城市地面对天空热辐射角系数问题的求解

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1、2006年2月重庆大学学报(自然科学版)Feb．2006第29卷第2期JoumalofChongqingUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．29No．2文章编号：1000—582X(2006)02—0086—04城市地面对天空热辐射角系数问题的求解李百战，罗庆，姚润明(1．重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆400030；2．英国剑桥大学马丁建筑与城市研究中心，英国剑桥CB22EB)摘要：针对城市地面对天空热辐射角系数问题求解的复杂性，介绍了一种从天空向地面逆向分析的求解方法，即假定天

2、空有均匀分布的光源，每个光源均在地面形成建筑阴影，统计地面任何一点对天空可见光源的数量，并求得与总光源数的比值，以此来代表地面对天空的辐射角系数．该方法克服了周围建筑布局、高度和形状等因素的影响，实现了对任何复杂的建筑区域，能快速地计算出该区域地面对天空的热辐射角系数．通过实例求解，证明了该算法的可靠性．关键词：热辐射角系数；城市热岛；城市热环境中图分类号：TK51文献标识码：A时，可以对周围将要修建的建筑或改造建筑提出相应1研究背景的要求(调整建筑的位置、高度和形状)来改变所在地由于中国城市化进程不断深入，城市建筑物的大面对天空辐

3、射角系数．量修建，建筑密度逐步加大，这种情况势必减少城市地角系数算法f4主要有积分法和代数法等，它们的面对天空的可见范围，从而减少了城市地面对天空的计算对象大都是几何形状规则，空间位置特殊的平面热辐射能力，这是造成城市温度比周边地区的温度高间的辐射角系数．在积分法中，通常解决的问题是2个的原因之一】J，这对城市夏季散热，特别是夜间降温大小相同且平行的长方形表面间的角系数；微元面对极为不利，恶化了城市热环境J．因此，有必要分析城平行于它的长方形表面的角系数；相互垂直且有公共市化过程中城市地面对天空热辐射能力的变化规律，为改善城市热环境

4、提供分析方法．边的两长方形表面间的角系数．在代数法中只能根据城市地面对天空的热辐射能力可以用热辐射角系表面间的角系数的互换性、完整性和分解性原理，来解数来反应，它表示了城市地面向半球空间的热辐射量决一些简单的情况，例如凸形表面围成的空腔等．由于到达天空的比例，如果这个比例越小，说明地面向半球城市建筑的空间位置和几何形状都是千变万化的，如空间的热辐射受周围建筑的影响越大，很大一部分热果要计算城市地面上某点对天空的热辐射角系数，这量辐射到周围建筑，而不能向天空辐射，最终被城市的些算法将面临非常大的困难．因此，介绍了一种从天空建筑物等吸收

5、，导致城市温度的升高．要提高城市热环向地面逆向的分析方法来计算城市地面对天空的热辐境质量，特别是夏季的夜间降温，就需要加大地面对天射角系数，并编制了计算机程序．这种计算方法简便、空的热辐射能力，因为夜间的天空可以认为是冷辐射快捷，能够定量评判新建建筑或改造建筑所在区域的面，地面更多的热量可以通过向天空辐射而散发出去．地面对天空的辐射角系数．如果需要保证地面某些区城市地面对天空的热辐射角系数受地面建筑的布局、高度和形状的影响，地面上任何一点的热辐射角系数域的角系数值在规定值的范围内，可以调整建筑的位都各不相同．因此，在考虑地面对天空的

6、辐射角系数置、高度和形状来实现．收稿13期：2005—10—20基金项目：国家科技部“十五”攻关资助项目(2003BA8008A15)；英国外交部的全球机遇基金资助项目(FC0—2H176K)作者简介：李百战(1958一)，男，湖南邵阳人，重庆大学教授，主要从事建筑环境方面的研究．第29卷第2期李百战，等：城市地面对天空热辐射角系数问题的求解87是否形成阴影，如果形成阴影，则A点对天空的热辐2热辐射角系数计算方法射不能达到这部分天空；反之，如果A点周围的建筑2．1理论群中没有一个建筑在A点形成阴影，则此时A点对天从热辐射理论知道：微

7、元面积，向半球空间的空的热辐射能够达到这部分天空．如此循环计算，最后热辐射能量投落到F：表面上的百分数，可以用角系数对整个天空的光源在A点形成阴影的情况进行统计~)dF1,F2来表示H：分析，找出所有在A点不能形成阴影的光源个数，然后与整个天空的光源个数相比，这个比值就近似认为1．，，1：fITc—o—sO—tc广os02ddF，2，，(1l)J叮r7是A点对天空热辐射角系数．采用从天空向地面逆向的分析方法，有效地克服其中，r为，与d之问的距离；0h0：分别为．、了地面建筑影响的复杂性，因为在计算地面建筑阴影d的法线与连线r间的夹角

8、．时，建筑的布局、高度和形状因素都一起反应在是否能地面上某微元面积dF。，如果受周围建筑的影响，在A点形成阴影．由于每次分析建筑阴影时，是对整则投落到天空的热辐射量与向半球空间的热辐射量的个地面区域进行分析，所以在一次计算中可以求得地