利用改进的CTTC模型对住区热环境进行预测与评价

摘 要：利用改进的CTTC模型并结合CFD模拟方法，可预测和评价住宅小区不同区域内的热环境以及太阳辐射、绿化措施以及建筑布局的影响，对改善住区居住环境起良好的指导作用。本文介绍了改进的CTTC模型及在此基础上模拟预测小区不同区域内逐时气温的方法，同时给出了小区不同区域热环境的评价指标，结合实例进行了模拟计算和评价分析。

　　1、研究背景
　　随着居住质量的提高，人们在追求生活品质的同时更多要考虑如何使自己健康长寿。住区设计是否以人为本，住区的硬环境与居住者的心理、生理需求吻合与否，将直接影响到人们的生活质量，也正日益成为房地产开发商和购房者共同关心的话题。住宅社区拥有了高品质的室内外人居环境，适宜的温湿度和较低的辐射不仅会给居民室外生活带来舒适与健康，同时也可通过传热、辐射、对流、自然通风等形式降低住宅维护结构的外表温度及室内气温，在提高了居民室内外生活质量的同时，可有效地降低住宅的采暖空调能耗，降低对环境的污染，意义之重大勿容质疑。基于上述问题，很有必要对住区环境进行分析与评价，其结果将对住区的设计规划提供重要的参考意见。
　　住区建筑热环境的评价内容主要是考察人们在室外生活时切身感受到的如室外温度、湿度、太阳辐射、气流组织和绿化状况等微气候参数。其中温度作为人们感受居住环境好坏的特征参数，综合反映了如住区的太阳辐射及绿化状况等其它因素的作用，对评价住区周围热环境至关重要，也是影响人们在室内外生活质量的主要因素之一。
　　根据所在地区的典型气象温度数据并结合住区建筑布局、下垫面材料、绿化等已知条件，利用改进的CTTC模型并结合用CFD工具模拟而得的住区风场分布数据，可预测小区不同位置小范围内的逐时气温，进行比较并给出评价；所得结果既可为居民选择适合个人习惯的工作生活环境提供参考意见，同时也能为改善小区热环境指明方向。

2、计算模拟说明
　　2．1改进的CTTC模型
　　在建筑群集地区，小区不同位置的热环境受相邻位置的建筑材料、结构和布局、小区下垫面、绿化情况、水景设施以及交通和家用等人为排热因素的影响，可能会使局地气温出现热岛或冷岛、滞后或提前等现象。CTTC（Cluster Thermal Time Constant）集总参数模型把特定地点的温度视为几个独立过程温度效应的迭加，用公式表示如下[1]：

2．2模拟计算思路
　　基于上述思想预测和评价住区不同位置的温度环境，可按照以下步骤进行：
　　1) 选择住宅小区所在地区的典型气象数据作为气象站（城市远郊）的空气温度；
　　2) 利用英国帝国理工学院CHAM研究所开发的CFD模拟软件PHOENICS模拟小区不同位置风场分布；
　　3) 利用改进的CTTC模拟计算程序，计算小区内不同位置的温度。
　　值得指出的是，根据模拟结果而给出的小区内不同位置的温度环境评价只是一个相对评价，但它充分反映了小区内不同位置在一天内的气温的相对分布情况，依然具有很强的指导意义。
　　3、计算实例
　　图1所示的是为北京某住宅小区进行热环境评价时的整体鸟瞰图以及温度环境区域划分图，表1给出了进行模拟计算时小区内各区域的主要数据。主要选择北京过去几十年间夏季某一代表日（如7月16日）的气象温度进行模拟和分析比较。