夏熱冬暖地區(qū)室外平均輻射溫度估算修正

唐培傑，李 瓊

(1.華南理工大學(xué) 建筑學(xué)院，廣州 510640；2.亞熱帶建筑科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華南理工大學(xué))，廣州 510640)

城市室外空間熱環(huán)境在全球變暖和城市熱島的背景下正在變得愈發(fā)惡劣，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)末，全球平均地表氣溫根據(jù)不同的排放情境和氣候模式將上升0.3～4.8 ℃[1]。在密集的城市區(qū)域，由于下墊面結(jié)構(gòu)的改變、交通排熱和建筑排熱等因素的影響，城市熱環(huán)境逐漸惡化，“熱島現(xiàn)象”及其負(fù)面作用日漸凸現(xiàn)，而濕熱地區(qū)則面臨更為嚴(yán)峻的室外熱環(huán)境挑戰(zhàn)。

基于上述背景，關(guān)于城市室外空間熱環(huán)境的研究愈發(fā)得到關(guān)注，許多學(xué)者致力于研究室外熱環(huán)境的改善措施，研究要素以植被利用、下墊面物性、水體利用、城市形態(tài)為主[2-3]，而這些措施都將以改變溫度、濕度、熱輻射、風(fēng)速環(huán)境作為實(shí)際手段。在氣象參數(shù)中，熱輻射強(qiáng)烈影響著室外的舒適性，現(xiàn)有研究表明人體與環(huán)境之間的熱輻射交換對(duì)熱舒適的影響占到50%[4]。

平均輻射溫度(Mean radiant temperature，MRT)是評(píng)價(jià)熱輻射的一種重要手段。MRT被定義為“假想環(huán)境的均勻溫度，其中人體的輻射熱傳遞等于實(shí)際的非均勻環(huán)境的輻射熱傳遞”[5]。最初，MRT是用來表征居住者或工人與室內(nèi)熱源之間的輻射熱交換[6-7]，隨著時(shí)間的推移，MRT成為了一個(gè)室內(nèi)環(huán)境中的均勻環(huán)境參數(shù)[5]，目前MRT已經(jīng)成為計(jì)算熱舒適指標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù)，如生理等效溫度(Physiological equivalent temperature, PET)和通用熱氣候指數(shù)(Universal thermal climate index,UTCI)均需要MRT作為輸入?yún)?shù)進(jìn)行計(jì)算[8-9]。室外MRT的研究?jī)H有20年的歷史[10]，與室內(nèi)環(huán)境不同，室外由于暴露在長(zhǎng)波輻射和短波輻射的共同作用下，導(dǎo)致顯著的輻射不對(duì)稱性。由于MRT的定義和測(cè)量方法的復(fù)雜性，使得室外MRT較難得到準(zhǔn)確測(cè)定。在目前的觀測(cè)方法中，六向輻射法是相對(duì)來說最為精確的[11]，但由于其需要的儀器較為復(fù)雜和昂貴，因此現(xiàn)有室外熱環(huán)境研究文獻(xiàn)中，最為常見的MRT觀測(cè)方法是球形溫度計(jì)法。球形溫度計(jì)方法相對(duì)而言最為簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)，但由于是根據(jù)球體熱平衡間接獲得MRT，而非通過輻射通量密度直接計(jì)算，其觀測(cè)缺陷在過去的研究文獻(xiàn)中已經(jīng)得到證實(shí)[12-15]。

在中國(guó)，以廣州為代表的夏熱冬暖地區(qū)，受到城市熱島效應(yīng)顯著影響，關(guān)于室外熱環(huán)境和熱舒適的研究在持續(xù)開展[16-20]。以往研究中，MRT的觀測(cè)方式大多采用了黑球溫度計(jì)法，但并未對(duì)其準(zhǔn)確性進(jìn)行分析和深入探討。因此，在該地區(qū)對(duì)室外MRT觀測(cè)方法進(jìn)行準(zhǔn)確性研究對(duì)于該地區(qū)乃至中國(guó)其他氣候區(qū)的室外熱環(huán)境和熱舒適的評(píng)估具有重要意義和參考價(jià)值。

本文研究的目的是通過六向輻射法表征廣州地區(qū)不同下墊面的熱輻射情況，比較通過六向輻射法和黑球溫度計(jì)法估算的MRT差異，確定不同規(guī)格黑球合適的響應(yīng)時(shí)間，基于觀測(cè)數(shù)據(jù)提出黑球溫度計(jì)法MRT的修正方程，以適用于夏熱冬暖地區(qū)室外空間。

