一种用于下垫面辐射热作用的评价方法技术

本发明专利技术公开了一种用于下垫面辐射热作用的评价方法，包括以下步骤；S1：通过现场测试、或者理论方法计算，获得逐时下垫面的地表温度与下垫面上方的空气温度以及不同下垫面的净辐射强度；S2：通过白天、夜间逐时下垫面辐射热作用强度来计算下垫面辐射热作用强度μ；S3：通过计算不同下垫面白天与夜间的辐射热作用强度μ，评价不同下垫面的辐射热作用状况；S4：通过分析逐时下垫面辐射热作用强度与逐时水平总辐射、逐时黑球温度之间的相关性，分析该评价指标的可行性。本发明专利技术可定量评价不同下垫面的辐射热作用强度；同时也提供了一种评价下垫面辐射热效应的显著程度的方法。垫面辐射热效应的显著程度的方法。垫面辐射热效应的显著程度的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种用于下垫面辐射热作用的评价方法


[0001]本专利技术涉及城市热环境
，具体涉及一种用于下垫面辐射热作用的评价方法。

技术介绍

[0002]快速发展的城市化使得城市下垫面由原来的自然下垫面草地、土壤等不断被人工下垫面水泥、沥青、铺面砖等不透水所代替，使得城市下垫面辐射场发生改变，下垫面热传递过程发生变化，导致城市热环境问题加剧，进而影响城市居民的身体健康以及工作生活。
[0003]下垫面分为自然和人工两大类，人工下垫面强度高，易打理等优点在城市建造过程中被普遍采用。下垫面接收到太阳短波辐射以及大气逆辐射后，会吸收一部分的太阳短波辐射以及大气逆辐射，将另一部分的太阳短波辐射、大气逆辐射反射到大气之中，与此同时，下垫面吸收的辐射热热使得下垫面地表温度升高，从而导致下垫面与周围环境以长波辐射的形式发生辐射换热，使得下垫面积聚更多的热量。人工下垫面带来大量的辐射热，使室外热环境温度升高，进而影响人体健康以及建筑能耗。目前对下垫面辐射场与热环境研究中，大多数都是计算下垫面的净辐射来评价下垫面辐射场的强弱，而地表温度与空气温度是下垫面辐射场强弱的一个表现，目前研究都是将这两者独立开分析不同下垫面的热环境状况，并未将两者联合起来分析不同下垫面的辐射热作用程度。
[0004]辐射热在下垫面热作用过程中占主要组成部分，辐射热对环境的影响不可忽视。不同下垫面辐射热作用不同，对空气温度的影响程度不同，不同下垫面对热环境的影响程度不同，因此选用合适的下垫面辐射热评价方法对于下垫面热环境的研究具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了克服以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种用于下垫面辐射热作用的评价方法，可定量评价下垫面的辐射热作用强度；同时也提供了一种评价下垫面辐射热效应的显著程度的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种用于下垫面辐射热作用的评价方法，包括以下步骤；
[0008]S1：通过现场测试或理论计算方法获得下垫面的地表温度T、下垫面上方的空气温度T
a
以及下垫面的净辐射强度E；
[0009]S2：分别计算白天μ
d
、夜间μ
n
的下垫面辐射热作用评价指标，然后计算下垫面辐射热作用强度μ；
[0010]S3：通过计算下垫面辐射热作用强度μ，评价下垫面的辐射热作用状况；
[0011]S4：通过分析下垫面辐射热作用强度与水平总辐射、黑球温度之间的相关性，分析下垫面辐射热效应评价指标的可行性。
[0012]所述步骤S1中，采用现场测试方法以及测试所使用的仪器如下：
[0013]太阳总辐射以及下垫面反射的短波辐射采用KEO辐射仪测试，KEO辐射仪测试太阳
总辐射是将其放在空旷无遮挡的位置，使其能够接收到太阳短波辐射，KEO辐射仪测试反射辐射的方法为将太阳辐射仪朝向地面水平放置，离开地面一定的距离测得下垫面反射辐射强度，测试周期为1h，下垫面发射的长波辐射强度的测试采用QTS
‑
4长波辐射仪，长波辐射强度与测量反射辐射强度的仪器放置位置相同，用于测量长波波段范围内的辐射强度，测试周期为1h，下垫面地表温度的测量使用四通道热电偶，每种下垫面的地表温度采用两个通道的进行测量，然后计算两个通道的平均值，测试周期为1h，不同下垫面上方的空气温度的测量，则是将温度块置于距离下垫面1.1m高的位置，然后用锡纸将其包裹起来以防止太阳辐射对温度块的影响，测量周期为1h。
[0014]所述步骤S1中，采用理论计算下垫面净辐射的方法如下：
[0015]E＝K
↑
+L
↑
‑
L
↓
ꢀꢀꢀ
(1)
[0016]式中：E为下垫面的净辐射强度，W/
㎡
；K
↑
为单位时间单位面积下垫面反射的短波辐射量，W/
㎡
；L
↓
为单位时间单位面积下垫面接收到的大气逆辐射量，W/
㎡
；L
↑
为单位时间单位面积下垫面向上的长波辐射量，W/
㎡
；
[0017]下垫面反射的短波辐射强度计算方式如下：
[0018]K
↑
