沥青道路淋水被动蒸发降温的实验研究

作     者：罗中良 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李琼

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：沥青道路 淋水 蒸发冷却 能量平衡 蒸发率 

摘      要：作为降低城市局部热岛的有效手段之一,室外铺地的蒸发冷却降温备受关注。对占城市道路绝大多数的沥青路面进行淋水蒸发冷却研究意义重大。本文在建立淋水路面热平衡方程的基础上,对广州市天河区五山路华南理工大学校内阿里山路的一段较开敞的路面进行了淋水实验,对实验结果分析得出影响淋水蒸发降温的几个指标,并通过热平衡对淋水时段路面平均蒸发强度进行了估算。本文首先参考前人的研究成果,基于较为理想的假设条件,建立了淋水沥青路面的能量平衡方程,发现淋水影响路面热平衡的因素包括长波辐射、短波辐射、路面与空气的对流换热和路面向更底层材料的传热。分析得知淋水对路面的冷却效果分为两部分:液态水与路面的传热,以及水蒸发带走的热量。通过求解热平衡方程,可以得到蒸发率的计算方法。本文选择一段较开敞的沥青路段进行测试,根据能量平衡方程设置实验测试的参量,研究道路淋水前后路面及近地空气的热工参数变化。结果表面:影响淋水降温效果的指标包括淋水的起始时刻、淋水率、淋水方式和路面的蓄水性能。夏季晴朗天气条件下广州地区较开敞的沥青道路的最佳淋水时刻,7月份选择9:00至9:30,8月份和9月份选择9:30至10:30。分析计算得出,淋水前后沥青路面的反射率下降约0.055;淋水使得沥青路面在淋水时段的路面温度平均下降约8.21℃;离地1m高度处的空气温度下降约1.30℃,越接近地面空气温度下降幅度越大,但是在离地1.5m高度处无明显下降;空气湿度无明显变化;离地1.5m高的SET*指标淋水与否无明显差别,但淋水对局部降低城市热岛效应及建筑能耗有较大的贡献。本文探讨了道路淋水的优化设计方法。根据前面的蒸发率计算,带入实验测得的数据计算得出,夏季晴朗天气条件下广州地区较开敞的沥青道路面的最大蒸发率的取值范围为0.169mm/h≤≤0.179mm/h,并发现某一时刻的淋水率等于蒸发率时,淋水的收益最大;淋水方式以小液滴喷淋和洒水的方式为佳,以不使路面形成径流为目标。统计路面全天的能量收支,淋水所带走的热量约占路面全天总得热的7.58%。