1 觀測(cè)地點(diǎn)和方法

廣州(北緯23°07′，東經(jīng)113°15′)，在中國(guó)的氣候區(qū)劃中屬于夏熱冬暖地區(qū)，是典型的濕熱氣候城市。本文在不同日期分別選擇廣州華南理工大學(xué)校園內(nèi)3處開敞空間(天空可視因子SVF>0.9)進(jìn)行了不同下墊面情況下的熱輻射情況測(cè)試，包括文理樓平臺(tái)、勵(lì)吾樓草坪、勵(lì)吾樓廣場(chǎng)，觀測(cè)場(chǎng)地信息見表1，魚眼圖像和SVF使用佳能Cannon EOS 60D單反相機(jī)、Sigma EX-DC 4.5 mm魚眼鏡頭觀測(cè)并計(jì)算。

表1 觀測(cè)場(chǎng)地信息Tab.1 Attributes of observation locations

為了研究目的，在2020年10月8日～10月12日和2020年10月27日進(jìn)行了為期6 d的微氣候和輻射環(huán)境測(cè)量，觀測(cè)物理量包括空氣溫度ta、相對(duì)濕度RH、風(fēng)速va、黑球溫度tg，以及6個(gè)方向的長(zhǎng)、短波輻射通量密度，相應(yīng)的儀器信息見表2，儀器記錄周期為1 min，所有儀器均已通過廠家校準(zhǔn)。通過計(jì)算，觀測(cè)期間的日出至日落時(shí)段為06:20～18:00，因此現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)時(shí)間與該時(shí)段相同，以反映完整白天的輻射情況。通過校園內(nèi)氣象站和太陽跟蹤系統(tǒng)獲得了觀測(cè)期間的氣候條件，儀器信息見表2。圖1顯示了空氣溫度、水平面總輻射、法向直射輻射的變化情況。其中，2020-10-08為多云天氣，2020-10-09為多云轉(zhuǎn)晴，2020-10-10日～2020-10-12日為晴天，2020-10-27為晴天少云。

表2 儀器信息Tab.2 Details of instruments

圖1 觀測(cè)期間空氣溫度和輻射照度情況Fig.1 Air temperature and irradiance during observation period

本次觀測(cè)采用六向輻射法、黑球溫度計(jì)法在選定場(chǎng)地對(duì)MRT進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)儀器如圖2所示，將三組四分量輻射計(jì)固定于離地1.1 m高度處，即成人重心的平均高度[21]，分別觀測(cè)上、下、東、南、西、北6個(gè)方向的長(zhǎng)短波輻射通量密度，用于計(jì)算采用六向輻射法獲得的MRT結(jié)果；將150 mm和50 mm規(guī)格的黑球固定于離地1.1 m高度處，用于計(jì)算黑球溫度計(jì)法獲得的MRT結(jié)果。設(shè)備位置置于場(chǎng)地中央，確保不受周圍構(gòu)筑物陰影影響。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)儀器裝置Fig.2 Instruments for field observation

本文采用Origin進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理和分析。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，回歸方程反映橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)變量數(shù)據(jù)的關(guān)系，擬合的線性直線與y=x越接近，則兩者數(shù)據(jù)越一致；R2為回歸函數(shù)對(duì)觀測(cè)值的擬合程度，值越接近1，擬合程度越好；均方根誤差RMSE為數(shù)據(jù)的離散程度，值越低，離散程度越小。

2 結(jié)果分析

2.1 六向輻射法估算MRT

六向輻射法，又稱積分輻射法(Integral radiation measurement, Irm)，采用六向輻射法對(duì)平均輻射溫度進(jìn)行計(jì)算，通過確定人體的平均輻射通量密度Sstr確定MRT。Sstr可通過6個(gè)方向的短波輻射通量密度Ki和長(zhǎng)波輻射通量密度Li與人體和周圍表面之間的視角因子Fi相乘：

(1)

