佛甲草和輕型種植土屋面模塊隔熱性能對比研究

王璋元+楊晚生

摘 要 屋面蒸發(fā)制冷的技術(shù)可以讓屋面?zhèn)鬟f的熱量降低，進(jìn)而改善屋里的熱環(huán)境，減少消耗的建筑能量，在生態(tài)環(huán)境的改善以及能源節(jié)約方面都有很好的效果。筆者借助研制的小型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置，分別對佛甲草跟輕型種植土模塊的隔熱性能做了研究，希望能給建筑屋面被動式蒸發(fā)制冷的隔熱原理和工程應(yīng)用提供數(shù)據(jù)和理論支撐。

關(guān)鍵詞 屋面模塊；佛甲草；輕型種植土；隔熱性能；對比研究

中圖分類號：TU57+6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0057-02

建筑的蒸發(fā)制冷技術(shù)就是建筑表層含有的水分在自然的情況下產(chǎn)生蒸發(fā)，然后從建筑物里面吸收熱量，最后達(dá)到建筑冷卻的效果。根據(jù)應(yīng)用方式此技術(shù)可以分為多種屋面，如蓄水屋面、植被屋面等。其中，植被屋面因其優(yōu)越的改善室內(nèi)熱環(huán)境及城市生態(tài)性能，近年來在建筑中運(yùn)用越來越廣泛。本文通過在小型風(fēng)洞裝置控制實(shí)驗(yàn)的環(huán)境參數(shù)下，建立實(shí)驗(yàn)平臺并設(shè)計模塊，研究佛甲草模塊的隔熱特性，并與輕型種植土模塊進(jìn)行對比分析。

1 實(shí)驗(yàn)方法跟儀器

1.1 風(fēng)洞裝置實(shí)驗(yàn)

本文中的風(fēng)洞裝置由兩部分構(gòu)成：空氣調(diào)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)臺和風(fēng)洞。

空氣調(diào)節(jié)模擬試驗(yàn)臺通過對空氣進(jìn)行溫濕度調(diào)整，直至達(dá)到需要的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。此裝置還配備有電壓調(diào)節(jié)器，以此來對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)控；空氣預(yù)熱器和再熱器，用來對空氣進(jìn)行溫度控制；噴水室，用來對空氣進(jìn)行降溫及濕度處理。

風(fēng)洞由軟接頭、鋁合金風(fēng)道和風(fēng)機(jī)組成。在風(fēng)洞中間位置設(shè)置太陽輻射模擬燈，其正下方處放置測試模塊（即佛甲草或輕型種植土模塊）。在風(fēng)洞裝置的出口處配有軸流風(fēng)機(jī)兩臺。在風(fēng)洞裝置的里面也配有熱電偶溫度測點(diǎn)，以便對風(fēng)洞裝置里面空氣溫度的變化進(jìn)行觀測。

1.2 測試模塊

輕型種植土模塊尺寸為60 cm×60 cm×10 cm，在其底部有高度為2.5 cm左右的覆蓋有土工布的蓄排水板。土工布上面還有輕型種植土，厚度為6.5 cm左右。整個干模塊的重量為10.09 kg。模塊側(cè)面及底部采用5 mm厚擠塑聚苯板，以減少熱損失。

佛甲草模塊是在輕型種植土模塊基礎(chǔ)上種植佛甲草，其構(gòu)造和材料與輕型種植土模塊一致。

1.3 實(shí)驗(yàn)測試儀器及方法

風(fēng)洞內(nèi)及模塊內(nèi)部溫度變化情況的收集使用的是金艾聯(lián)電子科技有限公司的JK-16U多路溫度巡檢儀，溫度變化情況的收集時間為1個小時。溫度測點(diǎn)使用的是鎳鉻-鎳硅熱電偶。風(fēng)洞裝置里面空氣濕度的測量使用的是銀都科技有限公司生產(chǎn)的YD-HT2X808J型溫濕度記錄儀。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)主要就模塊內(nèi)表層溫度、外表層溫度、溫度降低的特點(diǎn)三個方面進(jìn)行對比，研究佛甲草（FM）跟輕型種植土（QM）兩者的隔熱性能情況。

