拱架送/回风方式对日光温室冬季作物冠层区热环境的影响

传统日光温室被动的热环境调控模式难以满足温室作物冠层区空气温度和速度调控需求,且能源利用效率低下。为了改进日光温室热环境精准调控方法和提高温室能源利用效率,该研究结合日光温室围护结构特点,提出了一种日光温室拱架的送/回风方法,并基于温室作物多孔介质模型,建立了拱架送/回风系统温室的数值传热模型。采用空气温度与速度不均匀系数、气流速度适宜区面积比、能量利用系数以及累计有效积温等评价参数,研究了下送上回、中间回风和上送下回等3种温室拱架送/回风方式对日光温室冬季作物冠层区热环境的影响。结果表明,与中间回风和上送下回通风方式相比,下送上回通风方式对不同作物冠层高度处的空气温度和速度调控的结果最优,且不同作物冠层高度处气流速度适宜区面积比和累计有效积温都最大。当采用下送上回通风方式时,与送风干管风速为9、11和12 m/s相比,送风干管风速为10 m/s的能量利用系数最大,在作物冠层高度0.4、0.6、0.8和1.0 m处的能量利用系数分别为0.976、0.982、0.985和0.987,并且不同作物冠层高度处的空气温度不均匀系数和速度不均匀系数也都最小。因此,下送上回通风方式的推荐送风干管风速为10 m/s。该研究可为日光温室热环境的精准调控提供参考。

民居建筑室内空间热环境多点能耗精准预测

在民居建筑室内热环境多点能耗预测时,若不能有效确定热环境下室内当前状态下舒适程度,会直接影响能耗预测精度。因此,提出考虑舒适度的民居建筑室内空间热环境多点能耗预测方法。根据室内状态建立民居建筑内热环境模型,采用主元分析法获取能耗评价指标,构建热环境下室内能耗指标评价体系,并利用指标建立评价模型,从而确定室内当前热环境能耗;将确定指标作为模型输入向量,利用RBF神经网络构建室内能耗多点预测模型;通过建立的模型实现对民居建筑室内空间多点能耗的精准预测。实验结果表明,所提方法开展室内能耗多点预测时,预测精度高、效果好。

物联网技术支持下的城市热环境时空变化分析

热环境是城市生态系统最为关键的大气环境要素之一,开展城市热环境研究的前提是在时空维度上获取足量的热环境参数。利用先进的物联网技术构建了在线式热环境监测设备,收集2022年10月16日至24日广州大学校园气温、风速、太阳辐射和地面温度四种热环境参数,分析小尺度下城市热环境的时空变化特征。研究结果表明:1)不同测点之间的风速特征具有一定的相关性,极个别测点的风速特征与其它测点相关性仅在0.5左右,显示其小气候的独特性;2)不同测点风速和热岛强度变化时空差异明显,即使距离靠近的测点,受邻近建筑和植被特征的影响热环境特征会有所差异,各测点的日间风速大,热岛强度较为明显,夜间风速较小,热岛强度较弱;3)地面温度与气温的相关性达0.8左右,这种相关性在夜间表现更为密切,并且这种关系受风速的影响不大。研究结果反映了城市热环境参数在小尺度上的高度异质性,并揭示了物联网技术在城市热环境监测领域的可行性、便捷性和高效性。

多模式组合的居住区绿地对热环境影响的模拟研究

居住区作为城镇居民三生活动最主要的空间单元,其热环境质量直接决定了小区内居民的舒适感和幸福度.本文在归纳总结城镇居住区绿地组合模式的基础上,基于非静力流体力学技术和热力学原理,耦合有限差分及交替方向隐式算法对小区范围内不同模式结构组合的绿地生态系统进行热效应模拟研究,通过对比分析不同模式组合的绿地系统热环境效应特征,探寻多模式组合下的居住区绿地与局地热环境间的交互关系.结果表明:在相同的模拟条件下,“中心+宅间”绿地组合模式的热环境效应最好,“组团+宅间”模式次之,“宅间”模式热环境效应最差;模拟区域内三种绿地组合模式的最高最低温度差分别为2.36、2.31和2.34℃,且温度自西南向东北方呈现圈层式分布特征;多绿植类型的组合模式对局地热环境的改善效果依次为:草+灌+乔>草+乔>草+灌>草,灌木对绿地热环境舒适度的改善效果不显著.该研究能够为居住区绿地规划设计与实践提供科学参考.

