城市空间耦合辐射场的形成机理及对建筑能耗的影响

The increasing of the urban building surface and ground making ability of solar radiation absorption, which enhances the long wave radiation of the urban covering. At the same time, the formation of a special urban radiation is by continuously enhancing the reflected radiation between buildings reduced with the distance between buildings and increased with the reflective ability of wall materials. And it interacts with the natural radiation such as urban direct radiation, diffuse radiation etc, forming a complex urban space coupled radiation field that has a significant impact for the building thermal environment and energy consumption. This topic based on the law of conservation of energy, use Monte-Carlo's reverse ray tracing method calculating the energy attenuation changes in the reflex pathways, construct reflection trajectory of radiation, model the function relationship between the reflected radiation heat transfer and building energy consumption and establishes theory of heat reflective on the urban space coupling radiation field. The research could improve the level of energy efficiency and urban enviroment.

城市中太阳辐射吸收能力增强，长波辐射增强。同时,随着建筑间距缩小及墙体材料反射能力增强，建筑之间的反射辐射增强，成为一种特殊的城市辐射。这种辐射与城市中原有的直射辐射、散射辐射等自然辐射相互作用，形成了城市空间复杂的耦合辐射场，对于建筑热环境及建筑能耗产生了显著影响。本项目以能量守恒定律为基础，采用蒙特-卡罗的逆向射线跟踪法计算反射途径中的能量衰减变化，构建辐射的反射轨迹，开展建筑的辐射传热计算研究，以此形成热反射理论来阐述城市空间耦合辐射场的形成机理。课题的研究成果有助于提高建筑节能水平并改善城市人居环境质量。

城市中大量的建筑表面和地面使得对太阳辐射吸收能力增强，导致城市覆盖层长波辐射增强。同时,随着建筑间距缩小及墙体材料反射能力增强，建筑之间的反射辐射不断增强，形成了城市空间复杂的耦合辐射场，对于建筑热环境及建筑能耗产生了显著影响。.本项目以城市覆盖层中的辐射场为主要研究对象，对城市中密集建筑群和城市特有的硬化路面形成的耦合辐射场进行深入分析。首先，对辐射计算模型演进进行梳理，详细阐述了气象参数、空间插值和基于DEM三类模型的原理和计算方法。在此基础上，分析了其在建筑节能分析中的适用性及发展趋势。其次，开展了城市密集建筑场所耦合辐射场形成机制研究。通过冬夏季反射对短波、长波影响的试验和模拟。研究表明：建筑峡谷中的反射对室外空间的短波、长波辐射、温湿度以及壁面温度都产生显著影响。以能量守恒定律为基础，采用蒙特-卡罗的逆向射线跟踪法构建辐射的反射轨迹能量衰减计算模型，计算反射途径中的能量衰减变化，建立反射辐射传热与建筑能耗的函数关系，形成了热反射理论来解释城市空间耦合辐射场的形成机制。最后，分析了严寒与寒冷地区建筑外围护结构的保温性与吸收辐射能的相关关系。.综上所述，通过本项目的研究,初步建立了城市耦合辐射形成机理的理论方法，为采暖建筑的被动式太阳能应用中建筑能耗的计算奠定了基础。