復(fù)合種植屋面隔熱模塊的性能測試分析.pdf

1、生態(tài)屋面具有增加建筑綠化面積、降低建筑能耗、緩解城市熱島效應(yīng)，改善建筑微氣候、并減少市政雨水管網(wǎng)壓力，延緩地面徑流等功能。生態(tài)屋面是目前建筑頂部室內(nèi)隔熱的主要的措施之一，以構(gòu)造小型生態(tài)模式為手段，利用植物對太陽輻射的遮擋、植物的光合蒸騰作用和種植土壤層的蒸發(fā)冷卻效應(yīng)來有效的減少通過屋面?zhèn)魅胧覂?nèi)的熱量;或以屋面蓄水為手段，利用水的蒸發(fā)冷卻原理，實現(xiàn)屋面的隔熱降溫，從而達(dá)到改善建筑室內(nèi)熱環(huán)境的目的。
　　本文在室外自然狀態(tài)下建立對比實

2、驗測試平臺，對復(fù)合種植模塊、種植模塊和裸露屋面的隔熱性能進行了測試研究，并獲得復(fù)合種植模塊的隔熱性能參數(shù)和評價指標(biāo);同時在室內(nèi)模擬輻射狀態(tài)下，完成3組對比實驗，研究分析了土壤層厚度與初始水位高度對復(fù)合種植模塊隔熱性能和蒸發(fā)性能的影響，通過分析優(yōu)化實驗?zāi)K，為其在工程應(yīng)用上提供基本的實驗依據(jù)。
　　室外測試地點位于廣州大學(xué)城某二層教學(xué)樓樓頂，在其屋面上建立5個模塊，其中3個為復(fù)合種植模塊，土壤層厚度分別為180mm、120mm和60

3、mm，種植植物為韭菜，蓄水池初始水位高度均為35cm;另外兩個模塊為純種植模塊，土壤層厚度為60mm，種植植物均為佛甲草。其中一個種植模塊的過濾層敷設(shè)陶粒，另一個則敷設(shè)柱狀活性炭。除了種植模塊以外，另外選取裸露屋面作為測試對比對象。于2015年7月7日～8月15日共進行40天的測試。選取測試期間晴天段的測試數(shù)據(jù)進行隔熱分析，經(jīng)過分析獲得了不同屋面構(gòu)造的隔熱性能參數(shù)，并對其底部溫度與基本氣象參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性進行了分析，計算得到了復(fù)合種植模

4、塊的各項熱流變化和等效熱阻等參數(shù)。
　　室外實驗研究結(jié)果表明:模塊A～模塊C底部平均溫度比裸露模塊表面平均溫度分別低5.0℃、4.7℃、3.7℃;比單純種植模塊E分別高1.8℃、2.1℃和3.1℃;模塊A～模塊C峰谷差分別為:3.3℃、4.2℃、4.5℃，比模塊E的分別低2.9℃、2.0℃、1.7℃;底部平均溫度波幅分別為:1.5℃、1.8℃、1.8℃;
　　復(fù)合種植模塊比純種植模塊具有更好的衰減特性。模塊A、B、C的相對衰

5、減率分別為0.16、0.21、0.22,而模塊E、F則分別為0.31、0.35,模塊A、B、C的綜合衰減倍數(shù)分別為:15.7、12.7、12.4,模塊E、F則分別為8.3、6.9;土壤層為復(fù)合種植模塊主要的衰減層，衰減倍數(shù)分別為:7.3、4.6、2.2;當(dāng)土壤層厚度減小，空氣層的衰減作用增強，模塊A～模塊C的空氣層衰減倍數(shù)分別為1.4、2.6、2.4。
　　復(fù)合種植模塊的隔熱性能受室外氣象參數(shù)的影響，模塊底部溫度與室外氣象參數(shù)的相

6、關(guān)性次序由大到小依次為:室外空氣溫度、太陽輻射強度、室外空氣相對濕度。
　　室內(nèi)模擬輻射狀態(tài)下實驗測試系統(tǒng)由支架、測試模塊和數(shù)據(jù)采集儀器組成。測試模塊共4個，其中模塊1、2、3對應(yīng)室外測試模塊的模塊A、B、C，土壤層厚度分別為180mm、120mm和60mm;模塊4為對照模塊，不設(shè)置排水層、土壤層等構(gòu)造層，作為空白對比測試。
　　室內(nèi)研究結(jié)果表明:土壤層厚度模擬輻射狀態(tài)下模塊1(180mm)、模塊2(120mm)和模塊3(6

7、0mm)在初始水位高度為35cm時，高低溫差值分別為0.2℃、0.2℃、0.4℃;在初始水位高度為25cm時，高低溫差值為0.3℃、0.4℃、0.8℃;在初始水位高度為15cm時，高低溫差值分別為0.2、0.4、0.8℃。
　　土壤水分蒸發(fā)速率先快后慢，并與復(fù)合種植模塊土壤層厚度有關(guān)。初始階段，土壤水分體積百分?jǐn)?shù)下降速率從大到小的順序依次為:模塊3、模塊2和模塊1,土壤水分蒸發(fā)率從大到小的順序依次為:模塊2、模塊3、模塊1;全天階

8、段，土壤水分蒸發(fā)速率最從快至慢依次為:模塊2、模塊3、模塊1。根據(jù)土壤層厚度與蒸發(fā)率的回歸關(guān)系可以求得最大蒸發(fā)率下的土壤層厚度，為114.4mm。
　　蓄水池水分蒸發(fā)同時受模塊土壤層厚度和空氣層厚度影響。當(dāng)空氣層厚度為5cm時，模塊1～模塊3的日平均蒸發(fā)率為0.066、0.083、0.21;當(dāng)空氣層厚度為15cm時，日平均蒸發(fā)率分別為0.011、0.011和0.029;當(dāng)空氣層厚度為25cm時，蒸發(fā)量不明顯。根據(jù)土壤層厚度、空氣層

9、厚度和蓄水池水分蒸發(fā)率的回歸關(guān)系，可以求得在土壤水分最大蒸發(fā)率的土壤層厚度下，在無空氣層厚度下的蓄水池水分蒸發(fā)率，為0.199。
　　鑒于土壤層厚度和蓄水池初始水位高度（空氣層厚度）影響模塊的隔熱性能及蒸發(fā)特性，可根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化模塊構(gòu)造，即模塊最優(yōu)土壤層厚度為114.4mm，在不增加蓄水池區(qū)通風(fēng)措施下，模塊最優(yōu)初始水位高度為40cm;由于下部蓄水池通風(fēng)性較差，蓄水池水分蒸發(fā)活動不活躍，因此改善下部區(qū)域通風(fēng)狀況，增設(shè)通風(fēng)措施可增加