城市绿化有降低城市热岛强度和建筑能耗、改善行人热舒适度的潜力。本文利用城市气候缩尺尺度外场观测实验研究了在不同街道高宽比(建筑物高度/街道宽度,
AR=
H/W=1、2、3,
H=1.2m)和城市绿化参数对二维南北向街谷中的风热环境的影响。本文选取了不同树种(大圆冠阔叶树和小锥冠针叶树)和种植密度(
ρ=1、0.5)作为绿化参数。本文还引入了两个热舒适度因子(生理等效温度PET和热压力系数ITS)来量化城市街谷高宽比和树木绿化对行人热舒适的影响。实验结果首先定量描述了树木遮荫对建筑侧壁温度的降温效应,同时发现树冠反射太阳辐射所导致的建筑高层温度升高可能不利于降低建筑能耗;另外,当
ρ=1时,实验结果发现大树冠树可以有效地降低街谷(
H/W=1、2)内行人区的日间PET(最多4.0°C)和ITS(最多285W),从而改善行人热舒适性;而降低其种植密度则显著提高了PET与ITS,从而恶化了行人热舒适度。本实验的目标是深入分析城市绿化对街道微气候的影响,为数值模拟和模型提供高质量的数据验证,为城市绿化和建筑的合理设计布局提供参考:
- 建议在街道上使用大树冠的树木,为行人区域提供有效的白天降温,从而改善热舒适度;
- 街谷越宽,树木提供的冷却效果越好;
- 在无法使用大树冠树木的狭窄街谷中,种植小树冠树可能可以改善行人的热舒适度;
- 树木可能会使其冠层上方的高层空间増暖,可以通过调节树木高度或者树木-建筑距离等方式缓解此问题,避免增加附近建筑高层的夏季能耗;
- 本文不建议降低树木的种植密度,这可能会降低树木的热环境改善效果。
本文的缩尺尺度外场实验结果表明街区建筑形态与绿化参数对城市热环境与行人热舒适度具有重要影响,未来研究将继续考虑更多的城市变量(街谷朝向、表面材料等)和植物生物物理过程(树冠特征、湿度、蒸散发与潜热等),本实验结果同时也可以为能量平衡模型与数值模拟提供实验验证与数据支持,对可持续性城市气候规划有科学意义。
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