缓解热岛效应的低吸热路面功能指标同步测试方法
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城市结构低碳转型的热岛效应缓减策略研究
运迎霞;曾穗平;田健
【期刊名称】《天津大学学报(社会科学版)》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】为防控快速城镇化所引发的热岛效应这一衍生灾害,提升城市微气候环境质量,应用城市气候学、生态学和环境科学等多学科研究方法,从评价城市微气候影响的结构性要素和分析规划案例入手,理清了土地与空间结构、产业与能源结构等对热岛效应的影响机理,取得了利用低碳规划方法缓减热岛效应的理论成果;提出了要有效缓解城市热岛效应,必须实现城市结构的低碳转型,构建能源多元供给体系,发展循环经济产业,减少降低交通出行需求的研究结论。
【总页数】6页(P193-198)
【作者】运迎霞;曾穗平;田健
【作者单位】天津大学建筑学院,天津300072;天津大学建筑学院,天津300072;中国城市规划设计研究院,北京100044
【正文语种】中文
【中图分类】F062.4
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城市热岛效应的遥感监测研究一、引言城市热岛效应是指城市地区在夜间气温上升的现象,是城市化进程中面临的环境问题之一。
众所周知,城市中充满了大量的建筑、车辆和人口等热源,而同时,城市还存在着较多的水泥路面和建筑物表面,它们具有较高的吸热能力和较低的反射率,因此,城市地区在夜间辐射散热能力较弱,温度升高形成了热岛效应。
城市热岛效应不仅对人类的身体健康造成了一定的威胁,而且还对城市的环境、气候和生态系统造成了巨大的影响。
因此,如何准确监测城市热岛效应的形成和发展趋势就成为了一个迫切需要解决的问题。
本文主要介绍利用遥感技术进行城市热岛效应监测的研究现状和方法。
二、城市热岛效应的监测指标城市热岛效应的形成和发展与多种因素有关,如日照、云量、湿度、风向等,因此,进行城市热岛效应的遥感监测需要选择合适的监测指标。
1.地表温度地表温度是城市热岛效应监测最为常用的指标之一。
地表温度是指观测的地表温度,一般使用亮温计、红外线遥感等方法进行监测。
由于城市地表多为水泥、沥青等高反射材料,因此地表温度较高,由此形成的高温区域便构成了城市热岛。
2.植被覆盖率植被覆盖率是反映城市热岛效应的重要指标之一。
城市中的植被覆盖率往往较低,而植被的蒸腾作用可以有效地降低局部的温度,缓解城市热岛效应。
3.热舒适度指数热舒适度指数是用于刻画人体感受热环境的指标,其值取决于空气温度、相对湿度和气流速度等因素。
较高的热舒适度指数往往意味着较强的热不适。
三、城市热岛效应的遥感监测方法随着遥感技术的不断进步,利用遥感技术进行城市热岛效应监测已成为一种有力的手段。
目前,对于城市热岛效应的遥感监测方法主要分为以下几种:1.单波段反演法单波段反演法是基于可见光和红外遥感数据的监测方法,主要利用亮温计测量出地表的温度,再通过热力学原理计算得到区域的热岛强度和范围。
该方法操作简单,但精度较低,仅适用于比较简单的地区。
2.多波段反演法多波段反演法是基于多光谱和高光谱遥感数据的监测方法,可以测量不同光谱波段下的地表温度,精度更高,适合于更为复杂的城市地区监测。
减缓热岛效应的城市规划措施探讨
康燕燕;赵长艳;杜明义;蔡国印
【期刊名称】《绿色科技》
【年(卷),期】2010(000)006
【摘要】城市化进程的加剧带来很多城市问题,城市热岛效应就是其中之一.北京作为一个国家性的大都市,城市热岛效应显著.在利用高分辨率遥感影像结合GIS分析技术研究城市道路、水体、绿地对城市热岛效应影响结果的基础上,从城市布局、道路系统规划、能源规划和生态系统规划等方面探讨了减缓城市热岛效应的可能措施.并从北京市的实际情况出发,分析了采用屋顶绿化和开发森林公园等措施来优化城市热环境的可行性.