2.1 環(huán)境參數(shù)分析

實(shí)驗(yàn)首先在無太陽輻射條件下研究輕型種植土與佛甲草模塊的隔熱性能。入口段環(huán)境溫度平均值為46.5℃，相對濕度平均值為38.8%，模塊初始含濕量為30%。實(shí)驗(yàn)接著在300 W/m2太陽輻射情況下開展，入口處的平均環(huán)境溫度為36.6℃，平均濕度為50.4%，含濕量為30%。所得的環(huán)境溫度和相對濕度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

從表分析得出，在有無太陽輻射條件下，兩模塊入口段五天實(shí)測的環(huán)境溫度和相對濕度基本保持恒定，滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2.2 模塊內(nèi)外表面溫度

模塊內(nèi)、外表層的溫度高低可以分析出模塊在傳熱時的峰值情況。有太陽輻射和沒有太陽輻射的情況下模塊內(nèi)表層跟外表層溫度情況如表2。

分析表中連續(xù)5天的實(shí)測數(shù)據(jù)可得出：

1）無太陽輻射條件下，QM內(nèi)表面最高溫度的波動在29.8℃-30.9℃之間；FM內(nèi)表面最高溫度的波動在28.9℃-30.2℃之間。兩模塊內(nèi)表面最高溫度的最大差值達(dá)1.7℃。QM外表面最高溫度的波動在31.5℃-33.7℃之間；FM外表面最高溫度的波動較小，在30.1℃-31.2℃之間。兩模塊外表面最高溫度的最大差值達(dá)3℃。

2）有太陽輻射條件下，QM內(nèi)表層的溫度在32.1℃-33.3℃之間浮動；FM內(nèi)表層的溫度在30.8℃-31.6℃之間浮動。QM外表面最高溫度的波動在50.4℃-54.6℃之間變化；FM外表面最高溫度的波動小，在47.6℃-50.8℃之間。

通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：不管是在有輻射的情況下還是沒有輻射的情況下，隔熱模塊內(nèi)表層跟外表層的溫度浮動范圍相似。也就是說，含濕量同樣為30%的情況下，佛甲草模塊跟輕型種植土模塊內(nèi)外表層的溫度浮動相比要小一些。

2.3 溫度降低的特征分析

2.3.1 溫度波動幅度

溫度的波動幅度可以顯現(xiàn)模塊的穩(wěn)定性。測試期間，模塊內(nèi)外表面溫度波幅變化情況見表3。

對表中模塊內(nèi)外表面溫度波幅進(jìn)行分析，其結(jié)果如下：

1）無太陽輻射條件下，F(xiàn)M的內(nèi)表面溫度波幅變化小，在0.5℃-0.8℃范圍內(nèi)浮動，表示佛甲草模塊的隔熱性能要相對穩(wěn)定一些；QM內(nèi)表層溫度波動幅度基本上在0.7℃-1.3℃。所以，佛甲草模塊跟輕型種植土模塊相比，如果是具有一樣的含濕量，前者內(nèi)表層溫度的波動幅度要相對小一些。

2）有太陽輻射條件下，F(xiàn)M的內(nèi)表面溫度波幅在0.3℃-0.7℃之間，非常穩(wěn)定；QM的內(nèi)表面溫度波幅在0.7℃-1.2℃之間。相對較穩(wěn)定輻射條件下，F(xiàn)M的內(nèi)表面溫度波幅變化明顯小于QM。

2.3.2 溫度峰谷差

有無太陽輻射條件下，模塊的內(nèi)、外表面溫度峰谷差變化情況見表4。

模塊的內(nèi)、外表面溫度峰谷差分析如下：

1）在無太陽輻射條件下，F(xiàn)M內(nèi)表面溫度峰谷差最大值為1.2℃，最小值為0.8℃；QM內(nèi)表面溫度的平均峰谷差為1.3℃，最大值為1.6℃，最小值為1.0℃。FM的外表面溫度平均峰谷差為0.9℃，QM外表面溫度平均峰谷差為1.5℃。

2）在有太陽輻射條件下，F(xiàn)M內(nèi)表面溫度峰谷差最大值為1.2℃，最小值為0.7℃；模塊QM內(nèi)表面溫度的平均峰谷差為1.3℃，最大值為1.6℃，最小值為1.0℃。FM的外表面溫度平均峰谷差1.4℃，QM外表面溫度平均峰谷差為2.3℃。

