论文部分内容阅读
目前,全球各城市的热岛效应(Urban Heat Island,UHI)愈演愈烈,不断增高的城市热岛强度不仅会带来酷热的天气,还会造成各种异常城市气象,如暖冬、飓风、暴雨等,特别在炎热的夏季时,会对城市热环境、居民的热舒适度、城市的生产生活带来很大的影响。同时,持续的高温会造成城市降温等用电能耗剧增,不仅造成能源浪费同时进一步加剧温室气体、人为热的释放,形成恶性循环。作为城市“第五立面”的绿色屋顶具有巨大的建设潜力,同时相对于地面绿化,它有着更加突出的缓解UHI的作用;不仅如此,它还可以带来包括从环境到生态、从经济到社会方面的综合效益。然而,目前在城市尺度上去探索绿色屋顶建设潜力及其带来的环境效益研究还比较少,国内外对于绿色屋顶的建设潜力评价并没有一套科学、完善的评价要素体系;同时对于城市尺度上去定量评价绿色屋顶降温效应的模拟方法也相对较为局限。本文以南京市鼓楼区为研究区,以RS技术、GIS技术、CFD技术为支撑,在研究区基础信息数据库建立的基础上,系统梳理国内外绿色屋顶建设相关技术规范与研究实践,从屋顶小气候与建筑物理性质两个角度选取了建筑高度、历史保护等级、屋面形式、建筑年代等要素作为此次绿色屋顶适建评估要素,对研究区内的建筑进行等权评估、层层筛选,实现了区域绿色屋顶建设潜力的定量评估与空间分布格局呈现;然后基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,运用PHOENICS软件对研究区现状、建设绿色屋顶这2种情况下的热环境进行分别模拟,在模拟结果中以温度作为表征因子,对绿色屋顶建设前后的区域温度场分布进行对比分析,直观地表达了绿色屋顶的降温效应。研究结果表明:(1)南京市鼓楼区绿色屋顶潜力较高,适建屋顶总面积约为405.40ha,占研究区总屋顶面积比重约为41.89%;空间分布整体呈现西少东多的格局,其中,小市街道、中央门街道、华侨路街道适建屋顶面积相对较高,适建屋顶面积占其街道屋顶面积比例均在50%左右。(2)通过绿色屋顶建设,可以有效改善鼓楼区热环境现状。其中,绿色屋顶建设对于屋顶表面温度改善效果明显,降温区间在1.9℃-16.5℃;在人行高度(2m)处,绿色屋顶建设对于地面温度的改善在1℃左右;随着建筑高度的升高,绿色屋顶建设对于周边热环境的优化作用逐渐减弱。(3)在屋顶表面小范围微气候环境改善上,相比于建筑及人口密集、非渗透性下垫面占比极高的城市中心区及建筑能耗较大的工厂区,绿色屋顶在环境开敞、渗透性下垫面占比大、通风环境优越的城市区域所起的降温效应更加明显;在街道峡谷内人行高度(2m)处,随着街道两侧建筑布局形式的开敞、渗透性下垫面比例的增加,绿色屋顶的降温效应会有微弱提升。本研究以RS技术、GIS技术与CFD技术为基础支撑,在城区尺度上探索构建了绿色屋顶建设潜力评估要素体系并进行具体的绿色屋顶建设潜力评估与降温效应评价,实现了城市尺度上绿色屋顶建设潜力的定量评估与空间分布格局呈现,填补了当前城市绿色屋顶建设过程中存在的两大主要难题,可以为后续相关城市推广绿色屋顶建设提供系统框架及方法借鉴。本文正文共约40 726字,图表49幅。