随着城市化进程加快,在人口数量增长和人们工作生活水平提高的需求下,城市中建筑特别是公共建筑作为最重要构成元素朝高密度和高能耗方向发展,而由此带来的建筑空调系统大气排热量也随之增大,特别是采用水冷式制冷机组的空调制冷系统通过冷却塔的排热形式更为复杂,同时以显热形式和潜热形式向外排热而对建筑范围甚至城市区域热气候产生了重要影响。本文主要采用现场实测和数值模拟的方法对城市区域公共建筑空调系统大气排热量大小和时空分布规律进行研究。本研究首先选取分别位于深圳市和北京市市区4座典型公共建筑作为实测对象,对空调制冷系统各参数进行逐时动态测试,实测结果表明:实测公共建筑空调系统的单位建筑面积全热排热量在70~100W/m2范围内,其中显热排热占较小比例而小于14%,而潜热排热占较大比例且大于86%,通过冷却塔的排热主要是以潜热排热方式向外排出,显著增加了建筑周围空气的相对湿度,对周围大气温度的影响较小。进一步分析室外气候条件与建筑空调系统大气排热量之间的关系,可知城市高温高湿气候条件不利于建筑空调系统向大气排热排湿,降低了空调系统排热效率。其次,建立城市区域热气候动态预测用建筑负荷简化计算模型,是城市区域热气候动态预测模型进行建筑空调系统大气排热模拟计算的基本前提条件。本研究充分考虑室外热气候模拟的特点,通过分析建筑热过程分别建立建筑各类围护结构、室内热扰及室内外通风的热平衡方程,最终建立了建筑负荷简化计算模型,并应用理论计算,实测数据和同类建筑模拟软件对该建筑负荷简化计算模型进行验证,结果表明误差在精度范围之内,该模型的基础数理模型准确性较高,根据实际建筑建立物理模型时所作的简化假设具有合理性。建筑空调系统大气排热计算模块是城市区域热气候动态预测体系中的重要模块,结合城市公共建筑水冷式制冷机组通过冷却塔排热形式的实际情况,根据热力学基本定理并由各类冷水机组样本提供的设备参数,试验数据及性能曲线建立各类冷水机组的数学模型,同时根据传热传质交换原理建立各类机械通风湿式冷却塔数学模型,并结合已建立的建筑负荷简化计算模型,由以上各模型之间的数学耦合关系,最终建立细致考虑不同排热形式的建筑空调系统大气排热模型。应用实测数据对该建筑空调系统大气排热模型进行对比验证,结果表明两者在数值大小和时间变化规律上的一致性较好,模型满足精度要求,对实际公共建筑的空调系统大气排热量有很好的预测效果。应用已建立的上述计算模型,与原有的城市区域热气候动态预测模型进行耦合,开发出基于建筑空调系统大气排热的城市区域热气候动态预测模型,并研究建筑空调系统大气排热与城市热气候之间的复杂互动关系。通过分析主要影响因子,首先采用单因素数值试验方法研究各影响因素水平变化时建筑空调负荷和排热量、室外大气温湿度、热岛强度和湿岛强度的变化规律,结果表明当分别减小建筑密度、建筑容积率、建筑平均迎风面积比、外窗遮阳系数,而升高空调设定的温度和相对湿度,提高空调排热高度位置时,建筑空调负荷和排热量减小,而室外温湿度,热岛强度及湿岛强度降低。再由正交数值试验结果表明多因素共同影响时,空调设定温度是影响建筑空调系统大气排热量的最主要最显著因素,而建筑平均迎风面积比的显著性则最低。最后,基于以上开发的建筑空调系统大气排热模拟的城市区域热气候动态预测模型,结合GIS地理信息系统技术平台,应用于深圳某实际复杂城市区域,对夏季标准日内,以公共建筑为主体的复杂城市区域内建筑空调系统大气排热强度、室外大气温湿度、热岛强度及湿岛强度的时空分布规律进行模拟计算研究分析。结果表明,建筑区域内建筑空调系统大气排热随时间的双峰波动规律对室外热气候产生了长时间的持续影响,各地块的热岛强度和湿岛强度分别与建筑空调系统显热排热量和潜热排热量表现出正相关度。