綜上所述，佛甲草模塊跟輕型種植土模塊兩者如果是一樣的含濕量，前者的溫度峰谷差相對較小，也就是說佛甲草模塊的隔熱性能和熱穩(wěn)定性要強(qiáng)一些。

3 結(jié)束語

本文通過在小型風(fēng)洞裝置控制實(shí)驗(yàn)的環(huán)境參數(shù)下，建立實(shí)驗(yàn)平臺并設(shè)計模塊，研究佛甲草模塊和輕型種植土模塊的隔熱性能，并進(jìn)行對比分析。此次實(shí)驗(yàn)給建筑屋面被動式植被模塊的隔熱原理剖析和工程的實(shí)際應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)和理論支撐。

基金項(xiàng)目

廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（S2013010011674和S2013010013536）；中國博士后科學(xué)基金第六批特別資助項(xiàng)目（2013T60790）；中國博士后科學(xué)基金第52批面上資助項(xiàng)目（2012M521576）；廣東工業(yè)大學(xué)校博士啟動基金（12ZK0380）；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技項(xiàng)目（2011-k1-28）；亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（2011KB22）；廣東省建筑節(jié)能與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（2011048）。

參考文獻(xiàn)

[1]夏佳元.佛甲草在屋頂綠化建設(shè)中的應(yīng)用效果初探[J].湖南林業(yè)科技，2007（03）.

作者簡介

通訊作者：王璋元（1986-），女，山東省濰坊市人，博士（后）、講師，主要從事可持續(xù)能源技術(shù)研究。endprint

摘 要 屋面蒸發(fā)制冷的技術(shù)可以讓屋面?zhèn)鬟f的熱量降低，進(jìn)而改善屋里的熱環(huán)境，減少消耗的建筑能量，在生態(tài)環(huán)境的改善以及能源節(jié)約方面都有很好的效果。筆者借助研制的小型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置，分別對佛甲草跟輕型種植土模塊的隔熱性能做了研究，希望能給建筑屋面被動式蒸發(fā)制冷的隔熱原理和工程應(yīng)用提供數(shù)據(jù)和理論支撐。

關(guān)鍵詞 屋面模塊；佛甲草；輕型種植土；隔熱性能；對比研究

中圖分類號：TU57+6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0057-02

建筑的蒸發(fā)制冷技術(shù)就是建筑表層含有的水分在自然的情況下產(chǎn)生蒸發(fā)，然后從建筑物里面吸收熱量，最后達(dá)到建筑冷卻的效果。根據(jù)應(yīng)用方式此技術(shù)可以分為多種屋面，如蓄水屋面、植被屋面等。其中，植被屋面因其優(yōu)越的改善室內(nèi)熱環(huán)境及城市生態(tài)性能，近年來在建筑中運(yùn)用越來越廣泛。本文通過在小型風(fēng)洞裝置控制實(shí)驗(yàn)的環(huán)境參數(shù)下，建立實(shí)驗(yàn)平臺并設(shè)計模塊，研究佛甲草模塊的隔熱特性，并與輕型種植土模塊進(jìn)行對比分析。

1 實(shí)驗(yàn)方法跟儀器

1.1 風(fēng)洞裝置實(shí)驗(yàn)

本文中的風(fēng)洞裝置由兩部分構(gòu)成：空氣調(diào)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)臺和風(fēng)洞。

空氣調(diào)節(jié)模擬試驗(yàn)臺通過對空氣進(jìn)行溫濕度調(diào)整，直至達(dá)到需要的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。此裝置還配備有電壓調(diào)節(jié)器，以此來對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)控；空氣預(yù)熱器和再熱器，用來對空氣進(jìn)行溫度控制；噴水室，用來對空氣進(jìn)行降溫及濕度處理。

風(fēng)洞由軟接頭、鋁合金風(fēng)道和風(fēng)機(jī)組成。在風(fēng)洞中間位置設(shè)置太陽輻射模擬燈，其正下方處放置測試模塊（即佛甲草或輕型種植土模塊）。在風(fēng)洞裝置的出口處配有軸流風(fēng)機(jī)兩臺。在風(fēng)洞裝置的里面也配有熱電偶溫度測點(diǎn)，以便對風(fēng)洞裝置里面空氣溫度的變化進(jìn)行觀測。