基于风热环境评估的平顶山城市通风廊道构建

城市通风廊道以提升城市的空气流动性、缓解城市热岛效应和改善人体舒适度为目的,为城市引入新鲜冷湿空气而构建的通道,目前已在世界各国城市中得到广泛应用。本研究利用平顶山市及周边地区气象站观测资料、卫星遥感数据、基础地理信息资料,并结合城市规划,采用数理统计、地表温度反演、地理信息系统技术,综合分析平顶山城市风环境、城市热岛及绿源的分布并评估地表通风潜力,在此基础上初步构建平顶山市城市通风廊道。结果表明:(1)受地形与季风气候共同作用,平顶山市主导风向以西北风、东北风和南风为主,且存在季节差异;(2)平顶山市的城市热岛空间上呈多中心分布,热岛强度由中心城区向周围递减;城市绿源主要分布在城市周边,可为主城区引入新鲜空气;(3)基于城市地表粗糙度、天空开阔度等因子综合评估城市通风潜力,初步构建平顶山市“六主十次”的城市通风廊道系统格局。

湿热环境导致PCB腐蚀案例分析与优化

汽车电子接插件使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料对端子进行了绝缘防护,但由于其与PCB形成狭窄空间结构,在潮湿环境下易结露形成液态水从而导致PIN脚腐蚀的问题。本文针对控制器接插件导致PCB腐蚀案例,结合控制器的工作环境,对控制器整车端接插件以及控制电路进行了分析,确定了引发PCB腐蚀的真因;之后从控制器端口防护、电源模块架构设计方向提出了改进措施,并通过整改方案的验证,证明了整改方案的有效性。并在最后从零部件环境负荷测试的角度也给出了验证建议。

SSP-RCP情景下京津冀城市群夏季热环境空间网络识别与评估

全球气候变化加剧和城市高温热浪频发,严重影响人居环境健康和社会可持续发展。该文综合GIS、形态学空间格局分析、电路理论和图论法等理论与技术,基于共享社会经济路径(SharedSocio-economicPathways,SSPs)与典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCPs)联合情景框架的未来气候数据,定量识别2021-2100年低辐射强迫情景(SSP1-RCP2.6)、中等辐射强迫情景(SSP2-RCP4.5)和高辐射强迫情景(SSP5-RCP8.5)下京津冀城市群夏季热岛斑块时空格局并评估热环境空间网络时空演变过程和结构特征。结果表明:①2021-2100年京津冀城市群夏季热岛斑块类型以核心型和边缘型为主导,热环境源地数量、面积以及廊道数量、总长度和电流密度随时间和情景强迫性提升呈增加趋势,其中源地和廊道集中增长区域由南向北迁移,而廊道高密度区域始终位于城市群东南部;②京津冀城市群热环境空间网络的电流密度之和、夹点稳定性、网络闭合度、节点连接率和网络连接度与情景强迫性呈正相关,城市群发展的时空不均衡性是影响城市群热环境空间网络结构特征变化的重要原因。研究结果可为未来情景城市群热环境空间网络分析提供技术范式,也可为城市群空间协同发展主动应对气候变化风险提供理论参考。

毛坪铅锌矿采场热环境影响因素研究

矿井热害是矿井深部开采面临的重要问题。以毛坪铅锌矿为工程案例,采用现场测试与数值模拟相结合的方法,研究了不同热源对深部矿井采场热环境的影响。基于现场实测的采场地温梯度与热环境参数,构建了毛坪铅锌矿采场物理模型,采用COMSOL软件分析了较低地温条件下风流温度、人体热源、机电设备以及充填体四种热源对采场及围岩温度的影响,并通过现场温度测量数据对数值计算结果进行验证。结果表明:毛坪铅锌矿目前开采水平地温为21.60℃,地温梯度为1.66℃/hm;灰砂比是影响充填体放热的重要因素,充填体产生的热量不仅会借助风流直接传至采场,还能通过围岩传导至巷道壁面,造成采场温度升高;地温对采场温度影响较大,采场温度随着地温的增大呈线性增加;毛坪铅锌矿中各个热源对采场环境的影响程度不同,其中风流能显著提高采场温度,充填体和机电设备次之,人体热源对采场温度的影响最小。

