基于LCZ气候分区类型的TSV热舒适评估方法

    专利2026-02-12  16


    本发明属于城市及街区设计热舒适性评价,更具体地,涉及一种基于lcz气候分区类型的tsv热舒适评估方法。


    背景技术:

    1、传统的城市热舒适评价方法将城市看作匀质化空间,将城市全域空间形态指标进行平均化处理,一个城市基于一个统一的评价模型。随着城市化进程发展,城市各区域间开发强度差异逐渐显现,匀质化评估模型在应用范围和条件上的短板日渐凸显。基于oke提出的lcz区域气候分区(local climate zones)理论,将城市用地空间分类,依据分类建立不同城市空间形态下的热舒适评估模型是本技术的关键特色之一。

    2、该模型基于人体热舒适与热环境之间的关系,着手于周围环境与人体的热湿交换过程,结合人体生理调节,研究人体热舒适对环境的要求。并基于brown和gillespie传热学和人体生理调节机制开发的能量平衡平衡模型:

    3、m+r-c-k-e-δs=0

    4、此公式中包含人体代谢产热(m),对流热损失(c),蒸发热损失(e),传导热损失(k),辐射交换(r),储热量变化(δs)等多个因子。从公式中可知,当δs=0时,代表能量平衡;当δs>0时,表示能量过剩;当δs<0时,代表能量不足。在室外瞬态热环境中,人体对室外热负荷或冷负荷刺激进行生理调节从而达到新的热平衡状态。通过进一步分析研究表明,人体热舒适度除了与热环境各项指标有关,人体在室外环境下为达到舒适状态而进行的适应性行为更加复杂。受心理、生理、行为因素的影响,人可以主动或被动的适应室外热环境的变化,gagge等人(1967)根据使用者对环境温度变化的灵敏度研究,在降温后20分钟内,室外空间使用者比室内稳态空间使用者对温度变化更为敏感。朱颖心等人研究了在28-31℃温度区间环境温度变化的对使用者的影响,结果显示,实际人体热感投票(tsv)总是低于人体热舒适指标(pmv),诸多研究表明,室外热环境下的人体热舒适评价除客观气候环境因素外,需考虑心理、生理、行为等多项主观因素影响,因此,该评估模型选用tsv(thermalsensation votes)热感投票值作为室外人体热舒适性评价指标。

    5、参考室外热舒适相关研究,涉及到的室外热环境参数有:空气温度(ta)、风速(v)、相对湿度(rh)、太阳辐射(g)、黑球温度(tg)和地表温度(ts)等,测量过程中所使用的仪器精度热舒适研究经验和规范iso7726(1998),仪器摆放高度参照规范iso7726(1998)的建议在成人站立时的中心高度1.1米。目前大部分室外热舒适调查中问卷的设置包两部分内容,样本个人信息统计(年龄,性别,衣着状况,运动状态等,居住时长,社会信息等);另一部分是统计使用者对室外空的主观热舒适评价,综合目前的热舒适研究,主要有热感知、热偏好、热舒适度、热接受度、热容忍度和热满意度的等方面的投票,由于室外人体热舒适状态是个较为复杂的过程,研究发现当人体热感投票为中性值的时候,人体并非出于最舒适的状态,因此,本模型使用热舒适性投票,偏好投票,可接受性投票等不同采样角度后,最终建立基于tsv热感投票值的人体热舒适评估模型。


    技术实现思路

    1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于lcz气候分区类型的tsv热舒适评估方法,由此解决气候影响相关城市规划与设计过程中无法评估、评定设计方案改善效果的技术问题。

    2、为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种基于lcz气候分区类型的tsv热舒适评估方法,包括

    3、将城市各行政区内城市形态进行气候分区分类,获取城市空间形态lcz气候分区图;基于典型lcz类别及城市形态指标范围进行分类,得到城市lcz分类结果图;

    4、将现场测量得到的气候因素或热舒适指标与人体实际热感觉投票值进行多元线性回归分析并建立热感觉经验公式;

    5、确定各类lcz热舒适区间与可接受区间,依据热舒适度投票结果,建立基于各类lcz分区的热感觉与热不可接受率回归方程、热感觉与热舒适回归方程,从而实现针对不同lcz气候分区一一对应的热舒适评估。