1.2 測試模塊

輕型種植土模塊尺寸為60 cm×60 cm×10 cm，在其底部有高度為2.5 cm左右的覆蓋有土工布的蓄排水板。土工布上面還有輕型種植土，厚度為6.5 cm左右。整個干模塊的重量為10.09 kg。模塊側(cè)面及底部采用5 mm厚擠塑聚苯板，以減少熱損失。

佛甲草模塊是在輕型種植土模塊基礎(chǔ)上種植佛甲草，其構(gòu)造和材料與輕型種植土模塊一致。

1.3 實(shí)驗(yàn)測試儀器及方法

風(fēng)洞內(nèi)及模塊內(nèi)部溫度變化情況的收集使用的是金艾聯(lián)電子科技有限公司的JK-16U多路溫度巡檢儀，溫度變化情況的收集時間為1個小時。溫度測點(diǎn)使用的是鎳鉻-鎳硅熱電偶。風(fēng)洞裝置里面空氣濕度的測量使用的是銀都科技有限公司生產(chǎn)的YD-HT2X808J型溫濕度記錄儀。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)主要就模塊內(nèi)表層溫度、外表層溫度、溫度降低的特點(diǎn)三個方面進(jìn)行對比，研究佛甲草（FM）跟輕型種植土（QM）兩者的隔熱性能情況。

2.1 環(huán)境參數(shù)分析

實(shí)驗(yàn)首先在無太陽輻射條件下研究輕型種植土與佛甲草模塊的隔熱性能。入口段環(huán)境溫度平均值為46.5℃，相對濕度平均值為38.8%，模塊初始含濕量為30%。實(shí)驗(yàn)接著在300 W/m2太陽輻射情況下開展，入口處的平均環(huán)境溫度為36.6℃，平均濕度為50.4%，含濕量為30%。所得的環(huán)境溫度和相對濕度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

從表分析得出，在有無太陽輻射條件下，兩模塊入口段五天實(shí)測的環(huán)境溫度和相對濕度基本保持恒定，滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2.2 模塊內(nèi)外表面溫度

模塊內(nèi)、外表層的溫度高低可以分析出模塊在傳熱時的峰值情況。有太陽輻射和沒有太陽輻射的情況下模塊內(nèi)表層跟外表層溫度情況如表2。

分析表中連續(xù)5天的實(shí)測數(shù)據(jù)可得出：

1）無太陽輻射條件下，QM內(nèi)表面最高溫度的波動在29.8℃-30.9℃之間；FM內(nèi)表面最高溫度的波動在28.9℃-30.2℃之間。兩模塊內(nèi)表面最高溫度的最大差值達(dá)1.7℃。QM外表面最高溫度的波動在31.5℃-33.7℃之間；FM外表面最高溫度的波動較小，在30.1℃-31.2℃之間。兩模塊外表面最高溫度的最大差值達(dá)3℃。

2）有太陽輻射條件下，QM內(nèi)表層的溫度在32.1℃-33.3℃之間浮動；FM內(nèi)表層的溫度在30.8℃-31.6℃之間浮動。QM外表面最高溫度的波動在50.4℃-54.6℃之間變化；FM外表面最高溫度的波動小，在47.6℃-50.8℃之間。

通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：不管是在有輻射的情況下還是沒有輻射的情況下，隔熱模塊內(nèi)表層跟外表層的溫度浮動范圍相似。也就是說，含濕量同樣為30%的情況下，佛甲草模塊跟輕型種植土模塊內(nèi)外表層的溫度浮動相比要小一些。

2.3 溫度降低的特征分析

2.3.1 溫度波動幅度

溫度的波動幅度可以顯現(xiàn)模塊的穩(wěn)定性。測試期間，模塊內(nèi)外表面溫度波幅變化情況見表3。

對表中模塊內(nèi)外表面溫度波幅進(jìn)行分析，其結(jié)果如下：

1）無太陽輻射條件下，F(xiàn)M的內(nèi)表面溫度波幅變化小，在0.5℃-0.8℃范圍內(nèi)浮動，表示佛甲草模塊的隔熱性能要相對穩(wěn)定一些；QM內(nèi)表層溫度波動幅度基本上在0.7℃-1.3℃。所以，佛甲草模塊跟輕型種植土模塊相比，如果是具有一樣的含濕量，前者內(nèi)表層溫度的波動幅度要相對小一些。

