基于圖像分析的城市建筑群室外熱環(huán)境研究.pdf

1、城市建筑室外熱環(huán)境是建筑環(huán)境的重要組成部分，它與人們的日常生活密切相關(guān)。研究建筑室外熱環(huán)境對(duì)于提高人們的居住環(huán)境質(zhì)量和建筑能效有重要的意義。 目前，國(guó)內(nèi)對(duì)室外熱環(huán)境的研究還主要從城市的整體熱環(huán)境問(wèn)題出發(fā)，研究具有宏觀意義的室外熱環(huán)境（例如，城市熱島問(wèn)題等），并取得了很多重要的研究成果。但是對(duì)于以城市建筑群為研究對(duì)象，研究局部區(qū)域性室外熱環(huán)境的工作還不多，很多內(nèi)容還不成熟，特別是目前快速發(fā)展的居住小區(qū)的規(guī)劃和建設(shè)過(guò)程中的熱環(huán)境問(wèn)題

2、，缺乏系統(tǒng)的理論研究和指導(dǎo)。針對(duì)這些問(wèn)題，本文以建筑群為研究對(duì)象，研究介于單體建筑和城市宏觀層面之間的局部區(qū)域性室外熱環(huán)境問(wèn)題。 由于建筑群室外熱環(huán)境的研究對(duì)象不同于城市宏觀層面的研究，它涉及了具體的建筑布局、建筑材料、樹(shù)木綠化等問(wèn)題，為了將這些因素的相互影響融入到整體的建筑群室外熱環(huán)境研究中去，本文應(yīng)用了數(shù)字圖像技術(shù)的基本原理，將建筑群室外熱環(huán)境的影響因素以數(shù)字形式儲(chǔ)存在圖像中，對(duì)建筑群室外熱環(huán)境的分析，可以轉(zhuǎn)換為對(duì)圖像的分析

3、，為室外熱環(huán)境分析提供了一個(gè)新的分析方法和思路。 本文研究的是早期規(guī)劃階段的建筑群室外熱環(huán)境問(wèn)題，因此，在分析建筑群中空氣流動(dòng)時(shí)，采用了區(qū)域網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)模型，即用建筑、地面等圍成不同的流動(dòng)區(qū)域，并通過(guò)各個(gè)流動(dòng)區(qū)域的開(kāi)口將這些流動(dòng)區(qū)域連接起來(lái)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)模型，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑群中的空氣流動(dòng)的求解；同時(shí)對(duì)建筑群中的建筑和地面建立了輻射、導(dǎo)熱數(shù)學(xué)模型。在數(shù)學(xué)模型中考慮了太陽(yáng)直射、太陽(yáng)散射、反射輻射、長(zhǎng)波輻射、空氣流動(dòng)換熱、建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱

4、、地面?zhèn)鳠岬纫蛩?，分別以建筑、地面、空氣為對(duì)象，建立熱平衡方程進(jìn)行耦合求解。同時(shí)，應(yīng)用數(shù)字圖像技術(shù)，分別建立了區(qū)域網(wǎng)絡(luò)圖像分析模型、輻射圖像分析模型和導(dǎo)熱圖像分析模型，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字圖像與建筑群室外熱環(huán)境數(shù)學(xué)模型的結(jié)合。 在數(shù)學(xué)模型的求解過(guò)程中，首先，根據(jù)規(guī)劃圖建立建筑群數(shù)字模型，分別將建筑布局、高度、建筑材料、綠化分布等信息儲(chǔ)存在圖像數(shù)據(jù)文件中。其次，根據(jù)建筑的布局特點(diǎn)，構(gòu)造區(qū)域網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)模型，并實(shí)現(xiàn)圖像處理過(guò)程與流動(dòng)過(guò)程、輻射過(guò)程

5、、導(dǎo)熱過(guò)程求解的結(jié)合。流動(dòng)區(qū)域信息、輻射信息、導(dǎo)熱信息等都是通過(guò)對(duì)建筑群數(shù)字模型中儲(chǔ)存的基本信息運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些信息在流動(dòng)模型、輻射模型、導(dǎo)熱模型三者之間相互調(diào)用，流動(dòng)模型將計(jì)算出來(lái)的空氣溫度等信息提供給圖像，并作為新添加的信息儲(chǔ)存起來(lái)，在計(jì)算地面溫度時(shí)調(diào)用；計(jì)算得到的地面溫度同時(shí)也被流動(dòng)模型、輻射模型調(diào)用；輻射模型的計(jì)算結(jié)果被導(dǎo)熱模型調(diào)用等。通過(guò)三者之間的相互調(diào)用，完成整個(gè)建筑群室外熱環(huán)境動(dòng)態(tài)分析，求得不同時(shí)刻建筑群下墊面的溫度和空氣

6、溫度等參數(shù)。 為了驗(yàn)證建筑群室外熱環(huán)境數(shù)學(xué)模型，作者在重慶地區(qū)選擇了一個(gè)實(shí)際的建筑群，分別建立了計(jì)算模型和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。?shí)地調(diào)研了該建筑群的下墊面材料、建筑布局、高度、樹(shù)木綠化等情況，并將這些信息作為計(jì)算模型的基本信息。同時(shí)對(duì)建筑群的地面和空氣溫度進(jìn)行了夏季、冬季測(cè)試，并將實(shí)驗(yàn)測(cè)試的第一組數(shù)據(jù)作為計(jì)算模型的初始條件。對(duì)計(jì)算模型和實(shí)測(cè)模型的地面和空氣溫度作了對(duì)比分析，計(jì)算結(jié)果與測(cè)試結(jié)果基本吻合，從而證實(shí)了建筑群室外熱環(huán)境數(shù)學(xué)模型的合理