式中:αk為短波輻射吸收系數(shù)，涉及到太陽輻射時(shí)，根據(jù)ASHARE標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為0.7[21]，代表穿中間色服裝的人體;εp為人體輻射率，根據(jù)Fanger[22]研究結(jié)果通常設(shè)為0.97;視角因子Fi取決于位置和方向，F(xiàn)anger[22]研究表明，對(duì)站立或行走的人，東、南、西、北4個(gè)方向輻射通量密度的Fi設(shè)為0.220，上、下輻射通量密度的Fi設(shè)為0.060。渡邊慎一[23]曾表示這樣的計(jì)算方法忽略了室外太陽直射輻射的方向性，但Fanger[22]的研究和VDI 3787標(biāo)準(zhǔn)的陳述表明[22,24]，上述Fi的數(shù)值是通過計(jì)算太陽直射輻射的投影因子作為量化依據(jù)的，因此本次估算仍采用上述數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。此外，若研究對(duì)象為球體，則所有方向Fi均為0.167。獲得平均輻射通量密度Sstr后，根據(jù)Stefan-Boltzmann 定律，可由下式計(jì)算得到平均輻射溫度tmrt:

(2)

式中，σ=5.67×10-8W/(m2·K4),為Stefan-Boltzmann常數(shù)。

通過上述公式，計(jì)算獲得了在2020-10-08多云條件下場(chǎng)地A的tmrt以及在2020-10-11、2020-10-12、2020-10-27晴天條件下3種不同下墊面場(chǎng)地的tmrt，如圖3所示。

圖3 不同下墊面場(chǎng)地的平均輻射溫度對(duì)比Fig.3 Comparison of MRT of different underlying surfaces

2020-10-08為多云天氣，場(chǎng)地A下墊面為木塑復(fù)合材料，此時(shí)tmrt最大值在13:03，為54.9 ℃；2020-10-11為晴天，場(chǎng)地B下墊面為草地，tmrt最大值出現(xiàn)在下午13:55，為61.8 ℃；2020-10-12為晴天，場(chǎng)地C下墊面為混凝土鋪磚，tmrt最大值出現(xiàn)在下午13:46，為65.5 ℃；2020-10-27為晴天少云，下午時(shí)段由于云層遮擋tmrt出現(xiàn)兩次較大波動(dòng)，場(chǎng)地A下墊面為木塑復(fù)合材料，tmrt最大值出現(xiàn)在下午13:58，為66.7 ℃。

結(jié)果表明，在多云天氣條件下，各方向輻射通量密度基本均在中午達(dá)到最大值，平均輻射溫度最大值出現(xiàn)在13:00左右。在晴天條件下，tmrt在正午時(shí)段出現(xiàn)一段局部最小值，根據(jù)Thorsson等[13]研究，其原因可能在于儀器正交放置時(shí)，東、西向短波輻射計(jì)在正午時(shí)段處于較高入射角條件，東、西向直射輻射誤差較大，使得短波輻射通量密度有所低估。各場(chǎng)地最大值出現(xiàn)在下午，3種下墊面條件下最大值時(shí)刻均在13:50左右；草地相較混凝土鋪磚平均輻射溫度最大值低3.7 ℃，相較木塑復(fù)合材料平均輻射溫度最大值低4.9 ℃。

根據(jù)水平方向布置的四分量?jī)糨椛溆?jì)測(cè)得的太陽反射輻射與太陽總輻射之比得到晴天時(shí)不同場(chǎng)地的反照率情況，如圖4所示。由于日射輻射計(jì)在太陽高度角為10°以下時(shí)方向響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生偏差，反照率誤差較大[13]，因此采用09:00～16:00時(shí)的數(shù)據(jù)平均進(jìn)行對(duì)比，此時(shí)地表反照率比較穩(wěn)定。結(jié)果表明，不同下墊面場(chǎng)地由于反照率不同，導(dǎo)致對(duì)太陽輻射的吸收率不同，表面溫度有所差異，最終在輻射環(huán)境中表征為tmrt的變化差異：草地的反照率最高(0.19)，吸收率最低，表面溫度相對(duì)最低，因此其tmrt的最大值相對(duì)最低；木塑復(fù)合材料反照率最低(0.12)，吸收率最高，表面溫度相對(duì)最高，因此其tmrt的最大值相對(duì)最高；混凝土鋪磚反照率則(0.16)介于兩者之間。

圖4 晴天條件下不同下墊面的反照率情況Fig.4 Albedo of different underlying surfaces under clear weather conditions

2.2 黑球溫度計(jì)法估算MRT

黑球溫度計(jì)法估算獲得tmrt本質(zhì)是輻射換熱和對(duì)流換熱間的平衡結(jié)果。根據(jù)ISO 7726標(biāo)準(zhǔn)[25]，有

tmrt=[(tg+273.15)4+

(3)