2）有太陽輻射條件下，F(xiàn)M的內(nèi)表面溫度波幅在0.3℃-0.7℃之間，非常穩(wěn)定；QM的內(nèi)表面溫度波幅在0.7℃-1.2℃之間。相對較穩(wěn)定輻射條件下，F(xiàn)M的內(nèi)表面溫度波幅變化明顯小于QM。

2.3.2 溫度峰谷差

有無太陽輻射條件下，模塊的內(nèi)、外表面溫度峰谷差變化情況見表4。

模塊的內(nèi)、外表面溫度峰谷差分析如下：

1）在無太陽輻射條件下，F(xiàn)M內(nèi)表面溫度峰谷差最大值為1.2℃，最小值為0.8℃；QM內(nèi)表面溫度的平均峰谷差為1.3℃，最大值為1.6℃，最小值為1.0℃。FM的外表面溫度平均峰谷差為0.9℃，QM外表面溫度平均峰谷差為1.5℃。

2）在有太陽輻射條件下，F(xiàn)M內(nèi)表面溫度峰谷差最大值為1.2℃，最小值為0.7℃；模塊QM內(nèi)表面溫度的平均峰谷差為1.3℃，最大值為1.6℃，最小值為1.0℃。FM的外表面溫度平均峰谷差1.4℃，QM外表面溫度平均峰谷差為2.3℃。

綜上所述，佛甲草模塊跟輕型種植土模塊兩者如果是一樣的含濕量，前者的溫度峰谷差相對較小，也就是說佛甲草模塊的隔熱性能和熱穩(wěn)定性要強(qiáng)一些。

3 結(jié)束語

本文通過在小型風(fēng)洞裝置控制實(shí)驗(yàn)的環(huán)境參數(shù)下，建立實(shí)驗(yàn)平臺并設(shè)計模塊，研究佛甲草模塊和輕型種植土模塊的隔熱性能，并進(jìn)行對比分析。此次實(shí)驗(yàn)給建筑屋面被動式植被模塊的隔熱原理剖析和工程的實(shí)際應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)和理論支撐。

基金項(xiàng)目

廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（S2013010011674和S2013010013536）；中國博士后科學(xué)基金第六批特別資助項(xiàng)目（2013T60790）；中國博士后科學(xué)基金第52批面上資助項(xiàng)目（2012M521576）；廣東工業(yè)大學(xué)校博士啟動基金（12ZK0380）；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技項(xiàng)目（2011-k1-28）；亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（2011KB22）；廣東省建筑節(jié)能與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（2011048）。

參考文獻(xiàn)

[1]夏佳元.佛甲草在屋頂綠化建設(shè)中的應(yīng)用效果初探[J].湖南林業(yè)科技，2007（03）.

作者簡介

通訊作者：王璋元（1986-），女，山東省濰坊市人，博士（后）、講師，主要從事可持續(xù)能源技術(shù)研究。endprint

摘 要 屋面蒸發(fā)制冷的技術(shù)可以讓屋面?zhèn)鬟f的熱量降低，進(jìn)而改善屋里的熱環(huán)境，減少消耗的建筑能量，在生態(tài)環(huán)境的改善以及能源節(jié)約方面都有很好的效果。筆者借助研制的小型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)裝置，分別對佛甲草跟輕型種植土模塊的隔熱性能做了研究，希望能給建筑屋面被動式蒸發(fā)制冷的隔熱原理和工程應(yīng)用提供數(shù)據(jù)和理論支撐。

關(guān)鍵詞 屋面模塊；佛甲草；輕型種植土；隔熱性能；對比研究

中圖分類號：TU57+6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0057-02

建筑的蒸發(fā)制冷技術(shù)就是建筑表層含有的水分在自然的情況下產(chǎn)生蒸發(fā)，然后從建筑物里面吸收熱量，最后達(dá)到建筑冷卻的效果。根據(jù)應(yīng)用方式此技術(shù)可以分為多種屋面，如蓄水屋面、植被屋面等。其中，植被屋面因其優(yōu)越的改善室內(nèi)熱環(huán)境及城市生態(tài)性能，近年來在建筑中運(yùn)用越來越廣泛。本文通過在小型風(fēng)洞裝置控制實(shí)驗(yàn)的環(huán)境參數(shù)下，建立實(shí)驗(yàn)平臺并設(shè)計模塊，研究佛甲草模塊的隔熱特性，并與輕型種植土模塊進(jìn)行對比分析。