【总页数】4页(P94-97)
【作者】康燕燕;赵长艳;杜明义;蔡国印
【作者单位】北京建筑工程学院测绘与空间信息学院,北京,100044;大厂县第五中学,河北,大厂,065302;北京建筑工程学院测绘与空间信息学院,北京,100044;北京建筑工程学院测绘与空间信息学院,北京,100044
【正文语种】中文
【中图分类】P463.3
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低吸热路面工艺特点引言低吸热路面工艺是现代道路建设中的一项重要技术。
它通过改变道路材料组合和结构,旨在改善道路的热吸收和散热能力,以降低路面温度,提高道路服务性能和使用寿命。
本文将深入探讨低吸热路面工艺的特点,包括材料特性、施工流程和效益等方面。
材料特性低吸热路面工艺使用特定的材料组合,以改善道路的热吸收和散热能力。
以下是一些常见的低吸热路面材料特性:1. 高反射率低吸热路面采用具有高反射率的材料,例如白色或浅色沥青混凝土。
这些材料能够反射太阳辐射,减少热量的吸收,从而降低路面温度。
2. 高热导率低吸热路面使用具有高热导率的材料。
高热导率可以加快热量在路面中的传导速度,使热量能够更快地散发到空气中,降低路面温度。
3. 耐久性低吸热路面材料需要具有良好的耐久性,能够承受交通及环境的影响。
耐久性好的材料可以延长道路的使用寿命,减少维护和修复的频率,降低道路的整体成本。
施工流程低吸热路面工艺的施工流程包括以下几个步骤:1. 材料准备在施工前,需要准备好所需的低吸热路面材料。
根据设计要求,选择合适的高反射率和高热导率材料,并确保其质量合格。
2. 基层处理进行低吸热路面的施工前,需要对原有的道路基层进行处理。
包括清理、修复和加固等步骤,以确保道路基层的平整度和强度满足施工要求。
3. 道路表面涂覆在基层处理完成后,开始进行道路表面的涂覆。
涂覆材料应均匀、厚度一致,以保证路面的平整度和耐久性。
4. 养护与检测低吸热路面施工完成后,需要进行养护和检测工作。
养护可包括喷洒养护剂、进行日常维护等,以确保路面的质量和性能。
定期进行路面检测,及时发现和解决问题,保障道路的正常使用。
效益低吸热路面工艺的应用能够带来多种效益,包括环境、交通和经济方面的优势:1. 环境效益低吸热路面可以减少道路热岛效应的形成,改善城市热环境。
降低道路温度有利于减少热辐射、降低室外温度、改善空气品质,提升城市的舒适度和健康水平。
2. 交通效益低吸热路面可以减轻车辆行驶时的轮胎摩擦阻力,降低燃油消耗和车辆排放。
(10)申请公布号(43)申请公布日 (21)申请号 201511015439.2(22)申请日 2015.12.29G06K 9/00(2006.01)G06F 17/30(2006.01)(71)申请人中国科学院深圳先进技术研究院地址518055 广东省深圳市南山区西丽大学城学苑大道1068号(72)发明人钱静 彭树宏 易琳 陈会娟(74)专利代理机构深圳市科进知识产权代理事务所(普通合伙) 44316代理人郝明琴(54)发明名称一种城市热岛效应空间变化检测方法及系统(57)摘要本发明提供的城市热岛效应空间变化检测方法和系统,通过对处理后的城市遥感影像构建城市遥感数据图像数据库,根据所述图像数据库中获取目标城市的多种专题图,根据所述专题图检测城市热岛的时空分布信息,根据所述时空分布信息分析城市热岛,再根据所述城市热岛提出城市景观建议,从而克服热岛效应空间分布与城市其他要素图层之间的空间叠加算法难题,提高了城市热岛效应空间变化检测的准确性。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图3页CN 105678225 A 2016.06.15C N 105678225A1.一种城市热岛效应空间变化检测方法,其特征在于,包括下述步骤:步骤S110:对城市遥感影像进行预处理;步骤S120:构建城市遥感数据图像数据库;步骤S130:根据所述图像数据库中获取目标城市的多种专题图;步骤S140:根据所述专题图检测城市热岛的时空分布信息;步骤S150:根据所述时空分布信息分析城市热岛;步骤S160:根据所述城市热岛提出城市景观建议。
