居住区热岛模拟方法及影响因素分析研究

总结和分析了目前热岛强度的研究概况、存在的问题以及数值模拟要点。并采用CFD模拟技术,分析了住区热岛强度的影响因子的影响情况,重点考虑了建筑室内风速、下垫面及建筑围护结构表面的反射特性、人为排热量以及树木特性等因子对住区热岛强度的影响情况。结果表明,住区热岛强度随着室外风速的增大以及树木叶面密度的增大而大致呈线性关系减小,随着下垫面和建筑表面反射率的增大而大致呈对数规律增大,以及随着人为排热量的增大而大致呈线性关系增大。     

城市绿地与热岛效应关系研究回顾与展望

不仅城市绿地的植被数量对热岛效应产生影响,而且其绿地斑块的面积、形状及空间分布特征都会对热岛效应产生影响,为充分发挥城市绿地对热岛效应的缓解作用,需要对城市绿地与热岛效应的关系进行深入研究.结合研究成果,对城市绿地与热岛效应关系领域的研究成果作综述,包括:缓解城市热岛效应的措施研究;绿地对热岛影响的定量研究;植被数量与热岛关系、植被种类与热岛关系和绿地空间特征与热岛关系等的规律研究;并提出了该领域的一些问题和进一步研究的方向.     

城市建设强度与热岛的相关性——以重庆市开州区为例

城市建设强度是城市热岛形成与演变的主要驱动因素,为了揭示两者之间的量化关系,以重庆市开州区为例,在用地地块、规则网格和建筑斑块3个空间尺度上,使用ArcGIS提取地表温度(LST)与建设强度指标,利用SPSS分析其相关性并构建多元回归模型。结果表明:用地地块尺度上,LST与绿化率、建筑密度和容积率之间均呈现显著的负相关,与建筑底面积和总建筑面积之间均呈现显著的正相关。规则网格尺度序列上,LST与建设强度各指标之间的相关性系数随网格面积的增大而增大,在840m网格时达到最大值;总体上LST与绿化率之间呈显著的负相关,与建筑密度和容积率之间呈显著的正相关。建筑斑块的尺度上,LST与建筑层数之间有显著的负相关关系,与总建筑面积之间有显著的正相关关系。城市建设强度直接或间接影响了城市热岛的形成与演变,而相关分析发现,建设强度指标并非都与LST之间呈正相关关系,这表明城市热岛除受建设强度的影响外,还受区域气候、城市形态、城市性质、交通方式以及建筑材质与色彩等多种因素的协同影响,是一个非线性的复杂过程。     

基于LCZ的广州夏季热岛强度特征分析

城市局地气候分区(Local Climate Zone,LCZ)是按照一定指标对城市空间分区研究城市热环境的通用方法.基于LCZ理论,甄选出广州市9个不同类型的LCZ地块进行空气温度实测,分析多个典型气象日下不同LCZ地块的热岛强度时空特征、气温变化特征和升温冷却率差异.结果 表明:各LCZ地块热岛效应呈现明显的昼弱夜强的日变化规律,日出后逐渐变弱,中午最弱,且部分城市形态区域出现"城市冷岛"的现象,在日落3～5h达到最强,超过4℃;各LCZ地块平均热岛强度夜间差异明显,在0.5～2.3 ℃之间,建筑密度与热岛强度呈正相关.白天差异较小,均在0.5℃左右,高宽比过高的LCZ 1因建筑相互遮阴白天形成"城市冷岛",LCZ A"城市冷岛"效应明显;各LCZ地块日低温差异显著高于日高温差异,且热岛强度日变化特征与升温冷却率变化特征一致.     

上海城市热岛效应及风对其影响的研究

利用上海11个区气象观测站2016年8月～2017年7月的观测资料,分析了上海城市热岛的年变化特征及日变化规律,并进一步分析了风对热岛强度及热岛分布的影响。研究发现,上海热岛强度月变化有明显的双峰现象,夏季5月与秋季10月的热岛强度最大,可达1.3℃。冬季及8～9月是热岛的最小段,在0.6℃左右,全年平均的热岛强度约为0.9℃。上海城市热岛的年平均日变化大致为白天低、夜间高的多峰结构,夜间高峰值可达1.2℃。上海风速表现为春冬大夏秋小、白天大夜间小的趋势,经拟合,发现风速与热岛强度存在很好的负相关,秋冬季的拟合误差在0.2℃左右,相关系数可达0.9。此外风向对热岛分布有很大影响,东南风可以降低热岛强度,并使热岛中心向西北方向移动,西北风使热岛强度增大,热岛中心往东南移。     

建筑密度与夏季热岛的尺度响应机制北大核心

近年来,我国的城市化进程快速推进,城市建筑体量迅速增加,城市建筑布局不断改变,热岛效应日益加剧,而建筑密度作为影响热岛效应的主要因素之一,当前对两者关系的探讨较少。文章以天津市为例,基于3S技术、高精地图数据和高精测试仪器等,利用Arc GIS、MATLAB和SPSS数据分析平台,定量研究建筑密度与夏季热岛的尺度响应机制及防控参数,明确建筑密度与热岛强度的时间与空间尺度敏感性,由此提出在城市规划建设中,应根据建筑密度对热岛强度的削减量化机制构建削减热岛强度的建筑密度等级体系,为城市规划建设中的热岛防控提供应用基础研究。     