湿热环境下复合材料含孔层合板静力拉伸性能及工程估算模型

湿热环境下的复合材料结构件力学性能预测对其工程应用具有重要意义。文中针对复合材料层合板静力拉伸性能和强度预测问题,开展6种湿热环境下复合材料含孔层合板的静力拉伸试验,分析其结构失效响应及损伤表征。基于应力场强法建立湿热环境下复合材料含孔层合板工程估算模型,与有限元渐进损伤模型和试验结果进行对比,分析了湿热环境对含孔层合板力学性能和拉伸失效的影响。结果表明,工程估算模型预测结果与有限元及试验结果误差范围较小,可用于预测温度和吸湿率对含孔层合板拉伸失效强度的影响;相比于室温干态,75℃吸湿饱和态下试件拉伸失效强度下降了6.1%;25℃干态和75℃吸湿饱和态下含孔层合板0°铺层出现最为严重的纤维拉伸失效,90°铺层出现最为严重的基体拉伸失效,纤维拉伸失效和基体拉伸失效为层合板主要破坏模式;通过扫描电镜对75℃吸湿饱和态下层合板厚度方向微观形貌进行分析,发现试件0°方向纤维与树脂的脱粘程度加重且出现明显的裂痕,90°方向纤维分布较为齐整,但黏附的树脂较少。

干热地区不同居住区夏季室外热环境分析——以石河子市5个居住区为例

随着城镇化的快速发展,大规模的城市开发建设加剧了城市热岛效应,干热地区夏季城市热环境问题尤为突出,城市活力下降。为探究不同形态参数和建筑布局对干热地区居住区夏季室外热环境的影响,通过对石河子市五个典型居住区的热环境物理参数进行实测调研,运用控制变量法对比不同形态参数对居住区的影响,并采用多元回归分析的方法探究干热地区室外热环境的影响因素,以期为干热地区营造健康舒适的室外环境和街区设计提供借鉴和参考。

多元文化交错区传统民居室内热环境对比研究——以乌兰察布地区为例

乌兰察布在历史上为内蒙古地区晋、冀移民圈的交汇处,农耕与游牧文化的交融,以及不同移民源地间文化的碰撞,使该地域传统民居在文化传播中因人地关系的复杂性呈现出四种典型类型。但伴随时代的发展,新建民居出现文化断层与冬季室内热舒适性亟待提高的双重困境。在归纳四类传统民居形制特征和尺寸取值的前提下,提炼出影响室内热环境的4个建筑要素,结合Ladybug+Honeybee软件,对比研究民居间主要活动空间冬季室内热环境的差异及原因。研究结果表明:大面积开窗可以有效利用太阳辐射提升室内温度,但保温性能差,而小面积开窗保温性能更好,但太阳辐射利用率较低;单坡屋顶比双坡屋顶单位面积照射到的太阳辐射更多,虽然其保温性能差,但对室内热环境质量的提升更有利;一进两开和里外间平面相比于单间和通间平面,卧室与入户门之间形成“温度缓冲区”可以有效减少门处的热量损失;小的空间尺度可以有效减少建筑的热量损失。基于以上结论提出四类民居在承续建筑文化基因的同时改善室内热环境的策略,为文化传承下的乌兰察布传统民居可持续发展提供一定的参考和借鉴。

干热地区高校夏季室外热环境研究——以石河子市某高校为例

高校校园是师生室外活动的主要场所,其室外热环境直接影响了师生的舒适程度,尤其在干热地区更加显著。因此,对干热地区高校校园进行热环境研究分析具有重要意义。以干热地区新疆石河子市内典型高校石河子大学北苑新区为研究对象,选取校园内人流量较大且功能性明显的5个区域作为典型点位探究室外热环境。从建筑空间形态、典型点位物理环境参数等角度进行实测数据分析。研究结果表明,点位周边的建筑形态以及是否存在绿化植被对其热环境产生了显著影响,从而为干热地区高校校园热环境的研究与改善提供理论基础,具有一定的参考价值。

典型服役热环境下舵面结构动力学特性试验技术

高超声速飞行器高速飞行过程会遭受严重的气动力叠加热载荷的复杂载荷联合作用,尤其是舵面结构,其在复杂载荷下的结构动力学特性是影响装备服役安全及可靠飞行的关键因素,通过试验进行验证和评估是一种有效的研究手段。舵面结构典型服役工况下表面温度高,迎风面与背风面气动热温差往往达到数百摄氏度,需要在试验中进行精确模拟。以C/SiC舵面结构为研究对象,设计并搭建了瞬态热环境下结构动力学特性试验系统,构建了一种加载温度高、迎风面与背风面温差大的典型服役热载荷环境,开展了舵面结构在该环境下的动力学特性试验研究,获取了结构的动力学特性变化规律。研究成果为典型服役热环境对现代高超声速飞行器舵面结构的动力学特性影响研究提供了重要验证手段。