＝α
·
S0ꢀꢀꢀ
(2)
[0019]式中：α为下垫面短波反射率；S0为下垫面接收到的太阳总辐射强度，W/
㎡
；
[0020]下垫面接收到的大气逆辐射量的计算方法如下：
[0021][0022]式中：C
b
为黑体的辐射常数，为5.67W/m2·
K4；为接收辐射的表面对天空的角系数，对于屋顶平面可取为1，对于垂直壁面可取为0.5；T
s
为天空当量温度，K；
[0023]对于天空当量温度的计算方式还有学者将其简化为：
[0024]T
s
≈T
a
+273.15
‑6ꢀꢀꢀ
(4)
[0025]式中：T
a
为下垫面上方空气温度，℃；
[0026]下垫面向上的长波辐射强度由下垫面发射的长波辐射强度以及下垫面反射的大气逆辐射两部分组成；因此，下垫面向上的长波辐射强度为：
[0027]L
↑
＝εσ
b
(T+273.15)4+(1
‑
ε)
·
L
↓
ꢀꢀꢀ
(5)
[0028]式中：为史蒂芬—玻尔兹曼常数，也称为黑体辐射常数，T为下垫面表面的温度，℃。
[0029]所述S2中，白天与夜间逐时下垫面辐射热作用强度的计算如下：
[0030]下垫面白天μ
d
、夜间μ
n
的辐射热作用指标计算如下：
[0031]μ
d
＝(T
‑
T
a
)*(K
↑
+L
↑
‑
L
↓
)(7:00
‑
18:00)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0032]μ
n
＝(T
‑
T
a
)*(L
↑
‑
L
↓
)(18:00
‑
7:00)
[0033]下垫面辐射热作用强度μ为：
[0034][0035]式中，μ
d
为白天下垫面的辐射热作用强度，℃
·
W/
㎡
，μ
n
为夜间下垫面的辐射热作用强度，℃
·
W/
㎡
，μ为下垫面辐射热作用强度，℃
·
W/
㎡
，μ为下垫面辐射热作用强度，℃
·
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于下垫面辐射热作用的评价方法，其特征在于，包括以下步骤；S1：通过现场测试或理论计算方法获得下垫面的地表温度T、下垫面上方的空气温度T
a
以及下垫面的净辐射强度E；S2：分别计算白天μ
d
、夜间μ
n
的下垫面辐射热作用评价指标，然后计算下垫面辐射热作用强度μ；S3：通过计算下垫面辐射热作用强度μ，评价下垫面的辐射热作用状况；S4：通过分析下垫面辐射热作用强度与水平总辐射、黑球温度之间的相关性，分析下垫面辐射热效应评价指标的可行性。2.根据权利要求1所述一种用于下垫面辐射热作用的评价方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用现场测试方法以及测试所使用的仪器如下：太阳总辐射以及下垫面反射的短波辐射采用KEO辐射仪测试，KEO辐射仪测试太阳总辐射是将其放在空旷无遮挡的位置，使其能够接收到太阳短波辐射，KEO辐射仪测试反射辐射的方法为将太阳辐射仪朝向地面水平放置，离开地面一定的距离测得下垫面反射辐射强度，测试周期为1h，下垫面发射的长波辐射强度的测试采用QTS
‑
4长波辐射仪，长波辐射强度与测量反射辐射强度的仪器放置位置相同，用于测量长波波段范围内的辐射强度，测试周期为1h，下垫面地表温度的测量使用四通道热电偶，每种下垫面的地表温度采用两个通道的进行测量，然后计算两个通道的平均值，测试周期为1h，不同下垫面上方的空气温度的测量，则是将温度块置于距离下垫面1.1m高的位置，然后用锡纸将其包裹起来以防止太阳辐射对温度块的影响，测量周期为1h。3.根据权利要求1所述一种用于下垫面辐射热作用的评价方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用理论计算下垫面净辐射的方法如下：E＝K
↑
+L
↑
‑
L
↓
(1)式中：E为下垫面的净辐射强度，W/
㎡
；K
↑
为单位时间单位面积下垫面反射的短波辐射量，W/
㎡
；L
↓
为单位时间单位面积下垫面接收到的大气逆辐射量，W/
㎡
；L
↑
为单位时间单位面积下垫面向上的长波辐射量，W/
㎡
；下垫面反射的短波辐射强度计算方式如下：K
↑
＝α
·
S0(2)式中：α为下垫面短波反射率；S0为下垫面接收到的太阳总辐射强度，W/
㎡
；下垫面接收到的大气逆辐射量的计算方法如下：式中：C
b
为黑体的辐射常数，为5.67W/m2·
K4；为接收辐射的表面对天空的角系数，对于屋顶平面可取为1，对于垂直壁面可取为0.5；T
s
为天空当量温度，K；对于天空当量温度的计算方式还有学者将其简化为：T
s
≈T
a
+273.15
‑
6(4)式中：T
a
为下垫面上方空气温度，℃；下垫面向上的长波辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大龙，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：