不同地表状况下温度分布比较研究

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1、不同地表状况下的温度分布比较研究　　王威，狄洪发，江亿，莫青　　（清华大学建筑技术科学系，北京100084） 摘要：　　介绍了不同地表状况对微气候的影响，选择相应的裸地、草坪和水泥地，描述了不地表的环境特点，测试时的气候条件，测试仪表和测试手段，进行了温度测量，详细的分析比较了在1.5(米)以下不同地表状况的温度梯度分布和随时间周期性变化的规律。关键词：微气候；地表状况；温度分布1研究背景　　不同地表状况对室外人员活动区的微气候会产生很大影响。夏季大面积的绿化草坪不仅给人赏心悦目的心理感觉，而且有效的调节着室外地人员活动区的温度分布，明显改善了人员的舒适程度。草坪与

2、土壤、水泥地面等地表状况下的微气候存在本质的不同，由于草坪叶面对于太阳辐射的反射和遮挡作用，使得活动面提升到叶面高度附近，从而改变了地面附近的温度分布，使之分布具有独特的性质，与裸地和水泥地产生差异。　　室外的绿化状况对建筑物的热工性能和建筑物内的环境也有着重要的影响。因此人们都会大面积的铺设草坪，既调节室外环境，而且提高了建筑质量，减少了噪音和杂质的污染，甚至可以部分取代建筑材料，达到低能耗的效果。　　2实验测试　　2.1测试场地　　为了分析和评价室外不同地表状况对微气候的影响，选择对比实验的方法。实验场地分别为草坪、水泥地和裸地。为突出不同地表的特点，三块实验场

3、地均选取面积较大、地面平整和地表的情况单纯而统一的区域。其中，草坪面积约为1000m2（平方米），区域内无高大树木；水泥地和裸地的面积相对较小，约为500m2（平方米），但其表面的状况单纯，无杂草，土质均一，且无建筑产生的阴影。　　影响室外微气候的因素比较多，为了便于分析地表状况对微气候的作用，必须尽量排除对温度产生影响的其他因素。实验选择在晴朗无云的条件下进行，太阳辐射强度大，天空散射相对很小，辐射的效果显著。其次挑选在室外风速低于0.4m/s（米/秒）的情况下进行，以减少相邻区域微气候的影响。　　2.2测试方法和仪表　　2.2.1测点位置　　根据有关文献[1]的

4、分析，地表上方1.5m（米）以下为温度变化剧烈的区域，而在地表以上的0.5m(米)范围内，温度存在很大波动。因此，温度的测点集中布置在1.5m(米)以下，特别是0.5m(米)以内的区域中。实验中，共布置四组测温装置，每组设有八个测点，对温度梯度进行测量。两组置于草坪区域中，另两组分别置于水泥地和裸地中。以地表的高度记为相对0.0m（米），垂直向上为高度增加的方向。每组测点的具体位置参见图1。其中在标高0.0m（米）位置的测点是测量地表温度的。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1测点高度　　　　　　　　　　　图2白天裸地温度分布（晴天）　　

5、　　实验中还分别测量了太阳辐射和风速。太阳辐射包括太阳辐射频谱范围内的中短波辐射以及地面的反射，风速为每组实验过程中的平均风速，测量点高度为1.5m(米)。　　2.2.2测量仪表和装置　　测量温度采用清华同方公司研制和开发的RHLOG型温度自计仪[2]，在实验期间自动连续测点的空气温度，采样间隔为1min（分钟）。测温头为热敏电阻，置于银灰色的长方体塑料外壳中，长方体的体积约为100×40×200mm(毫米)，内部电子元件的发热可以忽略。外壳内外空气相通，但无机械通风装置。地表温度测点的自计仪半掩埋在土壤中，以准确测量地表的温度。在标高0.1m（米）以上的七个测点，

6、测温头置于外表镀铬的铜管中，铜管的直径为8mm（毫米），长为45mm(毫米)，其上打有通风小孔。为防止太阳的直射辐射，在铜管的上方，用锡纸覆盖。测温小盒外部以锡纸围绕，可以反射太阳辐射，以便更准确测量空气的温度，锡纸内外通风良好。测温头及铜管都置于测温小盒周围的锡纸中。　　太阳辐射和地面反射的测量为DFY2型天空辐射表，该仪表对短波辐射敏感。风速以同方人环公司制造的热球风速仪测量。　　3实验数据分析　　在1999年7月中下旬，进行了实验，其中在7月25～26日进行了一昼夜的测试。实验期间。天气炎热，可以代表典型的夏季气候。在草坪、裸地和水泥地三类不同地表上进行了测试

7、。　　为了避免偶然因素对测试数据的干扰，在整理实验数据时，采用以相邻20min（分钟）内的平均温度作为图中温度值，在时间上以中值时刻代表。如10：10表示10：00～10：20时间段内的平均值。　　由测试结果可知草坪上的温度梯度具有明显的规律性，在每天内的温度梯度分布随时间的不同而改变，可以分为四个阶段，呈现三种分布[3]。在相同的时间段，裸地与水泥地工况的温度分布比较相似，与草坪工况相比，它们的温度分布随时间变化相对简单，与草坪工况存在明显差别。　　在表现温度分布的图示中，横坐标表示温度，其单位为℃，纵坐标表示相应的测点高度，单位为米。　　在下垫面为裸地和水泥