湿热环境下端径比对复合材料螺栓连接结构静力拉伸失效的影响

为研究湿热环境下复合材料螺栓连接结构的静力拉伸性能,通过对七种不同端径比的T300碳纤维复合材料单钉单剪螺栓连接结构进行静力拉伸试验,得到不同端径比的连接结构在25℃干态(RTD)和70℃平衡吸湿(ETW)环境下极限失效载荷和破坏强度的变化规律,揭示了接头的破坏模式;建立复合材料单钉单剪螺栓连接有限元模型,对比不同端径比的连接结构试验的极限失效载荷,得到最优端径比为3;研究了湿热环境下最优端径比的连接结构不同铺层的损伤形式。结果表明,端径比从1增大到3时,RTD和ETW环境下连接结构的极限失效载荷分别增加了1.1倍和1倍,破坏强度均增加了1倍,当端径比从3增大到4时,RTD和ETW环境下极限失效载荷分别降低了6.56%和9.08%,破坏强度分别降低了6.83%和9.35%;在最优端径比下,与RTD环境下相比,ETW环境下连接结构的极限失效载荷和破坏强度分别下降了9.25%和9.52%,并且层合板孔周的压缩损伤更严重,存在更明显的纤维束拔起及纤维碎裂。

湿热环境下外贴CFRP加固RC梁抗弯性能有限元分析

本文研究了湿热环境下外贴CFRP加固RC梁抗弯性能。首先,基于已有的FRP-混凝土界面双参数黏结滑移模型,引入湿度和温度对断裂能G_(f)、界面刚度B的影响系数,建立了湿热环境下界面黏结滑移模型。然后,利用该界面模型对一组湿热条件作用下的试验梁进行有限元数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比分析,验证模型的正确性。最后,使用已验证的有限元模型深入分析不同湿热条件下CFRP与混凝土的宽度比和CFRP的加固量等因素对钢筋混凝土加固梁抗弯性能的影响。结果表明:本文建立的CFRP-混凝土黏结滑移模型,可以有效地模拟湿热环境下的界面性能;湿热条件下的加固梁主要发生剥离破坏,且随着湿热环境恶化,加固梁受弯承载力和对应的挠度明显下降;湿热环境下,可以通过适当增加CFRP与混凝土的宽度比和CFRP的加固量提高加固梁的受弯承载力。

高温热浪期间城市空间热环境特征及人群热舒适度评价研究——以重庆渝中区典型空间为例

针对高密度城市空间的高温热浪问题,以山地城市重庆的核心城区渝中区为例,对商业区、住区、山地公园、滨江公园3类4种典型城市功能空间进行一个热浪周期的实测,通过空气温度、地表温度、相对湿度、太阳辐射等热环境参数分析,比较不同城市空间热环境特征;结合城市人群热舒适相关问卷调研,选取生理等效温度(PET)描述人体热感受,归纳城市空间高温热浪期间对人群热舒适的影响要素及规律,建立夏季室外热舒适度预测模型。显示:1)高温热浪期间热环境受城市空间要素影响且具有差异化特征,老旧住区受高温热浪影响严重,商业区紧随其后,公园绿地较好;2)室外热舒适度与空间要素紧密相关,PET、空气温度和地表温度与热感觉和热舒适显著负相关,相对湿度与热感觉和热舒适呈显著正相关,空气温度和热辐射对热舒适度影响较大,相对湿度与地表温度影响相对较小;3)合理的空间形态和遮阴规划、植被及水体设置、高蓄热性下垫面等设计要素可缓解高温热浪,降低热中性温度,提高热舒适性。研究结果为山地城市高温热浪形成机制探究及城市空间热环境优化设计提供一定依据。