2.根据权利要求1所述的城市热岛效应空间变化检测方法,其特征在于,步骤S110中,所述遥感影像包括ETM、NOAA、MODIS影像。
3.根据权利要求1所述的城市热岛效应空间变化检测方法,其特征在于,步骤S110中,所述预处理包括遥感几何校正和图像辐射校正,所述遥感几何校正通过利用控制点改正原始图像的几何变形,所述辐射校正通过消除多时相遥感中地物辐射差异的影响,使影像间同一地物类型具有相同的辐射量。
专利名称:一种降低城市热岛效应的透水路面砖及其制备方法专利类型:发明专利
发明人:曹智远
申请号:CN201810417831.7
申请日:20180504
公开号:CN108439932A
公开日:
20180824
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种降低城市热岛效应的透水路面砖及其制备方法,涉及路面砖技术领域,该路面砖包括以下原料:改性水泥、高岭土尾矿、石英砂岩、斜发沸石、伊利石、膨胀绿泥石、还原铁粉、羟丙基甲基纤维素、烷基酚聚氧乙烯醚、聚丙烯酸酯共聚乳液、减水剂、早强剂、偶联剂和磁化水。
其制备方法是通过对原料混合、压制成型、蒸压、养护制得的;本发明的路面砖制备简单方便,绿色环保,透水能力强,可有效地降低城市热岛效应,具有优良的机械强度、耐腐蚀、抗冻性及耐磨性等特性。
申请人:合肥欧克斯新型建材有限公司
地址:230000 安徽省合肥市肥西县丰乐镇丰乐社区
国籍:CN
代理机构:合肥道正企智知识产权代理有限公司
代理人:张浩
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汽车热平衡道路试验方法在汽车工程领域中,热平衡道路试验是一种常用的方法,用于评估汽车发动机和冷却系统的热管理性能。
通过这种试验,工程师们可以了解汽车在实际道路行驶中的工作状态,进而优化汽车的设计和性能。
热平衡道路试验的主要目的是模拟汽车在实际行驶过程中的热平衡状态。
在汽车行驶时,发动机会产生大量的热量,如果不能有效地将这些热量排出汽车外部,则会导致发动机过热,从而影响汽车的性能和寿命。
因此,通过热平衡道路试验,可以评估汽车冷却系统的效果,以确保汽车在各种工况下都能保持适宜的温度。
热平衡道路试验的基本步骤如下:1. 选择适当的道路和路线:道路的选择应考虑到不同的行驶工况,包括高速公路、市区道路和山区道路等。
通过在不同的道路上行驶,可以模拟汽车在各种工况下产生的热量。
2. 安装传感器和数据采集设备:在试验之前,需要安装一系列的温度传感器和数据采集设备,以便实时监测汽车的温度变化,并记录下相关数据。
3. 进行试验行驶:在道路试验中,需要按照预定的路线和工况进行行驶。
在行驶过程中,传感器会实时采集汽车的温度数据,并将其传输给数据采集设备。
4. 数据分析与评估:通过对试验数据的分析,可以评估汽车的热平衡状态。
主要的评估指标包括发动机水温、机油温度和冷却液温度等。
如果发现温度过高或过低的情况,就需要对汽车的冷却系统进行调整和改进。
5. 结果总结与优化:根据试验结果进行总结,可以得出有关汽车热管理性能的结论。
如果发现问题或不足之处,就需要针对性地进行改进和优化,以提高汽车的热平衡性能。
