[2]日CASBEE评价体系[3]等指标进行综合评估时必须考虑分项指标权重设计种操作素必然客观评价城市热气候带影响研究确立评价指标时考虑原：
(1) 原 室外热气候优劣根结底进行评判反映指标室外群热舒适度
(2) 建筑设备原 城市热气候形成机理分析中涉众学科领域种素专业研究容考虑重点突出建筑设备排热〔包括空调冷源排热通风排热等〕城市热气候影响
(3) 操作性原 确定评价指标必须简单易量化计算时减少权重设计等带歧义操作
原根底文提出两评价指标：
(1) 热舒适增长度DC 该指标实质反映城市化前热舒适度SET*变化率定义：
〔1〕
式中SET*urban该象区域夏季代表月计算期间白天〔8时17时〕SET*时均值反映城市化实际热气候状况SET*0计算时建筑相关局部〔包括建筑体排热〕全部绿代状态该象区域夏季代表月计算期间白天〔8时17时〕SET*时均值作拟基准值反映城市化前理想状态
(2) 建筑物排热率DH 该指标实质反映建筑物排热城市热气候形成中影响度定义：
〔2〕
式中SHb夏季代表月计算期间建筑设备〔冷源系统排风〕产生累加全热排热量 (kWhm2区域)SHs夏季代表月计算期间计算区域总全热热量累加值 (kWhm2区域)
12 试验方案确实立
研究中抽取素作研究象：
〔1〕建筑环境耗相关素〔空调系统种类围护结构窗墙墙体反射率部负荷等〕
〔2〕城市规划相关素〔建筑密度建筑均形状高度土利构成绿化率水景观等〕
基述考虑素合理取值范围表1出试验设计子水取值中素分取6水值外详细讨空调系统种类影响该素列入试验设计方案
表1 均匀试验设计素水值
素
水值
1
2
3
4
5
6
建筑层数n
建筑密度b
窗墙Rw
墙体反射率aw
部全热负荷峰值Hmax〔Wm2〕
绿化+水景观面积g*
3
5
030
010
40
20
6
10
035
020
50
25
9
15
040
030
60
30
12
20
045
040
70
35
15
30
050
050
80
40
18
40
055
060
90
45
*绿化水景观面积设1 1处水景观指分散分布研究象区域喷泉天然工湖池塘等
2 计算结果分析
根取定素水数选均匀设计表U18(186)表头设计试验安排表2示
空调系统考察种：1〕电动水冷式冷水机组螺杆式冷水机组〔SR〕代表2〕吸收式冷水机组直燃吸收式冷水机组〔AR〕代表3〕热泵式冷水机组空气源热泵机组〔HP〕代表4〕区域供冷系统电制冷体设置离心式冷水机组种空调系统进行18次数值试验计算计72次计算结果总结表3中前文中规划方案计算SET*03088oC
表2 均匀试验设计方案
试验号
n
b
Rw
aw
Hmax
g
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
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2
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6
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3
种系统考察结果：
21 螺杆式冷水机组
采直观分析法表3出6号方案应DC值14号方案应DH值作相利条件研究中涉素较相互间作关系复杂单纯采直观分析难准确握素城市热气候建筑物排热影响述试验结果进行元函数回分析
分析表1知建筑密度b建筑层数n描述建筑群体空间充满度指标结合起实际容积率j概念窗墙Rw墙体反射率aw部全热负荷峰值Hmax均通容积率目标值产生作外绿化+水景观面积g建筑密度b间存取值相互制约关系综合分析前期试算终回方程：
〔3〕
〔4〕
回方程知DC值言首先容积率身室外热舒适影响拟复杂容积率提高透水工外表面积增加空调排热量增加气流流动降低导致室外热舒适度降时容积率提高相增加建筑遮蔽率降低太阳辐射影响造成室外热舒适度提高次窗墙墙体反射率系数正标明室外热舒适度两素增加更加利室负荷绿+水景观面积利率系数负说明室外热舒适度两素增加改善
表3 均匀试验计算结果
试验号
SR
AR
HP
DHC
DC
DH
DC
DH
DC
DH
DC
DH
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
4469
3373
4421
4589
3338
461
4395
3914
3539
4574
3799
3237
3418
4285
444
4424
4401
3908
0497
0215
0467
0587
0128
0501
0542
0311
0114
0544
0391
0105
0365
0692
0342
0384
0621
0321
4586
339
4453
4623
3358
4689
4496
3987
3561
4624
3837
325
3425
4415
4485
4489
4429
