城市区域热环境的优劣直接影响人们户外活动的安全性和舒适性,间接影响建筑能耗。但是,目前国际上用于评价城市区域热环境的指标众多、方法复杂,CFD等精细模拟技术过程复杂,周期过长,远不适应城市区域环境规划设计快速决策的需要。解决现有城市区域热环境设计评价方法中若干关键问题,对于建立科学的城市热环境评价体系和相关国家标准,促进城市规划和建筑环境设计的标准化具有十分重要的意义。 本文针对湿热地区城市区域热环境的评价方法问题,重点进行了以下理论和实验研究工作： 1.城市区域热环境评价指标的选择及其简化计算公式的回归分析采用湿球黑球温度(Wet Bulb Globe Temperature,以下简称WBGT)作为城市区域热环境的评价指标,针对WBGT指标在模拟预测和现场测试过程中不易计算和测量的问题,在我国湿热地区代表城市广州的夏季进行了WBGT指标及环境气象参数的采集工作,采用回归分析的方法,得到基于空气温度、相对湿度和太阳辐射三个常规气象参数基础上的WBGT简化计算公式。对该公式进行了统计学和实际应用中的检验,结果表明:WBGT的简化计算公式是一个统计学上无误,并且具有实际意义的模型,具有较高的可信度,可以用于WBGT指标模拟预测和现场测试过程中。 2.WBGT简化计算公式中空气温度参数的计算模型研究在上述WBGT简化计算公式中,空气温度对WBGT计算结果影响最大,空气温度变化1％,WBGT变化1.437％,同时空气温度也受城市规划、建筑设计和下垫面热工性能的影响最大,因此本文对空气温度计算模型进行了重点研究。引入大气物理学中的湍流热交换作用和空气平流热交换作用,提出城市近地层空气温度计算模型,并采用广州地区小尺度区域(水平范围小于500米)和大尺度区域(水平范围大于1000米)夏季的测试结果对模型计算结果进行验证。结果表明,该模型计算结果与测试结果比较接近,比较样本中最大平均相对误差为3.62％,由此造成的WBGT计算误差为5.2％,基本满足预测城市近地层空气温度的需要,可以作为WBGT简化计算公式中空气温度参数的计算方法。 3.近地层空气温度计算模型中水面温度计算方法在上述空气温度计算模型中需要将区域下垫面的表面温度作为边界条件,而对水体这种特殊下垫面的温度计算方法在城市热环境研究领域中未见报道,因此,本文进行了城市景观水体温度计算方法的研究,引入湖泊和水库的水体热平衡方程,并对其中的对流换热项和蒸发换热项根据城市景观水体的特点进行了修正,提出水面温度计算方法。通过与329米×62米实际水面温度的测试结果比较,水面温度计算值与实测值平均相对误差为3.28％。本文提出的水面温度计算方法可以用于城市近地层空气温度计算模型中。 4.基于WBGT简化计算公式的热环境实测评价在湿热地区广州的夏季进行了小尺度区域和大尺度区域热环境的实测工作,采用实测的空气温度、相对湿度和太阳辐射数据,结合本文提出的WBGT简化计算公式,统计了上述两种尺度区域WBGT指标在舒适域、不安全域及两者之间的小时数。 通过上述研究,本文得到了湿热地区夏季城市区域热环境评价指标WBGT的简化计算公式,并解决了该公式中的相关参数在模拟预测和实测评价过程中如何获得的问题,提出了湿热地区基于WBGT指标的城市区域热环境质量的评价方法。