值得注意的是,热平衡道路试验是一种相对简单和直观的方法,可以直接反映汽车在实际行驶中的热平衡状态。
但是,由于试验条件和实际道路环境的差异,试验结果可能存在一定的误差。
因此,在进行热平衡道路试验时,需要综合考虑不同因素的影响,并结合其他试验方法进行综合评估。
热平衡道路试验是评估汽车热管理性能的一种有效方法。
通过合理选择道路和工况,安装传感器和数据采集设备,并进行数据分析和评估,可以得出有关汽车热平衡状态的准确结论。
湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目申报表项目名称: 缓解热岛效应的低吸热路面功能指标同步测试方法学校名称长沙理工大学学生姓名学号专业性别入学年份金明201210010431 道路工程男2012 左瑞芳201214020113 道路工程男2012 谭欣201224050413 电气工程及其自动化男2012 郑伟201209020110 道路工程男2012指导教师钱国平职称教授项目所属一级学科580一、学生曾经参与科研的情况(1)项目组成员2013年3月均加入长沙理工大学“绿色交通环保小组”,开始参与相关交通环保领域的科研工作,本项目组金明目前担任“热环境”分组负责人。
(2)2013年6月项目组成员参与指导老师承担的交通运输部应用基础研究项目“湿热地区环保耐久型路面养护功能层设计及其功效评价”课题前期工作的前期材料使用效果初步测试和理论分析。
(3)申请项目依托“公路养护技术国家工程实验室”,以及教育部、交通部和湖南省多个研究平台基地,项目组成员2013年7-8月暑假期间在其实习,熟悉了本项目研究需要的全部仪器设备的使用,为本项目的开展奠定了基础。
(4)2013年12月项目组申报的“缓解城市热岛效应的新型道路铺装材料开发及其效能技术评价”获长沙理工大学学生科技项目立项研究。
(5)项目组成员组成合理,骨干成员参与了多个科技项目及赛事,熟悉了科技工作流程,获得挑战杯选拔赛(校内)二等奖1项,全国高等学校土木工程专业本科生优秀创新实践成果三等奖1项。
二、指导教师承担科研课题情况(1)交通运输部应用基础研究项目“湿热地区环保耐久型路面养护功能层设计及其功效评价”,项目负责人。
(2)广东省交通厅科技项目“汽车尾气绿色降解的高效环保型路面研究及应用示范”,项目负责人。
(3)国家自然科学基金重点项目“沥青路面结构设计的若干基础理论问题研究”,技术负责人。
(4)国家自然科学基金项目“考虑空间分布形态的沥青混合料流变特性及性能试验”,项目负责人。
(5)广东省交通厅重大科技项目“南方水敏感区高速公路路面径流污染规律与防治对策研究”,项目负责人。
三、项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题3.1项目研究和实验的目的在全球气候变暖和高速城市化的大背景下,世界上许多城市都出现了高强度的城市热岛效应,城市热环境质量日趋恶化等现象,极大地影响着城市生态环境和城市居民的日常生活。
城市地表结构物是城市热岛效应的主要影响因素之一,而路面作为最主要的城市地表结构物对城市热岛效应的影响尤为显著。
其主要是通过路面热传导、路表热辐射和热对流3种方式作用于路表及环境的温度场,从而影响城市热岛效应,而道路对热岛效应影响强度大小主要取决于道路材料的吸热储热能力、路表的反射率、道路结构的导热率、道路走向、路网密度及路幅宽度等方面。
因此,针对我国城市道路存在的严重的热环境问题和城市“热岛效应”越来越严重的现象,开展具有降温效果显著、成本低且施工方便等优点的沥青路面太阳热反射涂层及沥青路面结构的研究,从沥青路面吸热行为、太阳热反射涂层的降温机理及路面结构的热传导研究着手,主动探寻并采取相应的技术措施和试验研究。
