2025年大学《应用气象学》专业题库- 高温天气对建筑物能耗的影响分析

2025年大学《应用气象学》专业题库——高温天气对建筑物能耗的影响分析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、简述高温天气对建筑室内热环境产生主要影响的热传递路径。二、解释传热系数（U值）和热惰性指标（D值）这两个建筑围护结构热工性能参数的物理意义，并说明它们分别如何影响建筑在高温天气下的能耗。三、论述太阳辐射强度是如何影响建筑物得热，并进而导致制冷能耗增加的。请涉及不同波段的太阳辐射及其对建筑材质的影响。四、什么是冷却度日值（CDD）？请解释其计算原理，并说明CDD值如何反映高温天气对建筑制冷能耗的影响程度。五、分析在相同的极端高温条件下，与新建的节能建筑相比，一个老式、保温隔热性能较差的建筑物，其制冷能耗通常会更高。请从热量传递和空调系统运行的角度解释原因。六、列举并简要说明至少三种可以有效缓解高温天气对建筑物制冷能耗影响的绿色建筑技术或策略。七、假设某城市气象站记录到连续5天的日最高气温分别为：35°C,38°C,39°C,37°C,36°C。请根据冷却度日值（CDD）的定义，计算这5天的累积CDD值（假设基准温度为26°C）。并简述在实际应用中，选择不同基准温度对CDD值和能耗评估结果可能产生的影响。八、结合城市气候特征，分析高温天气对建筑物能耗的影响为何在城市环境中可能更为显著。请从城市热岛效应和建筑密集度两个方面进行阐述。试卷答案一、主要影响的热传递路径包括：1.通过建筑围护结构（墙体、屋顶、窗户等）的传导，室外高温空气或太阳辐射热量直接传入室内。2.通过窗户的辐射传热，室外高太阳辐射热量直接辐射进入室内。3.通过缝隙和通风换气，带有热量的室外空气渗透进入室内。4.室外高温导致室内空调设备室外机散热困难，降低制冷效率，间接增加能耗。二、传热系数（U值）：表示建筑围护结构单位面积、单位温差下的热量传递能力。U值越小，表示围护结构越保温，热量传入室内越慢，在高温下维持室内舒适环境所需的制冷能耗越低。热惰性指标（D值）：表示建筑围护结构对温度波动的反应能力。D值越大，表示结构越稳定，温度变化越慢。在高温下，高D值结构能减缓室外高温对室内温度的直接影响，使室内温度波动减小，可能有助于减少空调系统的频繁启停，从而降低部分能耗。但高D值也可能导致室内温度响应滞后。三、太阳辐射强度通过以下方式影响建筑物得热并增加制冷能耗：1.短波太阳辐射（可见光和紫外线）穿透透明或半透明围护结构（如玻璃窗）进入室内，直接加热室内空气和物体。2.短波太阳辐射被不透明围护结构（如屋顶、墙体外表面）吸收后，热量通过传导传递到室内。3.室外物体（如地面、其他建筑）吸收太阳辐射后，通过传导、对流和辐射将热量传递给邻近的建筑物外墙或窗户。这些太阳辐射热量增加了室内总热负荷，导致室内温度升高，从而迫使空调系统工作更长时间或以更高负荷运行，消耗更多能源。四、冷却度日值（CDD）：是一个用于评估高温对建筑制冷需求影响的指标。其计算原理通常是累加每日日平均温度超过某一基准温度（如26°C）的度数。例如，若某日日平均气温为30°C，基准温度为26°C，则该日的CDD值为30°C-26°C=4°C。累积CDD值则是连续多日CDD值的总和。CDD值越高，表示高温天气持续时间越长或强度越大，建筑物的制冷需求越高，能耗通常也越大。它量化了高于基准温度的热量累积效应。五、老式建筑制冷能耗更高的原因：1.保温隔热性能差：其墙体、屋顶、门窗的U值较大，热量更容易通过传导从室外传入室内，同时也更容易从室内散失到室外（在非冬季）。在高温下，这意味着室外热量更容易入侵，室内热环境更差，需要空调系统提供更强的制冷能力来维持舒适温度，导致能耗增加。2.空调系统效率低：老式空调设备通常能效比（COP）较低，意味着消耗更多电能来提供相同的制冷量。同时，老式建筑可能存在空气渗透量大等问题，使得空调运行效果打折，需要更长时间或更高功率运行。六、可缓解高温建筑制冷能耗影响的绿色建筑技术或策略包括：1.增加建筑围护结构的保温隔热性能：使用高效保温材料（如岩棉、聚氨酯泡沫），提高墙体、屋顶的U值，减少热量传递。2.采用浅色或反射性外表面材料：减少太阳辐射对建筑物的吸收，降低得热。3.优化建筑布局与设计以利用自然通风：合理设置开窗、遮阳构件，利用穿堂风等，在夜间或风季减少空调依赖。4.使用高效能空调设备与智能控制：安装变频空调等高COP设备，并结合温控器、定时器等进行智能管理，避免过度降温。5.增加建筑绿化：通过植被蒸腾作用和遮阳降温，改善周边微气候，减少建筑得热。七、计算过程：日CDD值计算：(35-26)+(38-26)+(39-26)+(37-26)+(36-26)=9+12+13+11+10=55°C累积CDD值为55°C。选择不同基准温度会影响CDD值：*基准温度越高，计算出的CDD值越小。例如，若基准温度设为28°C，则多数天数的CDD值为0，总和会更小。*基准温度越低，计算出的CDD值越大。基准温度的选择应与当地的气候特点和建筑舒适度要求相匹配。较低的基准温度更能体现相对高温对制冷需求的影响，但在温和气候下可能导致CDD值过高，掩盖真实的热负荷变化。反之，基准温度过高则可能低估制冷需求。八、城市环境中高温对建筑物能耗影响更显著的原因：1.城市热岛效应：城市内建筑密集、硬化地面（水泥、沥青）取代自然植被，减少了热量向大气中散发，同时空调、交通、工业等排放大量人为热量，导致城市平均温度比周边乡村地区高得多。更高的气温直接增加了建筑