热浪背景下大连城市热岛强度反演及缓解策略

提出了一种基于Landsat 8卫星遥感数据建立城市热岛强度地图的流程和方法,为热浪天气条件下城市热环境评估提供了一种快速可靠的依据。以大连市2018年8月连续高温热浪天气为研究背景,实现中山区地表温度反演,将结果与国家气象站观测值进行验证,相关系数达0.813。基于土地利用数据划分城区和郊区,计算其差值得到城市热岛强度并分级,发现高温热浪天气会加重热岛效应;超过31%的区域出现了7级及以上强热岛、超强热岛,强度最高达32.1℃;中心主要出现在中山广场、三七广场及大连市第二中学等地。根据热岛强度分级结果,对重点区域提出了规划缓解和改进策略。     

热岛强度对办公楼空调采暖能耗的影响

城市热岛效应带来的城市温升影响着建筑物的空调和采暖能耗。利用Dest—C软件对武汉某办公楼全年冷热工况进行了模拟分析,并且得出：虽然热岛强度和空调能耗或采暖能耗影响呈线性关系,但是热岛强度对全年能耗的影响关系是呈抛物线趋势上升的。由此可以看出,办公楼全年能耗随着热岛强度的增加而以更大幅度的趋势增加。     

南京夏季城市局地气温时空变化特征

城市局地气候分区(Local Climate Zone,简写为LCZ)是一套用于城市气温研究的客观、标准、通用的局地热气候分类方法。基于LCZ方法对南京城市气温进行观测,分析了2016年夏季时段(7—9月)分布于南京城区至郊区的12个不同类型LCZ地块的气温时空变化特征,包括热岛日变化特征、平均热岛强度、日最高/最低温度差异、升温/冷却率差异。结果表明:各LCZ地块的热岛强度在日落后迅速增加,日落后3～5h达到最大值,然后逐渐减小,这一现象与各LCZ地块的升温/冷却率变化特征相对应;城市化强度越高的LCZ地块热岛强度越大;午间部分地块出现城市冷岛现象;水域区(LCZ G)在白天有一定的降温效果,夜间则会产生热岛效应;各LCZ地块的夜间平均热岛强度差异明显,日最低气温差异显著高于日最高气温差异。     

高密度城市形态热岛性能优化设计研究

针对高密度城市形态的热岛性能,进行优化设计研究。通过使用参数化建模、模拟计算、脚本编程等技术,对大数量样本的热岛性能进行评测与优化实验。在观察与分析实验结果基础上,总结出城市形态有关热岛性能的一般性规律;并从调节热岛的角度对城市形态的性能优化设计提出参考原则。     

城市热岛效应对我国不同气候区既有居住建筑采暖空调能耗的影响研究

选取严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区的9个城市典型气象年数据为基准,采用TRNSYS对某实际居住建筑的采暖空调能耗进行了模拟计算。结果表明：同一个气候区的居住建筑采暖能耗降低率与热岛强度呈现出良好的线性关系,空调能耗的增加率与热岛强度的线性关系则不明显。夏热冬暖地区,居住建筑仅为空调能耗,受热岛效应影响总能耗增长率约为8.55%/0.5℃;夏热冬冷地区,热岛效应带来的空调能耗增加和采暖能耗降低相差不大,总能耗基本保持不变;严寒和寒冷地区,居住建筑以采暖能耗为主,受热岛效应影响总能耗降低率分别约为1.74%/0.5℃和2.97%/0.5℃。     

上海城市热岛效应与绿地系统建设研究

上海作为我国东部沿海城市化高度发达的城市,其城市热岛效应在近年来有减弱的趋势。该文分析了这一趋势与近年来上海城市绿地建设的关系,提出了减轻热岛效应的城市绿地建设措施,并对上海市绿地系统的构建作了初步探讨。     

The effect of Urban Heat Island mitigation strategies on outdoor human thermal comfort in the city of Baghdad

Todays, most Iraqi cities suffer from extremely hot-dry climate for long periods throughout the year. However, most urban patterns that exist inside these cities are not suitable for this harsh conditions and lead to an increase in the value of the Urban Heat Island (UHI) index. Consequently, this will increase outdoor human thermal discomfort as well as energy consumption and air pollution in cities. This study attempts to evaluate the effect of UHI mitigation strategies on outdoor human thermal comfort in three different common types of urban patterns in the biggest and most populated city in Iraq, Baghdad. Three different mitigation strategies are used here – vegetation, cool materials, and urban geometry – to build 18 different scenarios. Three-dimensional numerical software ENVI-met 4.2 is utilised to analyse and assess the studied parameters. The input data for simulations process are based on two meteorological stations in Baghdad: Iraqi Meteorological Organization & Seismology, and Iraqi Agrometeorological Network. All measurements are taken in a pedestrian walkway. The results of different scenarios are compared based on their effect on human thermal comfort. Outdoor thermal comfort is assessed according to Predicted Mean Vote index, as mentioned in ISO 7730 standard. This study provides a better understanding of the role of UHI mitigation strategies on human thermal comfort in the outdoor spaces of Baghdad's residential neighbourhoods. This can help generate guidelines of urban design and planning practices for better thermal performance in hot and dry cities.     