偏热环境下气流运动对人体免疫球蛋白浓度的影响

目的探讨偏热环境下气流刺激对人体免疫球蛋白浓度的影响,并讨论分析免疫球蛋白浓度与主观问卷结果间的相关性。方法在人工气候实验室通过改造后的吹风装置营造不同模式的动态气流,测量12名受试者暴露在不同气流环境中的S-IgA和S-IgE浓度变化,并同时调研受试者的TSV、TCV、吹风感、气流满意度和气流不适症状投票。结果偏热环境中吹风后S-IgA浓度升高了56.3%,但后续的高风速工况反而导致S-IgA浓度降低了24.8%;S-IgA和S-IgE均在TSV中性时浓度最高,S-IgA浓度在舒适时比不舒适时高176%;S-IgA浓度与平均风速呈倒“U”型关系,且当平均风速为1.0 m/s时,S-IgA浓度最高。结论气流运动对S-IgA浓度存在显著影响,但对S-IgE浓度的影响不大,偏热环境中较为舒适的吹风有利于提高S-IgA浓度,增强呼吸系统免疫力,但风速过高引起的强吹风感以及不满意的气流环境会导致S-IgA浓度降低。

湿热地区遮阳形式对校园热环境的影响研究

受气候变暖与热岛效应影响,城市热环境正在恶化,对人居环境和居民健康造成严重威胁。校园是一种重要的教育类社区,亦受到高温威胁。改善夏季校园热环境,营造凉爽宜居校园环境,对保障师生健康、丰富户外活动、提高学习效率、节约能源等方面具有积极意义。本研究旨在探究遮阳对室外热环境的调节能力及机制。选取重庆大学校园内常见的遮阳空间(树荫遮阳、遮阳篷遮阳、亭子遮阳),对其热环境(黑球温度(Tg)、空气温度(Ta)、相对湿度(Rh)、地面温度(Ts))进行现场实测,分析不同遮阳形式对夏季校园室外热舒适(生理等效温度(PET)、通用热气候指数(UTCI))的影响程度。研究表明:遮阳可以有效阻挡太阳辐射,改善室外环境的热舒适。无遮阳空间的Ta、Tg、Ts、PET、UTCI均高于有遮阳空间;在湿热环境下,遮阳篷遮阳与亭子遮阳的热舒适优于树荫遮阳;在遮阳条件下,不同地面材质对室外热舒适的影响无明显差异;不同遮阳形式的天空可视因子(SVF)对室外热环境有明显影响,SVF对Tg、Ts、PET、UTCI的影响较大,对Ta和Rh的影响较弱。研究结果将对营造健康安全的校园热环境提供理论支撑。

鄂东南传统民居室内热环境评价及围护结构优化设计研究——以赤壁市安丰村但耔臾宅为例

文章以湖北省赤壁市安丰村但耔臾宅为研究对象,对民居现场温湿度、风速、围护结构热工性能进行实测,通过软件仿真模拟及预计适应性平均热感觉指标(APMV)对其室内热环境进行评价。实测与模拟分析表明:民居夏季闷热(室内平均温度为33.41℃,峰值温度达37.20℃,平均风速为0.073m/s),冬季湿冷(室内平均温度为6.90℃,相对湿度为68.8%);屋顶和窗户材料单一,构造做法简易,热工性能较差;全年热环境时间占比分别为Ⅰ级22.0%、Ⅱ级41.8%和Ⅲ级36.2%,整体热环境质量较低。因此,提出屋顶增设2mm厚沥青卷材作防水层,40mm厚聚苯乙烯泡沫(XPS)板作保温层;窗户改用空气层厚度9mm的普通双层中空玻璃窗;北墙调整窗户尺寸为1000mm×1200 mm,东墙增设安装遮阳装置的800mm×1000mm小尺寸窗户等优化策略,并模拟验证其优化效果。为鄂东南地区传统民居的室内热环境改善提供了实用的参考依据。

冷辐射墙系统对室外热环境的改善

选取夏季沈阳西塔步行街作为研究对象,通过实地测量和PHOENICS软件模拟,对比分析了步行街的室外热环境。发现测量数据与模拟数据的趋势大体相同,并且有较好的拟合结果,验证了PHOENICS模拟软件对街区室外热环境模拟的可行性。同时通过热舒适评价指标UTCI评价了湿热天气下街区的热舒适,其中阴影区外的行人活动区域UTCI值达到42℃左右,街区平均UTCI达到37℃左右,属于极端热应力和很强的热应力范围。为改善步行街的室外热环境,建立了冷辐射墙系统,通过试验验证和数据分析证明了冷辐射墙系统对室外热环境有较好的改善效果。最后在PHOENICS模拟软件中,将冷辐射墙模型加到原有的街区模型中,模拟发现在加入冷辐射墙的3号楼附近,风速增加了1m/s,温度降低了3℃左右,验证了冷辐射墙系统在热湿天气下对街区室外热环境有很好的改善效果。