    6、优选地,所述城市形态指标范围包括街道高宽比、天空可视率、建筑密度、不透水表面积百分比及建筑高度。

    7、优选地,所述人体实际热感觉投票由以下函数关系式决定:

    8、tsv=(ta,v,rh,tmrt)

    9、其中ta为空气温度(℃),v为风速(m/s),rh为相对湿度(%),tmrt为辐射温度(℃),得到该城市lcz分区人体热中性温度经验模型。

    10、优选地,对热环境因素对人体实际热感觉的影响程度进行定量化分析,采用多因素方差分析方法判断各个热环境因素对热感觉的影响显著与否,从而验证所述人体热中性温度经验模型的合理性。

    11、优选地,还包括针对提出的城市或街区设计方案进行尺度选型;

    12、街区尺度设计采用计算流体力学仿真技术进行基础气象数据模拟实验;城市尺度设计采用气象预测模拟模型获取气象因子仿真数据;

    13、将城市尺度气象预测模拟结果与街区尺度计算流体力学仿真技术典型节点街区气象结果按照各类lcz分区代入热感觉与热不可接受率回归方程、热感觉与热舒适回归方程,得到城市全域热感受、热舒适度值。

    14、优选地,基于lcz气候分区图转化为气象预测模拟模型可识别的城市地表利用数据包括以下步骤:将gis系统重采样、重分类和重新定义坐标系,导出为二进制文件后,将静态地理数据转化为二进制栅格文件,并根据lcz类别的城市形态指标范围定义城市肌理参数方案。

    15、总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:克服过去单一的热舒适评估模型应对所有形态类型城市空间的缺陷,提供一种与不同城市空间类型一一对应的更具针对性的人体热舒适评估方法,从而在气候适应性城市与街区设计应用时,直接将所营造的空间根据形态指标分类并代入适用类型评估模型,得到最终热感投票值,并参考最终投票值选取气候友好型城市设计方案。



    技术特征:

    1.一种基于lcz气候分区类型的tsv热舒适评估方法,其特征在于,该方法包括,

    2.根据权利要求1所述的基于lcz气候分区类型的tsv热舒适评估方法,其特征在于,所述城市形态指标范围包括街道高宽比、天空可视率、建筑密度、不透水表面积百分比及建筑高度。

    3.根据权利要求1所述的基于lcz气候分区类型的tsv热舒适评估方法,其特征在于,所述人体实际热感觉投票由以下函数关系式决定:

    4.根据权利要求3所述的基于lcz气候分区类型的tsv热舒适评估方法,其特征在于,对热环境因素对人体实际热感觉的影响程度进行定量化分析,采用多因素方差分析方法判断各个热环境因素对热感觉的影响显著与否,从而验证所述人体热中性温度经验模型的合理性。

    5.根据权利要求1所述的基于lcz气候分区类型的tsv热舒适评估方法,其特征在于,还包括针对提出的城市或街区设计方案进行尺度选型;

    6.根据权利要求5所述的基于lcz气候分区类型的tsv热舒适评估方法,其特征在于,基于lcz气候分区图转化为气象预测模拟模型可识别的城市地表利用数据包括以下步骤:将gis系统重采样、重分类和重新定义坐标系,导出为二进制文件后,将静态地理数据转化为二进制栅格文件,并根据lcz类别的城市形态指标范围定义城市肌理参数方案。


    技术总结
    本发明公开了一种基于LCZ气候分区类型的TSV热舒适评估方法,属于城市及街区设计热舒适性评价技术领域,包括获取城市空间形态LCZ气候分区图,基于LCZ类别及城市形态指标范围进行分类,得到LCZ分类结果图;将现场测量得到的气候因素或热舒适指标与人体实际热感觉投票值进行多元线性回归分析并建立热感觉经验公式;建立基于各类LCZ分区的热感觉与热不可接受率回归方程、热感觉与热舒适回归方程,实现针对不同LCZ气候分区一一对应的热舒适评估。本发明在气候适应性城市与街区设计应用时,直接将所营造的空间根据形态指标分类并代入适用类型评估模型,得到最终热感投票值,并参考最终投票值选取气候友好型城市设计方案。

    技术研发人员:周雪帆,张甜甜,吴青
    受保护的技术使用者:华中科技大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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