城市道路交通作为城市热岛效应的主要影响因素之一,分析其热环境的影响、提高路面表层材料对热辐射的放射率、增强道路结构对热辐射的传导并且用相应指标评价体系来评价其路面对热辐射的贡献就显得尤为重要,也是缓解及解决城市热岛效应的重要渠道之一。
因此,研究一种可以很大程度上模拟真实环境的低吸热路面的功能指标定量测量装置及方法,以便分析新型低吸热路面降温效果的优劣。
本项目研究和实验的目的:◆ 在国内外相关研究成果基础上,比较不同测试方法的共性和优劣,开发可以同时对多种低吸热路面功能指标(太阳反射比、半球发射率、阳光反射指数、导热系数和隔热温差等)进行测量的简易测试方法。
◆ 根据测试方法设计一种可以用于实验室测量的同步测量装置,解决单项测试低吸热路面不同功能指标时环境条件差异和效率低下的问题,从而简化低吸热路面功能指标的测试过程。
3.2项目研究和实验的内容3.2.1城市道路地表热环境影响因素及定量评价体系研究典型城市道路(以长沙市为例)地表热环境状况(太阳辐射、地面温度)及其对外在影响变化规律,建立相关模型。
通过计算分析,得到典型路段地表热环境的变化规律及因沥青路面造成周边增温的状况,计算分析得出地表热环境相关的理论模型。
从结构传热和热反射性能不同途径分析构建低吸热路面的思路,分析低吸热路面功效的影响因素和功能指标(太阳反射比、半球发射率、阳光反射指数、导热系数和隔热温差等),分析路面热环境定量计算方法,确定低吸热路面功能性的定量评价指标体系。
3.2.2低吸热路面功能性多指标的同步测试装置设计全面表征低吸热路面功能需要多指标体系,多个指标测试时环境条件如何做到一致,并考虑高效完成至关重要,因此需要开发多指标的同步测试方法。
初步测试方法拟定如下:由温度传感器测出试样板和标准白板表面温度,计算阳光反射指数(SRI ): wb s b T T T T SPI --= 其中,Ts 、Tb 和Tw 分别是标准大气环境与太阳辐照下试样板、标准黑板(SRI=0,太阳反射比0.05,半球发射率0.9)与标准白板(SRI = 100,太阳光反射比为0.80,半球发射率为0.9)的表面稳态温度。
同时,综合温度传感器测得的试样板及标准白板的背光面稳态温度,可计算出隔热温差。
试样板和标准空白板温度同时测量,可减小因分次测量带来的误差。
利用辐射计和精密日射强度计(PSP )直接测量试样板的半球反射率和太阳反射比。
其中,辐射计测半球发射率是能量法测量的一种,其原理是直接测量样品的辐射功率,辐射计探测器的输出信号与被测试样的发射率呈线性关系,通过比较高、低发射率标准板与被测试样输出信号的大小,得出被测试样的半球发射率。
测得的四个参数可由装置外部的输出设备直接读取得到。
本研究考虑如下装置设计方案:——测试装置的环境模拟部分设计:以氙灯作为太阳光模拟光源,设计一种可调节强度和照射角度来模拟一天内太阳光的照射角度和光照强度的太阳光模拟装置。
同时加入喷水装置.、鼓风装置、加热装置来模拟夏季高温天气和阴雨天气,便于实验室测量。
——测试装置的测量部分设计:根据低吸热路面功能性指标测试方法,利用现有装置或者自行开发的装置设计组合装置设计图,建立3D模型后联系厂家制作出样机。
——数据集成输出系统:利用计算机软件编写数据处理程序,使其能够在输出设备上将各个部分测量值进行处理后以表格或者图像等形式形象、直观的统一输出。
3.2.3路面热环境多指标测试方法的应用与完善利用测试装置针对对不同路面表层材料,在标准规范下进行不同材料的配比实验,然后利用测量仪器对实验材料进行热辐射吸收率、反射率、密度等参数的测量。
测定不同路面下层结构的热物理参数,通过足尺试验,对其影响规律与趋势的研究,进行敏感性分析。
