考慮下墊面影響的熱島強(qiáng)度檢測(cè)方法研究

汪磊磊，彭 卓（.天津住宅科學(xué)研究院有限公司， 天津 300060；.天津城建大學(xué)， 天津 300384）

熱島強(qiáng)度是綠色建筑室外環(huán)境熱舒適評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，設(shè)計(jì)階段可通過(guò)模擬分析的方法判定。但建成后開展熱島強(qiáng)度檢測(cè)評(píng)價(jià)的項(xiàng)目很少，對(duì)小區(qū)熱島強(qiáng)度檢測(cè)方法的規(guī)定也不明確。CSUS-GBC 05—2014 《綠色建筑檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：綠色建筑運(yùn)行評(píng)價(jià)階段，建筑周圍熱島強(qiáng)度宜在建筑物或小區(qū)不同方向同時(shí)設(shè)置 2 個(gè)測(cè)點(diǎn)，建筑周邊溫度取連續(xù) 3 d 平均值。該標(biāo)準(zhǔn)只是給出了測(cè)點(diǎn)數(shù)量建議，未明確不同下墊面的測(cè)點(diǎn)布置要求。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，小區(qū)不同下墊面附近的溫度檢測(cè)值差別較大。本文通過(guò)對(duì)天津市某辦公小區(qū)的熱島強(qiáng)度檢測(cè)分析，提出按照不同下墊面特性及陰影區(qū)布置溫度測(cè)點(diǎn)，并采用面積比例加權(quán)平均的方式計(jì)算小區(qū)熱島強(qiáng)度。相對(duì)于檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，該檢測(cè)方法能夠獲得更加合理的熱島強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果。

1 檢測(cè)項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于天津市河西區(qū)，包含一棟 3 層辦公樓，建筑高度10.6 m，場(chǎng)地面積約 10400 m2，其中建筑占地面積 2700 m2，硬質(zhì)地面 6200 m2，綠地面積 1400 m2。硬質(zhì)地面包括瀝青行車道路、停車位植草磚和部分人行路透水磚，綠地為喬灌草結(jié)合的復(fù)層綠化，項(xiàng)目平面布置見圖 1。

圖1 項(xiàng)目平面布置

熱島強(qiáng)度檢測(cè)選用 GM 1365 溫度自記儀，設(shè)置 5 min記錄 1 次數(shù)據(jù)，精度為 0.1 ℃，室外空氣測(cè)點(diǎn)設(shè)置在距地面1.5 m 高度，為避免陽(yáng)光直射的影響，將溫度自記儀放置在百葉箱中進(jìn)行測(cè)試。利用測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)與同一天郊區(qū)平均溫度對(duì)比，進(jìn)行溫度差值計(jì)算即得到小區(qū)的熱島強(qiáng)度指標(biāo)。

2 檢測(cè)過(guò)程分析

按照綠色建筑檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中給出的檢測(cè)方法，在辦公樓南北兩側(cè)布置 2 個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置在道路邊緣，采用百葉箱遮陽(yáng)。在 2019 年 7 月 16 日～7 月 18 日連續(xù) 3 d 進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試日期的選取提前根據(jù)天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行確定，測(cè)試的 3 d 天氣均為晴朗，氣溫在 25～33 ℃ 之間。

3 d 平均建筑南北測(cè)點(diǎn)溫度曲線，如圖 2 所示。

圖2 建筑南北測(cè)點(diǎn)溫度曲線

圖 2 給出了建筑南北 2 個(gè)測(cè)點(diǎn)連續(xù) 3 d 溫度測(cè)量的平均值曲線。由于建筑高度較低，建筑北側(cè)測(cè)點(diǎn)實(shí)際處于陽(yáng)光照射區(qū)域，因此測(cè)量溫度較高，南側(cè)測(cè)點(diǎn)由于受到相鄰建筑日照陰影區(qū)影響，測(cè)量溫度較低。將 2 個(gè)測(cè)點(diǎn)溫度取平均，得到小區(qū)空氣檢測(cè)溫度為 32.9 ℃；查詢同時(shí)間段郊區(qū)平均溫度為 30.2 ℃，計(jì)算熱島強(qiáng)度為 2.7 K。