式中:tg為黑球溫度, ℃;va為風(fēng)速,m/s;εg為黑球發(fā)射率;D為黑球直徑,m;ta為空氣溫度,℃。

根據(jù)上述公式和觀測(cè)的風(fēng)速、黑球溫度、空氣溫度數(shù)據(jù)獲得了基于黑球溫度計(jì)法估算的平均輻射溫度tmrt(tg)。由于本次觀測(cè)采用了50、150 mm兩種規(guī)格的黑球溫度計(jì)，因此獲得了兩種規(guī)格計(jì)算得到的平均輻射溫度tmrt(tg50)、tmrt(tg150)。將兩者分別與六向輻射法獲得的平均輻射溫度tmrt(irm)進(jìn)行比較，以考慮黑球溫度計(jì)法估算的偏差。圖5顯示了多云天氣和晴天條件下不同方法獲得的tmrt以及空氣溫度ta、黑球溫度tg。如圖5(a)、(b)所示，由于其受到對(duì)流換熱項(xiàng)中風(fēng)速波動(dòng)變化的影響，tmrt(tg)相較tmrt(irm)波動(dòng)較大。多云天氣下，tmrt(tg)相較tmrt(irm)全天均有一定程度高估，且兩種規(guī)格黑球獲得的tmrt(tg)趨勢(shì)基本一致。晴天條件下，正午時(shí)段左右tmrt(tg)相較tmrt(irm)的高估程度較大；在上午太陽高度角迅速增加的時(shí)段，50 mm黑球tmrt(tg50)與tmrt(irm)差異較小，而150 mm黑球tmrt(tg150)相較tmrt(irm)有所低估；在下午太陽高度角迅速減小的時(shí)段，50 mm黑球溫度計(jì)法低估了tmrt，而150 mm黑球溫度計(jì)法則高估了tmrt。結(jié)果表明，黑球受短波輻射吸收率影響，在輻射環(huán)境變化率較小的條件下，對(duì)tmrt有所高估，而在輻射環(huán)境變化率較大的條件下，由于需要時(shí)間達(dá)到平衡，不同規(guī)格的黑球響應(yīng)速度具有差異，150 mm黑球響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，表征為tmrt(tg150)升溫和降溫速度較慢，導(dǎo)致與50 mm黑球結(jié)果tmrt(tg50)在太陽高度角迅速變化的時(shí)段具有差異。

圖5 不同天氣條件下六向輻射法和黑球溫度計(jì)法估算的MRT比較Fig.5 Comparison of MRT estimated bysix-directional radiation method and black globe thermometer method under different weather conditions

由于不同規(guī)格黑球達(dá)到熱平衡所需的響應(yīng)時(shí)間不同，將兩種規(guī)格黑球的估算結(jié)果分別取1、5、10、20、30 min平均，與六向輻射法結(jié)果比較，以探尋各自合適的時(shí)間平均值，相應(yīng)結(jié)果如圖6、7所示。圖中線性擬合公式的結(jié)果表明，增加時(shí)間步長(zhǎng)后，tmrt(tg)與六向輻射法計(jì)算得到的tmrt(irm)差異減小。此外，時(shí)間步長(zhǎng)增加可以提高擬合度并降低均方根誤差，即降低數(shù)據(jù)離散程度，這在一定程度上可以降低黑球溫度計(jì)法因風(fēng)速而造成的波動(dòng)。根據(jù)圖6的擬合結(jié)果，50 mm黑球在采用5 min平均值時(shí)tmrt(tg50)與tmrt(irm)的差異和離散程度顯著減小，采用10 min平均后只是在擬合度和均方根誤差上有稍微的改善。根據(jù)圖7的擬合結(jié)果，150 mm黑球相應(yīng)最合適的步長(zhǎng)為20 min平均。因此，在后續(xù)分析中50 mm規(guī)格的黑球溫度計(jì)法采用了5 min平均，150 mm規(guī)格的黑球溫度計(jì)法采用了20 min平均。

圖6 采用不同時(shí)間平均的50 mm黑球溫度計(jì)法與六向輻射法估算MRT差異Fig.6 MRT difference estimated by 50 mm black globe thermometer method and six-directional radiation method with different time averages

圖7 采用不同時(shí)間平均的150 mm黑球溫度計(jì)法與六向輻射法估算MRT差異Fig.7 MRT difference estimated by 150 mm black globe thermometer method and six-directional radiation method with different time averages