利用装置样机对低吸热路面样品快进行测量工作,验证装置是否正常运作,达到预期的设计目的和标准。
发现装置存在的问题,并进行修正。
3.3要解决的主要问题解决多项低吸热路面功能性多指标(太阳反射比、半球发射率、阳光反射指数、导热系数和隔热温差等)体系的同步测量问题,实现多指标体系相同条件下的高效测定,为低吸热路面的开发与应用提供测试手段。
四、国内外研究现状和发展动态分析表明,提高路面涂层对太阳热的反射能力和道路热传导效率,应重点分析如何改善路面涂层颜色、通过涂层材料的组配及路面结构优化,以降低路面表层温度;而开发低吸热路面功能同步测量装置,应重点分析如何综合各单项指标测试方法,找出其中的共同点,进而找出可以同时测量多指标的测试方法。
对此,国内外开展了系列相关研究,可为本项目提供参考。
4.1国内外研究现状4.1.1 地表热环境理论模型研究现状早在半个世纪前,Monteith等[1]就发现了地表热辐射具有角度变化。
此后,许多学者以植被冠层、裸土等为研究对象,纷纷开展地面观测试验,发现了热辐射方向性的存在。
最近几年来,针对城市热辐射方向性的航空飞行试验已经开展,同时一些相关的模型也建立起来。
Lino等[2]利用机载多光谱扫描仪(MISS,工作波段为8.0-11.0µm)对日本川崎进行了航空观测,并结合GIS技术发展了城市区域表面温度的模拟算法。
该研究重点在于城市热岛分析,并未明确指出城市热辐射方向性的存在。
城市气候也是城市热环境的重要组成部分,在其研究领域,为了方便开展观测试验,学者们将城市建筑物按照一定比例缩小,构建模拟真实的城市的观测场景,用以研究街谷的湍流输送方式、能量平衡以及数值模型的验证等。
Soux等[3]利用实心木块构建了城市建筑场景以及验证热辐射的计算机模拟模型。
余涛等[4]建立了二维的城市楼区热外辐射方向特性模型,对城市区域目标和建筑物温度的分布进行了简化。
Johnson等[5]首次开发了3D辐射传输模型SHM(The Surface Heat Island Model),用于模拟理想天气条件下城市地表温度热岛,并分析了城市三维结构与地表物理性质对于热岛的影响。
4.1.2 城市路面热反射材料与结构方面王伟[6]采用碘钨灯作为模拟光源,测试涂布涂层试件和未涂布涂层试件的温度值,AC-13 和SMA-13 试件在2cm 处可分别降低12.2℃和10.4℃,在5cm 处可分别降低温度8℃和 6.5℃。
结合经济性考虑,推荐施工时涂层的最佳涂布量为0.7kg/m²~0.9kg/m²。
夏季高温时,涂层可有效降低沥青路面温度9℃左右,夜间也可以降低路面温度近2℃。
程承等[7]人通过降温效果试验分析,太阳热反射涂料的用量与降温效果并不成线性关系,而是存在最佳涂刷量,为了能够进一步提高降温效果,提出了双层式涂装,即利用高反射率涂料对沥青面层进行遮盖后再涂刷上层色彩功能层。
李源渊等[8]人从道路吸热率和反射率方面考虑,应用颜色较浅而反射率较高的沥青面层,可有效反射太阳辐射降低路面温度,通过使用高反射率的浅色粒料(如石灰岩),提升反射率0.3 左右。
何睿[9]指出:采用水溶性硅酮树脂为成膜材料,以粒径在1Lm以下的陶瓷为填料制作的热反射涂料,性能稳定、光滑性好、热反射功能强、不容易污染,是与环境友好的涂料,对生态环境不造成危害,对人类健康不产生负面影响。
梁满杰等[10]发现欲获得优良降温效果的太阳热反射涂层,关键是提高可见光和近红外光波段的反射率,同时要提高远红外波段的发射率;而太阳热反射涂层对可见光和近红外光吸收越小越好。
陈明宇[11]发现,在室内持续辐照条件下导热沥青混凝土集热效率达37.5%~47.7%;换热管道间距为30cm,在自然辐照环境中导热沥青混凝土的全天平均集热效率仍相对于普通沏青混凝土可29.7%。