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如何缓解城市热岛效应？

花匠小妙招
2024-11-08 16:25

内容摘要：从热岛效应的成因可以看出，城市下垫面介质的热特性和生物学特征差异是导致热岛效应的主因之一。下垫面介质根据其热力学特征和物质组成可分为三种：城市下垫面、郊区下垫面、水面。城市下垫面介质反射率小，能吸收更多的太阳辐射，是城市热岛形成的能量基础；城市建筑物和人工铺砌的坚实路面大多为......

从热岛效应的成因可以看出，城市下垫面介质的热特性和生物学特征差异是导致热岛效应的主因之一。下垫面介质根据其热力学特征和物质组成可分为三种：城市下垫面、郊区下垫面、水面。城市下垫面介质反射率小，能吸收更多的太阳辐射，是城市热岛形成的能量基础；城市建筑物和人工铺砌的坚实路面大多为不透水层，用于蒸发消耗的热量少、植被覆盖率低、粗糙度大，这些因素促使城市下垫面地表温度比耕地、水体等下垫面温度高。因此，改变下垫面层的热物理特性，在一定程度上可以减缓热岛效应。

城市热岛现象对城市建筑能耗既有正面影响也有负面影响：在热岛现象的影响下，冬季城区的环境温度高于郊区，从而降低城市冬季的采暖负荷；而夏季城区的环境温度高于郊区，大大增加了城市的空调负荷。其中对居民生活和消费影响较大的主要是夏季高温天气下的热岛效应，如目前美国1/6的电力消费用于降温，为此每年需支付电费400 亿美元；目前我国建筑能耗已占到全社会终端能耗的27.5%，这些能源绝大部分最终以热能的形式排入周围环境，增强城市的热岛效应，从而增加建筑的空调负荷。由此可见，城市热岛现象与建筑能耗呈相互促进的正比关系，因此减少城市热岛效应是降低建筑能耗的措施之一。

绿色建筑力求减少的消耗资源和能源、与生态环境友好相处、为人类提供健康舒适环境，它要求建筑师不仅在建筑的建造和运营过程中考虑节约能源、合理利用资源等问题，而且在建筑方案的规划、立意之初，就以节能降耗作为设计目标与设计原则，与规划理念、设计思想共同开展设计工作。以下几种常见的绿色设计手段，可以有效地改善城市建筑物的热物理特性，降低建筑能耗，行之有效地减缓热岛效应。

第一，绿色建筑在设计上与自然环境相结合，包括结合当地的气候特点进行建筑平面布置、立面设计，通过良好的自然通风减少夏天空调开启的时间，提高室内空气的质量；充分利用自然采光，减少白天人工照明的使用，缩短冬天暖气供应的时间；减小建筑体型系数，降低热量的损失，从而减少建筑总体能耗。

第二，提高建筑物围护结构的保温隔热性能，减少建筑外表面对太阳热量的吸收，采取提供适当的遮阳措施。建筑隔热的主要途径是提高外围结构的热阻，而阻止热岛效应的出现对外围护结构的隔热指标要求更严格，即外围护结构热工设计需要更大的衰减度、更长的延迟时间。外表面浅色处理是现行的夏季外围护结构隔热的一项措施，建筑外表面材料采用高反射材料、涂料，包括采用浅色粉刷或玻璃幕墙提高墙面反光率，从而降低对太阳辐射的吸收。常见的遮阳设施有遮阳板、住宅太阳墙等，精心设计的遮阳设施，不仅可以在夏季反射80 %左右的太阳辐射，还能保证太阳辐射在冬季最大限度地被建筑利用。

第三，积极推行房顶和墙壁绿化，可以增加汽化、蒸腾量。日本国土省曾估算，如果东京市区通过在公园植树栽草、在河流两岸和建筑物前以及房顶加强绿化而增加约1 100km²的绿地，那么盛夏的气温将平均下降0.3℃，出现“热带夜”的地区也将减少10.9%。

第四，在经济合理、技术可行的情况下，可以适当利用绿色能源，如风能、太阳能、地热等。太阳能热水器、太阳能发电等均是将太阳能转换为其他形式的能源供建筑使用，在这个能源转换与应用过程中，人们日常消耗的能源没有变，即影响热岛现象的因素中人工热源的影响没有变，而将一部分太阳能转换为其他形式能源，减少了辐射能中直接转换为热能的能量，即减少了太阳辐射对城市热岛现象的影响。

除单体建筑应采用绿色设计外，如能在城市规划方面实施可持续发展战略，包括控制城市规模、人口数量、加强城市整体绿化建设，保留城市的“通风道”，市内道路要宽敞，建筑低层化，高层楼房不能集中等，都可有效减缓热岛效应。

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