我國(guó)正面臨大規(guī)模城市擴(kuò)張,城區(qū)由于不透水層占比較大從而產(chǎn)生熱島效應(yīng),并對(duì)局地氣候等產(chǎn)生負(fù)面影響,因此研究減緩城市熱島效應(yīng)的措施非常重要。對(duì)此,本研究利用中尺度天氣預(yù)報(bào)模式（The Weather Research and Forecasting Model,WRF）對(duì)不同氣候區(qū)五大城市帶進(jìn)行冷卻屋頂和太陽(yáng)能屋頂緩解夏季城市熱島能力的模擬,并探究太陽(yáng)能屋頂對(duì)不同氣候區(qū)能源收支和潛在經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明:（1）三種屋頂在不同氣候區(qū)對(duì)城市地區(qū)的降溫能力各不相同。對(duì)于熱帶季風(fēng)區(qū),超材料屋頂降溫能力最強(qiáng),其次為高反照屋頂和太陽(yáng)能屋頂。三種屋頂可使城區(qū)最多降溫1.2℃,0.8℃和0.4℃。對(duì)于亞熱帶季風(fēng)區(qū),超材料屋頂降溫能力優(yōu)于高反照屋頂,太陽(yáng)能屋頂降溫能力最弱。長(zhǎng)三角、成渝城市帶和長(zhǎng)江中游城市帶超材料屋頂使城區(qū)最多降溫1.4℃,0.6℃和1.2℃;高反照屋頂最多降溫1.0℃,0.5℃和1.2℃;太陽(yáng)能屋頂最多降溫0.8℃,0.2℃和1.0℃。溫帶季風(fēng)區(qū)超材料屋頂降溫能力依舊最好,其次為高反照屋頂和太陽(yáng)能屋頂。（2）超材料屋頂和高反照屋頂均能使城市地區(qū)邊界層內(nèi)溫度降低0.1～0.8℃,并可使邊... 

【文章來(lái)源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖2.1WRF運(yùn)行基本流程圖2.2太陽(yáng)能板參數(shù)化方案WRF本身沒(méi)有太陽(yáng)能算例，因此需要單獨(dú)編寫并耦合進(jìn)WRF中的BEP/BEM方案中。由于BEP/BEM城市冠層方案可以計(jì)算空調(diào)能耗以及空調(diào)制冷時(shí)的廢熱排放，因此在BEP/BEM中引入太陽(yáng)能算例不僅可以得到太陽(yáng)能板對(duì)建筑室內(nèi)外空氣溫度的影響，還可以探究太陽(yáng)能板屋頂對(duì)室內(nèi)建筑的能源補(bǔ)償作用。根據(jù)S.Krauter[77]的分層理論模型，可將太陽(yáng)能板自上而下分為玻璃板、光伏組件和地板，各層的熱力學(xué)參數(shù)見表2.1。表2.1光伏板各層熱力學(xué)參數(shù)材料導(dǎo)熱系數(shù)（W·m-1·K-1）密度（Kg·m-3）比熱容（J·Kg-1·K-1）厚度（mm）玻璃板1.0425008354光伏組件15023309500.3底板0.14147511305太陽(yáng)能板架構(gòu)方式種類繁多，主要有貼附式、封閉流道支架安裝以及通風(fēng)流道支架安裝[78]。這里選取了較為常見的貼附式安裝。該方案下太陽(yáng)能板與屋面平行且緊貼。通過(guò)有限差分的方法可得太陽(yáng)能板不同分層的熱平衡方程，具體方程如下：×1(1)+(1n-1)4112×(12)111(11n-1)=0(1)

第三章算例設(shè)置和模式模擬效果檢驗(yàn)13第三章算例設(shè)置和模式模擬效果檢驗(yàn)3.1算例和城市參數(shù)設(shè)置3.1.1模擬區(qū)域和建筑物參數(shù)設(shè)置為了較為準(zhǔn)確地探討冷卻屋頂對(duì)城市熱島的緩解效應(yīng)，本研究在分析時(shí)選擇了6、7、8月份，日最高溫度大于35℃的高溫天。各城市帶由于氣候條件不同，因此高溫天氣事件的發(fā)生也各不相同。因此，根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定以下的分析時(shí)間：長(zhǎng)三角地區(qū)為7月16~30日；珠三角地區(qū)為7月27~31日以及8月17~22日；京津冀地區(qū)為7月16~30日；成渝都市圈為7月16~30日；長(zhǎng)江中游城市帶為7月21~31日。此外，為了探究冷卻屋頂對(duì)不同城市帶降水的影響，根據(jù)歷史天氣預(yù)報(bào)確定以下的分析時(shí)間：長(zhǎng)三角地區(qū)為6月23~25日；珠三角地區(qū)為6月17~20日；京津冀地區(qū)為6月22~24日；成渝都市圈為6月12~15日；長(zhǎng)江中游城市帶為6月22~24日。本研究選用WRF3.9.1版本。模式采取兩重嵌套，母區(qū)域包含全中國(guó)，內(nèi)含五個(gè)子區(qū)域（如圖3.1），子區(qū)域下墊面如圖3.2所示。模式采用了2015年的500m分辨率的MODIS靜態(tài)數(shù)據(jù)，它將下墊面分為17類。此外，為了更好地探究城市熱島效應(yīng)，另將城市下墊面細(xì)分為三種，即低密度住宅區(qū)（30%~70%）、高密度住宅區(qū)（70%~90%）和商業(yè)區(qū)（90%以上）。模式中網(wǎng)格分辨率為15km和5km，垂直分層為41層，其中1km以下有13層。模擬所采用的初始和邊界條件為NCEP的FNL全球再分析資料，其空間分辨率為1°×1°，時(shí)間間隔為6h。圖3.1WRF模擬區(qū)域嵌套示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]南京地區(qū)太陽(yáng)能屋頂緩解夏季高溫的模擬研究[J]. 張艷晴,劉壽東,王詠薇,郭良辰,王豫,馬美娟.  氣象學(xué)報(bào). 2019(02)
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[5]2017年我國(guó)區(qū)域性高溫過(guò)程特征及異常大氣環(huán)流成因分析[J]. 王國(guó)復(fù),葉殿秀,張穎嫻,黃大鵬,侯威.  氣候變化研究進(jìn)展. 2018(04)
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[7]城市建筑屋頂光伏利用潛力評(píng)估方法及其應(yīng)用[J]. 張華,王立雄,李卓.  城市問(wèn)題. 2017(02)
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碩士論文
[1]光伏屋頂遮陽(yáng)與供電綜合節(jié)能研究[D]. 王玥.西安建筑科技大學(xué) 2017
[2]WRF模式中不同邊界層參數(shù)化方案對(duì)一次華北暴雨模擬的敏感性試驗(yàn)[D]. 任華榮.南京信息工程大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3504297