1 實(shí)驗(yàn)方法跟儀器

1.1 風(fēng)洞裝置實(shí)驗(yàn)

本文中的風(fēng)洞裝置由兩部分構(gòu)成：空氣調(diào)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)臺和風(fēng)洞。

空氣調(diào)節(jié)模擬試驗(yàn)臺通過對空氣進(jìn)行溫濕度調(diào)整，直至達(dá)到需要的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。此裝置還配備有電壓調(diào)節(jié)器，以此來對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)控；空氣預(yù)熱器和再熱器，用來對空氣進(jìn)行溫度控制；噴水室，用來對空氣進(jìn)行降溫及濕度處理。

風(fēng)洞由軟接頭、鋁合金風(fēng)道和風(fēng)機(jī)組成。在風(fēng)洞中間位置設(shè)置太陽輻射模擬燈，其正下方處放置測試模塊（即佛甲草或輕型種植土模塊）。在風(fēng)洞裝置的出口處配有軸流風(fēng)機(jī)兩臺。在風(fēng)洞裝置的里面也配有熱電偶溫度測點(diǎn)，以便對風(fēng)洞裝置里面空氣溫度的變化進(jìn)行觀測。

1.2 測試模塊

輕型種植土模塊尺寸為60 cm×60 cm×10 cm，在其底部有高度為2.5 cm左右的覆蓋有土工布的蓄排水板。土工布上面還有輕型種植土，厚度為6.5 cm左右。整個干模塊的重量為10.09 kg。模塊側(cè)面及底部采用5 mm厚擠塑聚苯板，以減少熱損失。

佛甲草模塊是在輕型種植土模塊基礎(chǔ)上種植佛甲草，其構(gòu)造和材料與輕型種植土模塊一致。

1.3 實(shí)驗(yàn)測試儀器及方法

風(fēng)洞內(nèi)及模塊內(nèi)部溫度變化情況的收集使用的是金艾聯(lián)電子科技有限公司的JK-16U多路溫度巡檢儀，溫度變化情況的收集時間為1個小時。溫度測點(diǎn)使用的是鎳鉻-鎳硅熱電偶。風(fēng)洞裝置里面空氣濕度的測量使用的是銀都科技有限公司生產(chǎn)的YD-HT2X808J型溫濕度記錄儀。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)主要就模塊內(nèi)表層溫度、外表層溫度、溫度降低的特點(diǎn)三個方面進(jìn)行對比，研究佛甲草（FM）跟輕型種植土（QM）兩者的隔熱性能情況。

2.1 環(huán)境參數(shù)分析

實(shí)驗(yàn)首先在無太陽輻射條件下研究輕型種植土與佛甲草模塊的隔熱性能。入口段環(huán)境溫度平均值為46.5℃，相對濕度平均值為38.8%，模塊初始含濕量為30%。實(shí)驗(yàn)接著在300 W/m2太陽輻射情況下開展，入口處的平均環(huán)境溫度為36.6℃，平均濕度為50.4%，含濕量為30%。所得的環(huán)境溫度和相對濕度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

從表分析得出，在有無太陽輻射條件下，兩模塊入口段五天實(shí)測的環(huán)境溫度和相對濕度基本保持恒定，滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2.2 模塊內(nèi)外表面溫度

模塊內(nèi)、外表層的溫度高低可以分析出模塊在傳熱時的峰值情況。有太陽輻射和沒有太陽輻射的情況下模塊內(nèi)表層跟外表層溫度情況如表2。

分析表中連續(xù)5天的實(shí)測數(shù)據(jù)可得出：

1）無太陽輻射條件下，QM內(nèi)表面最高溫度的波動在29.8℃-30.9℃之間；FM內(nèi)表面最高溫度的波動在28.9℃-30.2℃之間。兩模塊內(nèi)表面最高溫度的最大差值達(dá)1.7℃。QM外表面最高溫度的波動在31.5℃-33.7℃之間；FM外表面最高溫度的波動較小，在30.1℃-31.2℃之間。兩模塊外表面最高溫度的最大差值達(dá)3℃。

