夏熱冬暖地區(qū)既有建筑屋面綠化改善室內(nèi)環(huán)境效果測試分析

蘇浩，丁云飛，王劍平，雷崢嶸，劉燕妮（廣州大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣州大學(xué)廣東省建筑節(jié)能與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州　510006）

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夏熱冬暖地區(qū)既有建筑屋面綠化改善室內(nèi)環(huán)境效果測試分析

蘇浩，丁云飛，王劍平，雷崢嶸，劉燕妮
（廣州大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣州大學(xué)廣東省建筑節(jié)能與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州510006）

屋面綠化是常用的建筑節(jié)能措施。對夏熱冬暖地區(qū)某圖書館的屋面綠化效果實(shí)測與分析，研究屋面綠化改善室內(nèi)環(huán)境的實(shí)際效果。結(jié)果顯示，10月份中午12：00植物表面溫度比未綠化屋面低7.8℃；種植模塊箱底溫度比未綠化屋面最大可降低23.1℃。屋面綠化對改善樓板外表面溫度，減少烘烤感效果顯著。當(dāng)未綠化屋面晝夜溫差最大為25.1℃時，綠化屋面9：00～18：00內(nèi)表面溫度維持在26℃左右，說明屋面綠化能夠很好地穩(wěn)定樓板內(nèi)表面溫度。

屋面綠化；夏熱冬暖地區(qū)；實(shí)測分析；屋面溫度

0　引言

夏熱冬暖地區(qū)為亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，夏季長，冬季短，太陽輻射強(qiáng)［1］。提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能，改善室內(nèi)熱環(huán)境，降低建筑能耗是迫切需要解決的問題［2］。

建筑屋面綠化是以建筑物、構(gòu)筑物頂部為載體，以植物為主體進(jìn)行配置，不占用自然土壤的綠化方式，具有良好的節(jié)能減排效益［3］。屋面綠化可以大幅度提高屋頂?shù)母魺嵝阅埽纳剖覂?nèi)環(huán)境，減少空調(diào)能耗［3-5］。趙定國和薛偉成［6］報道夏季高溫時段綠化屋面比裸屋面溫度降低20℃以上，降低室內(nèi)溫度2℃左右。

本文在對廣州大學(xué)圖書館的屋頂綠化工程進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)用效果進(jìn)行評價。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1項目簡介

廣州大學(xué)圖書館，主體高度31.5 m，總面積為46 744 m2，共5層，于2005年竣工投入使用。圖1是建筑鳥瞰圖。建筑屋頂面積約為6200 m2。本次屋頂凈綠化面積4200 m2，另設(shè)步道552 m2，如圖2所示。

圖1 圖書館鳥瞰圖

圖2 屋頂綠化布置

1.2屋面結(jié)構(gòu)與綠化形式

圖書館原屋頂?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)如下：

結(jié)構(gòu)自防水混凝土層：鋼筋混凝土現(xiàn)澆屋面板。

找坡層：水泥陶粒建筑找坡。

找平層：15 mm厚1∶3水泥砂漿抹平。

柔性防水層：1.2 mm厚SW-JS聚合物水泥基防水涂料。

隔熱層：30 mm厚硬泡聚氨酯。

剛性防水層：40 mm厚C20細(xì)石鋼筋混凝土。

面層：5 mm厚聚合物水泥砂漿，鋪淺色地磚，設(shè)半縫內(nèi)嵌耐候膠。

本工程所采用的屋面綠化植物為佛甲草，種植的方式為模塊式預(yù)制箱式種植，如圖3所示。

圖3 模塊式綠化箱示意

1.3測試方案

測試時間為2015年10月15日、16日、19日和20日。為了對圖書館屋面綠化改造后的效果進(jìn)行全面評價，本次現(xiàn)場測試的主要內(nèi)容包括：綠化植物表面溫度、植物土壤層溫度、綠化屋面內(nèi)表面溫度，為了進(jìn)行效果對比，還對屋面未綠化部分的外表面溫度、內(nèi)表面溫度進(jìn)行了測試。使用土壤溫濕度記錄儀進(jìn)行土壤溫度和屋面溫度的采集，測點(diǎn)布置如圖4所示。

圖4　土壤溫度探頭布置點(diǎn)示意

為了直觀地表現(xiàn)綠化屋面與非綠化屋面溫度的差異，采用熱紅外成像儀（FLUKE TiR1）測試屋面表面溫度。屋面的內(nèi)表面溫度采用紅外測溫儀（testo 830-T1）測量。