3 平均輻射溫度估算修正

在球型溫度計(jì)準(zhǔn)確性的既有研究中，一些學(xué)者針對(duì)涂灰的銅球或樹脂球進(jìn)行了對(duì)流系數(shù)項(xiàng)的修正。然而，黑球溫度計(jì)的結(jié)果偏差主要是由于輻射項(xiàng)與人體實(shí)際差異的影響，因此基于對(duì)流系數(shù)項(xiàng)進(jìn)行修正并不合適。Kántor等[26]曾基于臺(tái)灣地區(qū)的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)直徑150 mm標(biāo)準(zhǔn)的黑球溫度計(jì)法進(jìn)行了多項(xiàng)式修正，針對(duì)所有天氣條件的直接修正方程如下：

(4)

式中，tmrt(irm-sp)為六向輻射法計(jì)算獲得的平均輻射溫度，但視角因子Fi的6個(gè)方向均取為0.167，表示研究對(duì)象為球體。Kántor等[26]研究表明在不同氣候地區(qū)，修正方程的準(zhǔn)確性可能有所差異，在匈牙利地區(qū)，其修正方程改善程度并不顯著。將Kántor修正方程代入本次觀測(cè)結(jié)果，以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。圖8表明，采用修正方程后，tmrt(tg)準(zhǔn)確性與修正前相比均有所改善，且150 mm規(guī)格黑球的改善效果相較50 mm黑球更佳，這可能是由于Kántor的研究中采用的同樣是150 mm標(biāo)準(zhǔn)黑球。由于臺(tái)灣地區(qū)同屬夏熱冬暖氣候區(qū)范圍，該結(jié)果表明直接修正方法對(duì)相同氣候環(huán)境具有適用性。

圖8 基于Kántor修正方程的黑球溫度計(jì)法與采用球形視角因子的六向輻射法估算MRT差異Fig.8 MRT difference estimated by black globe thermometer method based on Kántor modified equation and six-directional radiation method using spherical angular factor

為了更清晰的獲得黑球溫度計(jì)法的準(zhǔn)確性，將觀測(cè)獲得的tmrt(tg50)和tmrt(tg150)結(jié)果分別與采用人體視角因子的tmrt(irm)進(jìn)行多項(xiàng)式回歸。觀測(cè)期間存在多云和晴天兩種情況，圖9展現(xiàn)了多云和晴天觀測(cè)日數(shù)據(jù)分離后tmrt(tg50)和tmrt(tg150)與六向輻射法tmrt(irm)的擬合情況，結(jié)果表明，多云和晴天條件下擬合曲線具有較大差異，多云時(shí)線性擬合結(jié)果較好，而晴天時(shí)二階多項(xiàng)式擬合更優(yōu)。因此，本文將根據(jù)晴天、多云、所有天氣3種方式進(jìn)行回歸方程的分析。

圖9 不同天氣條件下黑球溫度計(jì)法與六向輻射法估算MRT差異Fig.9 MRT difference estimated by black globe thermometer method and six-directional radiation method under different weather conditions

此外，Kántor等[26]的研究表明，當(dāng)采用直接修正的方法時(shí)，由于白天tmrt較高時(shí)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)了修正方程，導(dǎo)致在tmrt較低值時(shí)，修正后相較修正前的準(zhǔn)確性降低。圖5以及其他觀測(cè)日的觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)tmrt在25 ℃以下時(shí)，黑球溫度法與六向輻射法的差異較小，因此當(dāng)tmrt<25 ℃時(shí)，仍采用tmrt(tg)。由于需要進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證，多云天氣采用2020-10-08日數(shù)據(jù)分析，晴天條件采用2020-10-10～2020-10-12日數(shù)據(jù)分析，所有天氣則采用上述4 d數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由此，獲得不同氣候條件下兩種規(guī)格黑球溫度計(jì)法的修正方程見表3。

表3 六向輻射法關(guān)于黑球溫度計(jì)法的直接回歸函數(shù)Tab.3 Direct regression function ofsix-directional radiation method on black globe thermometer method

基于上述黑球溫度計(jì)法修正方程，分別對(duì)2020-10-09和2020-10-27兩日的平均輻射計(jì)算值進(jìn)行修正前后對(duì)比，以驗(yàn)證上述方程在不同天氣情況下的準(zhǔn)確性。

