考虑下垫面影响的热岛强度检测方法研究

2020-09-17汪磊磊天津住宅科学研究院有限公司天津300060天津城建大学天津300384

绿色建筑 2020年2期

汪磊磊，彭卓（.天津住宅科学研究院有限公司，天津 300060；.天津城建大学，天津 300384）

热岛强度是绿色建筑室外环境热舒适评价的重要指标，设计阶段可通过模拟分析的方法判定。但建成后开展热岛强度检测评价的项目很少，对小区热岛强度检测方法的规定也不明确。CSUS-GBC 05—2014 《绿色建筑检测技术标准》中规定：绿色建筑运行评价阶段，建筑周围热岛强度宜在建筑物或小区不同方向同时设置 2 个测点，建筑周边温度取连续 3 d 平均值。该标准只是给出了测点数量建议，未明确不同下垫面的测点布置要求。根据实测结果，小区不同下垫面附近的温度检测值差别较大。本文通过对天津市某办公小区的热岛强度检测分析，提出按照不同下垫面特性及阴影区布置温度测点，并采用面积比例加权平均的方式计算小区热岛强度。相对于检测标准中的规定，该检测方法能够获得更加合理的热岛强度检测结果。

1 检测项目概况

项目位于天津市河西区，包含一栋 3 层办公楼，建筑高度10.6 m，场地面积约 10400 m2，其中建筑占地面积 2700 m2，硬质地面 6200 m2，绿地面积 1400 m2。硬质地面包括沥青行车道路、停车位植草砖和部分人行路透水砖，绿地为乔灌草结合的复层绿化，项目平面布置见图 1。

图1 项目平面布置

热岛强度检测选用 GM 1365 温度自记仪，设置 5 min记录 1 次数据，精度为 0.1 ℃，室外空气测点设置在距地面1.5 m 高度，为避免阳光直射的影响，将温度自记仪放置在百叶箱中进行测试。利用测定的温度数据与同一天郊区平均温度对比，进行温度差值计算即得到小区的热岛强度指标。

2 检测过程分析

按照绿色建筑检测技术标准中给出的检测方法，在办公楼南北两侧布置 2 个测点，测点布置在道路边缘，采用百叶箱遮阳。在 2019 年 7 月 16 日～7 月 18 日连续 3 d 进行测试，测试日期的选取提前根据天气预报进行确定，测试的 3 d 天气均为晴朗，气温在 25～33 ℃ 之间。

3 d 平均建筑南北测点温度曲线，如图 2 所示。

图2 建筑南北测点温度曲线

图 2 给出了建筑南北 2 个测点连续 3 d 温度测量的平均值曲线。由于建筑高度较低，建筑北侧测点实际处于阳光照射区域，因此测量温度较高，南侧测点由于受到相邻建筑日照阴影区影响，测量温度较低。将 2 个测点温度取平均，得到小区空气检测温度为 32.9 ℃；查询同时间段郊区平均温度为 30.2 ℃，计算热岛强度为 2.7 K。

以上检测中，测点的布置未考虑场地不同下垫面的影响，按照降低热岛强度的相关措施，如增加绿地面积、增加透水铺装、增加建构筑物和乔木遮阴面积等，不同下垫面是影响热岛强度的直接因素。为了研究不同下垫面对空气温度的影响，在不同下垫面分别布置温度测点，得到各自的温度变化曲线。除绿地阴影区测点外，其他测点均不在建筑或乔木阴影区内。

3 d 平均不同类型下垫面测点温度如图 3 所示。

图3 不同类型下垫面测点温度

从图 3 可以看到，沥青路面附近空气温度最高，最高温度在下午 15:00，达到了 37.8 ℃；透水地面温度低于沥青路面 1.2 K 左右。即使同样处于阳光直射区域，绿地温度也明显低于硬质铺装路面。这是由于绿地良好的蓄热能力和植物蒸腾作用，也说明绿化对降低热岛作用效果明显。处于乔木遮阴下的绿地空气温度均在 30 ℃ 以下，降低趋势更加明显，阴影区绿地和阳光下沥青路面温度最大温差达到了 8 K以上。

图 4 给出了建筑阴影区沥青路面与乔木阴影区下 3 d 平均绿地温度测点对比曲线，两者阴影区均为 4 h 以上的长时间阴影区。

图4 阴影区内不同下垫面温度对比

从图 4 中可以看到，对于长时间处在阴影区内的测点，不论下垫面是沥青或是绿地，温度趋于接近，说明长时间在阴影区内，不同下垫面类型对温度的影响已不明显。

3 热岛强度检测改进方法

根据以上研究，将整个场地按下垫面性质分为 5 类不同区域。由于阴影区内下垫面的影响已不明显，因此将建筑和乔木阴影区作为同一类区域，阴影区内不再区分下垫面类型；具体阴影区面积通过模拟计算确定，为测试日8:00～16:00 时间段内日照阴影区＞ 4 h 的区域。

阴影区外的场地按照下垫面的不同进行划分。具体统计见表1。

表1 不同类型下垫面比例及温度统计

在不同类型下垫面均至少布置 1 个温度测点，并按照面积比例加权平均的方式计算场地内新的热岛强度，得到场地平均温度为 34.25 ℃，热岛强度值 4.5 K。本项目并未进行热岛强度控制的专项设计，根据场地实际遮阴情况，也不符合较低热岛强度场地的一般特征。按照考虑下垫面类型得到的热岛强度指标，与模拟值更加接近，一定程度上也证实了该检测方法更具合理性。