3931
0656
035
063
0731
0225
0663
07
0467
0217
0693
0546
0191
0523
0806
0518
0556
0754
0492
4239
3317
4376
4644
3274
4598
4456
3717
3509
4521
3719
3202
338
4390
4388
4318
4385
3878
0517
0231
049
0604
0139
0523
0561
0328
0124
0561
0406
0111
0386
054
0367
0407
0637
034
4471
3374
4423
459
3338
4613
4397
3916
354
457
38
3238
3417
4289
4441
4426
4402
3911
0504
022
0475
0594
0132
0508
055
0317
0118
055
0398
0108
0372
0698
035
0392
0628
0328
表4 螺杆式冷水机组DCDH回方程回统计方差分析
DC
DH
回统计
复相关系数R
0966
0985
决定系数R2
0933
0969
标准误差
016
0038
方差分析
度df
6
6
离差方SS
3890
0514
均方MS
0648
0086
F值
25776
57898
F值应显著性水
722´106
11´107
DH值回方程形式DC室负荷增加直接导致建筑物排热率增加绿+水景观面积利率增加然室外气温降时意味着垫面传热城市热气候中占率降间接造成建筑物排热率增加验证信性述两回方程进行回统计方差分析结果见表4复相关系数显著性水判断说明建立回方程非常显著原始数拟合
元回方程中偏回系数表示试验素试验指标值具体效应般情况偏回系数身受素单位取值影响直接反映相重性需进行标准化处理[4]计算式：
〔5〕
式中Pj试验素j标准化回系数bj ¾¾试验素j偏回系数Ljj试验素j残差方值中xin分试验素j第i取值均值数Lyy试验指标残差方值中yin分试验指标第i取值均值数
标准化处理结果整理见表5见素次序分：
〔1〕热舒适增长度DC：容积率身方值起作次窗墙绿+水景观面积利率墙体反射率室负荷起作
〔2〕建筑物排热率DH：容积率身方值起作次室负荷窗墙墙体反射率起作绿+水景观面积利率忽略
需指出容积率指标包含容仅仅建筑体涵盖建筑冷源系统排热通风系统排热等建筑物排热局部影响程度利述方程体评估城市化工排热城市热气候影响程度
表5 螺杆式冷水机组标准化回系数Pj
P1
P2
P3
P4
P5
P6
j
j2
j×Rw
j×aw
j×q
gb
DC
190
168
024
010
004
024
DH
158
175
019
015
098
002
22 形式冷源系统
图1冷源系统计算DC值DH值分布关系总体冷源系统室外热气候影响规律致相差异较直燃吸收式冷水机系统吸收热原造成排热量相较DH值均约系统高35热舒适直接影响高出1左右
外作参考前文计算条件计算结果标图中〔DC4781oCDH0454〕出垫面构成原前文方案室外热舒适较利影响建筑物排热起作相较
图1 均匀试验计算结果〔热舒适增长度建筑物排热率〕
结
文利均匀试验分析方法影响城市热气候形成素进行深入探讨结：
1〕提出热舒适增长度DC建筑物排热率DH作新评价指标分反映城市化气候影响建筑物排热城市热气候形成中起作
2〕DC值言首先容积率身室外热舒适影响拟复杂容积率提高透水工外表面积增加空调排热量增加气流流动降低导致室外热舒适度降时容积率提高相增加建筑遮蔽率降低太阳辐射影响造成室外热舒适度提高次窗墙墙体反射率拟重室负荷绿+水景观面积利率室外热舒适度影响较
3〕DH值言室负荷增加直接导致建筑物排热率增加绿+水景观面积利率增加然室外气温降时意味着垫面传热城市热气候中占率降间接造成建筑物排热率增加
4〕素城市热气候影响度容积率身方值热舒适增长度DC起作次窗墙绿+水景观面积利率墙体反射率室负荷起作方面容积率身方值建筑物排热率DH起作次室负荷窗墙墙体反射率起作绿+水景观面积利率忽略
需指出容积率指标包含容仅仅建筑体涵盖建筑冷源系统排热通风系统排热等建筑物排热局部影响程度利回方程体评估城市化建筑物排热城市热气候影响程度
5〕种空调冷源系统室外热气候影响规律根相影响程度差异显著中直燃吸收式冷水系统建筑物排热率均约系统高35
参考文献
[1] 方开泰马长兴．正交均匀试验设计．北京：科学出版社2001
[2] 北京城市规划建设气象条件气污染关系研究课题组．城市规划气环境．北京：气象出版社2004
[3] 日サステナブル・ビルディング・コンソーシアム．建築物総合環境性評価システム評価マニュアル．東京：建築環境・省エネルギー機構〔財〕2005
[4] 李云雁胡传荣．试验设计数处理．北京：化学工业出版社2005
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