武汉市主城区热岛空间格局及其影响因素研究

城市空间形态对城市微气候环境的影响一直受到学界及规划管理部门的关注。以武汉市主城区589个控规管理单元为样本,运用RSGIS的技术方法识别热岛空间格局,采用多元线性回归模型揭示热岛空间分布的影响要素。研究发现:武汉主城区地表温度由中心向外围存在规律性起伏,呈现"双U"型结构;高温区团块集中、沿主干路分布,低温区在大尺度水体周边集中分布;热岛空间格局受"大江大湖"的生态格局以及大规模集中工业用地的显著影响,并与公共中心体系相关。为降低热岛效应,城市空间布局应采取相应对策。     

城市公园降温效益的测度与气候适应性 设计策略

在全球气候变暖和中国城市存量发展的背景下,倡导气候适应性的城市公园设计,成为缓解城市热岛效应的重要手段之一。从公园的降温范围和降温幅度2个方面,提出并定义了城市公园降温效益的测度指标,量化其对城市温度的调节能力,进而探讨有关公园设计要素对公园降温的影响。研究发现：1)城市公园能够在90m范围内产生显著的降温作用,最大降温范围可达500m;2)城市公园降温效益除了受到自身要素影响外,还会受到周边所处建成环境的影响;3)公园设计要素中面积大小、边界形态、植被覆盖度、地形变化、蓝绿空间面积比5个要素对其降温效益的发挥产生影响,且影响多为非线性;4)将降温影响要素的认知用于理想情景模拟,发现高温热点区域的面积减少超过50%。研究进一步加深了对城市公园降温效益的认识,为气候适应性的公园设计在调节城市温度方面提供参考。     

缓解城市热岛效应的硬质景观设计方法研究综述

在城市环境中,硬质景观具有表面温度高、显热通量大的特点,对城市的小气候条件、整体的绿地品质、居民的游憩质量和热舒适度有着一定的负面影响,在一定程度上加剧了城市热岛(UHI)效应。因此,对城市硬质景观的设计优化十分重要。通过文献梳理对近年来国内外相关研究进行了系统回顾,总结了减轻UHI效应不利影响的四大硬质景观设计方法,包括空间几何形态设计、使用凉爽材料、搭配软质景观、外部机械降温。并针对以上方法的降温机制、环境适用条件、现状研究缺陷和未来发展方向进行了探讨,旨在厘清硬质景观的热效应研究进展,为城市微气候环境的改善和可持续城市景观的设计提供参考。     

Urban design factors influencing heat island intensity in high-rise high-density environments of Hong Kong

Previous research on Urban Heat Island Intensity (UHI) in Hong Kong was limited to 4 weeks of field measurements during the summer in 3 major coastal housing estates. The current study extends this work to 6 months enveloping 3 “seasons” and 7 different locations within the coastal area. Variations in UHI in the range −1.3 ° to 3.4 °C were recorded. The study reveals seasonal changes are in general more influential on UHI than changes due to geographical characteristics. Among the seasonal models, the peak summer clear sky day's daytime and nocturnal models examined separately were found to provide the clearest indicators of the impact of urban design variables on UHI with R²value of 0.7 and 0.8, respectively. Sky view factor, surface albedo, altitude, vegetation above 1 m in height, average height to floor area ratio, location quotient and proximity to sea are critical variables in mitigating both daytime and nocturnal UHI. Combining daytime and nocturnal data dilutes the impact of extreme values on UHI, by up to 50%, and is not useful for design solutions. Ideally design solutions may respond to the adverse impacts recorded in peak summer clear sky daytime at the concept design stage, and then have the design manipulated and validated for other seasons.     

Urban design to lower summertime outdoor temperatures: An empirical study on high-rise housing in Shanghai

This research investigates the effect of urban design factors on summertime urban heat island (UHI) intensity. Ten high-rise residential quarters in the inner city of Shanghai were empirically investigated during mid July to mid August in 2008. On-site design variables were developed to quantify the thermal impacts from density, building layout and greenery. The design variables that were measured on site were correlated with the variation in UHI intensity during the day and night. The results show that variations in UHI are in part due to site planning, building design, and greenery. The overall daytime and nighttime UHI models explain up to 77 and 90 percent of UHI variation, respectively. On-site shading from either buildings or vegetation canopy is the most important factor influencing daytime UHI. The shading factor can distort and dilute behavior of other variables, e.g., green ratio and surface albedo. Nighttime UHI is more complicated due to the influence from anthropogenic heat, and is significantly related to greenery density and coverage. Based on the findings, potential design strategies are proposed in an effort to mitigate UHI, including manipulating building layout and mass to improve shading during the day while facilitating site ventilation at night and increasing site vegetation cover through strategic tree planting. Further recommendations for urban planning approaches to mitigate UHI on the urban scale are proposed.