以上檢測(cè)中，測(cè)點(diǎn)的布置未考慮場(chǎng)地不同下墊面的影響，按照降低熱島強(qiáng)度的相關(guān)措施，如增加綠地面積、增加透水鋪裝、增加建構(gòu)筑物和喬木遮陰面積等，不同下墊面是影響熱島強(qiáng)度的直接因素。為了研究不同下墊面對(duì)空氣溫度的影響，在不同下墊面分別布置溫度測(cè)點(diǎn)，得到各自的溫度變化曲線。除綠地陰影區(qū)測(cè)點(diǎn)外，其他測(cè)點(diǎn)均不在建筑或喬木陰影區(qū)內(nèi)。

3 d 平均不同類型下墊面測(cè)點(diǎn)溫度如圖 3 所示。

圖3 不同類型下墊面測(cè)點(diǎn)溫度

從圖 3 可以看到，瀝青路面附近空氣溫度最高，最高溫度在下午 15:00，達(dá)到了 37.8 ℃；透水地面溫度低于瀝青路面 1.2 K 左右。即使同樣處于陽(yáng)光直射區(qū)域，綠地溫度也明顯低于硬質(zhì)鋪裝路面。這是由于綠地良好的蓄熱能力和植物蒸騰作用，也說(shuō)明綠化對(duì)降低熱島作用效果明顯。處于喬木遮陰下的綠地空氣溫度均在 30 ℃ 以下，降低趨勢(shì)更加明顯，陰影區(qū)綠地和陽(yáng)光下瀝青路面溫度最大溫差達(dá)到了 8 K以上。

圖 4 給出了建筑陰影區(qū)瀝青路面與喬木陰影區(qū)下 3 d 平均綠地溫度測(cè)點(diǎn)對(duì)比曲線，兩者陰影區(qū)均為 4 h 以上的長(zhǎng)時(shí)間陰影區(qū)。

圖4 陰影區(qū)內(nèi)不同下墊面溫度對(duì)比

從圖 4 中可以看到，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間處在陰影區(qū)內(nèi)的測(cè)點(diǎn)，不論下墊面是瀝青或是綠地，溫度趨于接近，說(shuō)明長(zhǎng)時(shí)間在陰影區(qū)內(nèi)，不同下墊面類型對(duì)溫度的影響已不明顯。

3 熱島強(qiáng)度檢測(cè)改進(jìn)方法

根據(jù)以上研究，將整個(gè)場(chǎng)地按下墊面性質(zhì)分為 5 類不同區(qū)域。由于陰影區(qū)內(nèi)下墊面的影響已不明顯，因此將建筑和喬木陰影區(qū)作為同一類區(qū)域，陰影區(qū)內(nèi)不再區(qū)分下墊面類型；具體陰影區(qū)面積通過(guò)模擬計(jì)算確定，為測(cè)試日8:00～16:00 時(shí)間段內(nèi)日照陰影區(qū) ＞ 4 h 的區(qū)域。

陰影區(qū)外的場(chǎng)地按照下墊面的不同進(jìn)行劃分。具體統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 不同類型下墊面比例及溫度統(tǒng)計(jì)

在不同類型下墊面均至少布置 1 個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，并按照面積比例加權(quán)平均的方式計(jì)算場(chǎng)地內(nèi)新的熱島強(qiáng)度，得到場(chǎng)地平均溫度為 34.25 ℃，熱島強(qiáng)度值 4.5 K。本項(xiàng)目并未進(jìn)行熱島強(qiáng)度控制的專項(xiàng)設(shè)計(jì)，根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際遮陰情況，也不符合較低熱島強(qiáng)度場(chǎng)地的一般特征。按照考慮下墊面類型得到的熱島強(qiáng)度指標(biāo)，與模擬值更加接近，一定程度上也證實(shí)了該檢測(cè)方法更具合理性。

4 結(jié) 語(yǔ)

熱島強(qiáng)度測(cè)試中，不同類型下墊面對(duì)空氣溫度有著較大的影響。根據(jù)下墊面類型分別布置溫度測(cè)點(diǎn)，并考慮陰影區(qū)的影響，采用面積加權(quán)平均的方式確定小區(qū)熱島強(qiáng)度，相比目前檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法，能夠提供更加合理的熱島強(qiáng)度檢測(cè)指標(biāo)。