城市热岛效应对建筑能耗影响的研究

【摘要】：本文以天津市为例,研究了城市热岛效应对建筑能耗的影响。 工业化和城市化的发展使热岛效应日趋明显,而城市热岛使得城市气温高于周围郊区气温,这必将对建筑能耗产生影响。本文利用度日/小时数等静态方法以及动态模拟来评价模型建筑的全年能耗。通过比较在不同热岛强度下计算的结果,找出城市热岛对建筑能耗的影响规律。为城市合理规划、缓解热岛效应、探讨节能措施提供有价值的参考。 本文收集了天津市2003年7月到2004年6月整一年不同区域的气温数据,分析了该地区的城市热岛强度分布规律。结果表明市中心热岛强度最大,该地区其最大瞬时热岛强度冬季为5.50℃,夏季为8.12℃;而其平均热岛强度冬季为1.93℃,夏季为1.81℃。进一步分析发现,市中心的采暖度日数比郊区减少了11.2%,空调度小时数则增加了63%。 本文根据实测的气温数据,整理编制了动态能耗模拟所需的气象文件,并利用美国能源部(DOE)最新开发的能耗模拟软件EnergyPlus,逐时计算了办公类和住宅类模型建筑在不同热岛强度下的能耗水平,发现:(1)热岛效应增大了夏季的空调能耗。中心城区热岛强度每增大1℃,办公类建筑空调能耗平均增加16.73%,而住宅类建筑空调能耗平均增加了13.82%。(2)热岛效应降低了冬季的供暖能耗。中心城区热岛强度每增大1℃,办公类建筑供暖能耗平均减少7.21%,住宅建筑采暖能耗平均减少了2.05%。(3)中心城区办公建筑全年能耗由于热岛而增加3.0 kWh/m2,增幅为8.29%,而住宅建筑为0.68kWh/m2,增幅为1.02%。 为了更加全面的分析城市热岛对建筑能耗的影响,本文还论述了围护结构热敏感性和室内设定温度不同的情况下,城市热岛对建筑能耗的影响。结果表明,改变室内设定参数和改善围护结构热敏感性不仅能节约能耗,而且可以缓解热岛对建筑能耗的影响。