2）有太陽輻射條件下，QM內(nèi)表層的溫度在32.1℃-33.3℃之間浮動；FM內(nèi)表層的溫度在30.8℃-31.6℃之間浮動。QM外表面最高溫度的波動在50.4℃-54.6℃之間變化；FM外表面最高溫度的波動小，在47.6℃-50.8℃之間。

通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出：不管是在有輻射的情況下還是沒有輻射的情況下，隔熱模塊內(nèi)表層跟外表層的溫度浮動范圍相似。也就是說，含濕量同樣為30%的情況下，佛甲草模塊跟輕型種植土模塊內(nèi)外表層的溫度浮動相比要小一些。

2.3 溫度降低的特征分析

2.3.1 溫度波動幅度

溫度的波動幅度可以顯現(xiàn)模塊的穩(wěn)定性。測試期間，模塊內(nèi)外表面溫度波幅變化情況見表3。

對表中模塊內(nèi)外表面溫度波幅進(jìn)行分析，其結(jié)果如下：

1）無太陽輻射條件下，F(xiàn)M的內(nèi)表面溫度波幅變化小，在0.5℃-0.8℃范圍內(nèi)浮動，表示佛甲草模塊的隔熱性能要相對穩(wěn)定一些；QM內(nèi)表層溫度波動幅度基本上在0.7℃-1.3℃。所以，佛甲草模塊跟輕型種植土模塊相比，如果是具有一樣的含濕量，前者內(nèi)表層溫度的波動幅度要相對小一些。

2）有太陽輻射條件下，F(xiàn)M的內(nèi)表面溫度波幅在0.3℃-0.7℃之間，非常穩(wěn)定；QM的內(nèi)表面溫度波幅在0.7℃-1.2℃之間。相對較穩(wěn)定輻射條件下，F(xiàn)M的內(nèi)表面溫度波幅變化明顯小于QM。

2.3.2 溫度峰谷差

有無太陽輻射條件下，模塊的內(nèi)、外表面溫度峰谷差變化情況見表4。

模塊的內(nèi)、外表面溫度峰谷差分析如下：

1）在無太陽輻射條件下，F(xiàn)M內(nèi)表面溫度峰谷差最大值為1.2℃，最小值為0.8℃；QM內(nèi)表面溫度的平均峰谷差為1.3℃，最大值為1.6℃，最小值為1.0℃。FM的外表面溫度平均峰谷差為0.9℃，QM外表面溫度平均峰谷差為1.5℃。

2）在有太陽輻射條件下，F(xiàn)M內(nèi)表面溫度峰谷差最大值為1.2℃，最小值為0.7℃；模塊QM內(nèi)表面溫度的平均峰谷差為1.3℃，最大值為1.6℃，最小值為1.0℃。FM的外表面溫度平均峰谷差1.4℃，QM外表面溫度平均峰谷差為2.3℃。

綜上所述，佛甲草模塊跟輕型種植土模塊兩者如果是一樣的含濕量，前者的溫度峰谷差相對較小，也就是說佛甲草模塊的隔熱性能和熱穩(wěn)定性要強(qiáng)一些。

3 結(jié)束語

本文通過在小型風(fēng)洞裝置控制實(shí)驗(yàn)的環(huán)境參數(shù)下，建立實(shí)驗(yàn)平臺并設(shè)計模塊，研究佛甲草模塊和輕型種植土模塊的隔熱性能，并進(jìn)行對比分析。此次實(shí)驗(yàn)給建筑屋面被動式植被模塊的隔熱原理剖析和工程的實(shí)際應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)和理論支撐。

基金項(xiàng)目

廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（S2013010011674和S2013010013536）；中國博士后科學(xué)基金第六批特別資助項(xiàng)目（2013T60790）；中國博士后科學(xué)基金第52批面上資助項(xiàng)目（2012M521576）；廣東工業(yè)大學(xué)校博士啟動基金（12ZK0380）；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技項(xiàng)目（2011-k1-28）；亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（2011KB22）；廣東省建筑節(jié)能與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（2011048）。

參考文獻(xiàn)

[1]夏佳元.佛甲草在屋頂綠化建設(shè)中的應(yīng)用效果初探[J].湖南林業(yè)科技，2007（03）.

作者簡介

通訊作者：王璋元（1986-），女，山東省濰坊市人，博士（后）、講師，主要從事可持續(xù)能源技術(shù)研究。endprint