城市各向異性散射輻射與遮陽對建築得熱的影響

《城市各向異性散射輻射與遮陽對建築得熱的影響》是依託同濟大學，由李崢嶸擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：城市各向異性散射輻射與遮陽對建築得熱的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李崢嶸
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

課題研究城市環境中散射輻射的各向異性特點及其對遮陽建築表面得熱的影響。以夏熱冬冷、四季潮濕的發達城市為背景，通過自建小型氣象台站和上海及其它地區氣象數據的支持，收集到達建築表面的散射輻射參數，分析城市的大氣環境和密集的人造體表面對散射輻射特性的影響，建立建築表面接受的散射輻射的空間、時間規律；對比分析現有的散射輻射模型的適應性和優缺點，建立該地區環境條件下比較精確的散射輻射模型；套用以上模型，建立自然條件下剛性遮陽建築表面微環境內輻射-對流綜合換熱模型，研究散射輻射在不同朝向上對剛性遮陽建築表面得熱的影響，提出剛性遮陽系統的性能評價模型。

結題摘要

隨太陽能利用技術的推廣、建築節能技術發展與氣候變化，散射輻射的影響越來越顯著,而國內外相關研究比較薄弱。課題在調研國內外研究成果基礎上，評估現有散射輻射測試方法，在上海設計並建設了精度更高的太陽輻射測試站。基於此，分析了大氣質量與天空狀態等因素對總輻射數據的影響，建立適用於上海及周邊地區的總輻射量計算模型，並提出空調用典型氣象年構成方法的修正。然後通過大量測試數據的分析與驗證，針對散射輻射的天空分布規律，提出更符合天空物理現象的四區域各向異性散射模型，結果顯示，該模型更適合上海及氣候特徵相似區域，並為工程套用提出了簡化模型。其次，深入研究了太陽輻射在遮陽翻板中的傳遞機理，摒棄傳統遮陽翻板太陽能傳遞模型中“平板假設”和“漫反射假設”，將翻板表面光學性能與幾何形狀納入影響因子，將太陽能傳遞過程分為四個部分，建立新的遮陽翻板散射輻射傳遞模型和總輻射模型，並編制了計算軟體，經過自建實驗系統驗證，精度提高10%以上。第三，深入研究了遮陽建築表面的對流換熱機理，在代表性遮陽建築的夏季典型工況實測基礎上，通過帶熱表面的模型風洞實驗與理論分析得到，遮陽翻板導致建築表面鈍體繞流的產生和發展提前，降低了建築迎風面風速，減弱了對流換熱能力。第四，根據圍護結構與遮陽翻板、周圍環境之間的物理關係，提出新的輻射換熱角係數的模型，為更準確分析遮陽翻板建築的熱過程奠定基礎。最後，對遮陽翻板建築圍護結構的熱過程進行了深入研究，認為遮陽翻板可以降低建築峰值得熱，但降低了建築外表面與周圍環境、天空之間的角係數，同時考慮溫度相對較高的遮陽翻板對於溫度較低建築表面的長波輻射，必然降低建築對外的輻射散熱能力，導致翻板建築節能量的不確定性，這種不確定性還受到翻板材質、加工工藝、安裝方法與運行狀態等因素的影響，因此對翻板建築的節能評價需要綜合考慮這些因素。課題結論對相關領域的研究與工程套用具有重要參考與借鑑意義。