結(jié)果如圖10所示，修正后的tmrt(tg)準(zhǔn)確性均得到一定改善，并且采用相應(yīng)天氣情況的回歸函數(shù)時(shí)，改善效果更為顯著。2020-10-09多云天氣條件下，采用基于多云天氣回歸函數(shù)修正的tmrt(tg)更為顯著的降低了與六向輻射法tmrt(irm)的差異。2020-10-27晴天少云條件下，采用基于晴天回歸函數(shù)修正的tmrt(tg)改善效果更佳，但修正后的tmrt(tg)在午后時(shí)段會(huì)一定程度低估MRT。該驗(yàn)證結(jié)果表明上述修正方程在該地區(qū)具有一定準(zhǔn)確性，且需要對(duì)于不同天氣情況采用對(duì)應(yīng)回歸函數(shù)。

圖10 黑球溫度計(jì)法估算MRT的修正前、后對(duì)比Fig.10 Comparison of MRT estimated byblack globe thermometer method before and after correction

圖11、12為采用不同回歸函數(shù)修正的50、150 mm規(guī)格黑球溫度計(jì)法與六向輻射法估算的tmrt散點(diǎn)圖。與修正前的結(jié)果圖6、7相比，修正后的tmrt(tg)與tmrt(irm)擬合方程更接近y=x線，且決定系數(shù)R2變大，均方根誤差RMSE變小，表明修正后的黑球溫度計(jì)法在準(zhǔn)確性、擬合度、離散性上均得到改善，而圖11(b)和圖12(b)的結(jié)果表明，基于不同天氣條件的回歸函數(shù)修正結(jié)果改善程度更為明顯。

圖11 六向輻射法與采用不同回歸函數(shù)修正的50 mm黑球溫度計(jì)法估算的MRT散點(diǎn)圖Fig.11 Scatter plot of MRT estimated by six-directional radiation method and 50 mm black globe thermometer method modified by different regression functions

圖12 六向輻射法與采用不同回歸函數(shù)修正的150 mm黑球溫度計(jì)法估算的MRT散點(diǎn)圖Fig.12 Scatter plot of MRT estimated bysix-directional radiation method and 150 mm black globe thermometer method modified by different regression functions

圖13顯示了修正前后黑球溫度計(jì)法與六向輻射法估算的tmrt差值箱型圖。結(jié)果表明基于不同天氣條件的回歸函數(shù)修正結(jié)果可大幅改善黑球溫度計(jì)的偏差問題：50 mm規(guī)格的差值平均值從修正前的1.16 ℃變?yōu)樾拚蟮?.01 ℃，差值的最大值至最

圖13 黑球溫度計(jì)法與六向輻射法估算的MRT差值箱型圖Fig.13 Box diagram of MRT difference estimated byblack globe thermometer method and six-directional radiation method

小值范圍從[-8.36,10.89]降至[-3.71,3.73]，改善程度達(dá)61.35%；150 mm規(guī)格的差值平均值從修正前的2.44 ℃變?yōu)樾拚蟮?0.01 ℃，差值的最大值至最小值范圍從[-6.49,10.29]降至[-2.52,2.73]，改善程度達(dá)68.71%。同時(shí)，Kántor方程的驗(yàn)證結(jié)果表明，該直接回歸函數(shù)修正方法在夏熱冬暖地區(qū)具有適用性。

4 結(jié) 論

1)下墊面輻射通量密度觀測(cè)結(jié)果表明，反照率差異導(dǎo)致不同下墊面MRT大小產(chǎn)生差異，草地相較混凝土鋪磚MRT最大值降低3.7 ℃，相較木塑復(fù)合材料MRT最大值降低4.9 ℃。

2)黑球溫度計(jì)法在多云和晴天條件均高估了MRT，且在晴天正午時(shí)段高估程度更為顯著；在晴天太陽高度角迅速變化的時(shí)段，150 mm規(guī)格黑球表現(xiàn)出了明顯的滯后性。

3)黑球溫度計(jì)法MRT取不同時(shí)間平均后與六向輻射法對(duì)比表明，50、150 mm規(guī)格的黑球溫度計(jì)法合適的平衡響應(yīng)時(shí)間分別為5、20 min。

4)Kántor模型的驗(yàn)證結(jié)果表明，在夏熱冬暖氣候區(qū)，直接修正方法具有適用性。

5)采用不同天氣條件回歸函數(shù)修正后的黑球溫度計(jì)法MRT估算結(jié)果在擬合方程、決定系數(shù)R2和均方根誤差RMSE上得到大幅改善，50 mm黑球偏差范圍改善61.35%，150 mm黑球偏差范圍改善68.71%。