2　屋面綠化測試結(jié)果與分析

2.1綠化層溫度變化（見圖5、圖6）

圖5　15日、16日屋面溫度變化曲線

圖6　19日、20日屋面溫度變化曲線

如圖5和圖6可見，種植模塊箱底溫度波幅小，溫度維持在（22±2）℃，而未綠化屋面的溫度波幅大，15日、16日溫度在21.5～46.6℃，19日、20日溫度在22.2～43.7℃。種植模塊箱底的溫度與未綠化屋面溫度最大相差23.1℃。隨著種植模塊箱底溫度、土壤溫度、綠葉層中間溫度到距植物表面1 m處空氣溫度逐漸升高，溫度的波幅也越大。通過對不同位置溫度峰值的分析，可以發(fā)現(xiàn)相對于未綠化屋面，綠葉層、土壤和種植模塊箱底的溫度峰值逐層都有溫度延遲現(xiàn)象，種植模塊箱底的溫度峰值比未綠化屋面的峰值溫度延遲了約3 h。通過以上分析可知，屋面綠化在減小溫度波動和降低屋面溫度效果顯著。

2.2綠化屋面植物表面與未綠化屋面溫度變化

分別選取15日和16日中午12：00非綠化屋面、綠化屋面的熱紅外圖像，見圖7、圖8。

圖7　15日中午紅外成像圖

圖8　16日中午紅外成像圖

由圖7、圖8可見，15日中午12：00時，非綠化的屋面最高溫度為53.5℃，綠化的植物表面溫度最高為45.7℃，相差7.8℃；16日，非綠化屋面最高溫度為55.3℃，綠化植物表面溫度最高為48.2℃，相差7.1℃。

2.3綠化屋面與未綠化屋面內(nèi)表面溫度分布

圖9分別給出了15日、16日、19日和20日屋面內(nèi)表面的溫度變化曲線。

由于綠化屋頂內(nèi)表面溫度測試房間是機(jī)房，出現(xiàn)測試的綠化內(nèi)表面溫度比種植模塊箱底溫度高的現(xiàn)象。由圖9可以看出，綠化屋面對應(yīng)的屋頂內(nèi)表面的溫度比較穩(wěn)定，全天均維持在26℃左右，而非綠化屋面對應(yīng)的屋頂內(nèi)表面的溫度變化幅度很大，從9：00～18：00溫度一直呈上升趨勢，最高達(dá)到33℃。與室外空氣溫度變化相比，可以發(fā)現(xiàn)未綠化屋面內(nèi)表面的溫度隨著室外溫度的升高而升高，當(dāng)室外空氣溫度降低時，未

圖9　15日、16日、19日和20日屋面內(nèi)表面溫度曲線

綠化屋面內(nèi)表面溫度并沒有隨之降低，表現(xiàn)出延遲性。圖9 （c）、（d）中非綠化屋面內(nèi)表面的溫度出現(xiàn)比綠化屋面內(nèi)表面溫度低的情況，根據(jù)室外溫度檢測，發(fā)現(xiàn)在19日和20日早上的室外溫度要比15日和16日相同時刻室外溫度高1～2℃。

3　結(jié)語

采用屋面綠化，能夠有效地降低屋面外表面的溫度。通過測試可以發(fā)現(xiàn)，屋面綠化種植模塊箱底的溫度始終維持在（22±2）℃。相對于未綠化屋面而言，溫度最大能降低23.1℃。而且屋面綠化能夠保持屋面內(nèi)表面的溫度基本恒定，采用了綠化的屋面內(nèi)表面的溫度維持在26℃左右，而非綠化屋面內(nèi)表面的溫度則在測試時段（9：00～18：00）內(nèi)一直升高，最高達(dá)33℃。屋面綠化不僅降低室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，而且屋頂溫度下降可降低人體與屋頂熱輻射，從而改善人體熱舒適度。

［1］JGJ 75—2003，夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］羅志強(qiáng)，劉剛.夏熱冬暖地區(qū)輕型綠化屋面隔熱性能研究［J］.建筑節(jié)能，2009（9）：50-55.

［3］曾憲純，邢艷艷，王立，等.既有建筑屋面隔熱綠化應(yīng)用技術(shù)研究［J］.浙江建筑，2011（2）：46-49.

［4］趙定國，薛偉成.輕型屋頂綠化的節(jié)電效果［J］.上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，2008，24（1）：99-101.

［5］陳宗美.日本的屋頂綠化［J］.住宅產(chǎn)業(yè)，2005（Z1）：81-84.

［6］趙定國，薛偉成.輕型屋頂綠化的降溫效果［J］.上海農(nóng)業(yè)學(xué)報，2006，22（1）：53-55.

Test and analysis of green roof effectiveness in hot summer and warm winter zone

SU Hao，DING Yunfei，WANG Jianping，LEI Zhengrong，LIU Yanni
（School of Civil Engineering，Guangzhou University，Guangdong Provincial Key Laboratory of Building Energy Conservation and Application Technology，Guangzhou 510006，China）

Light green roof is a common building energy conservation measure.The author measured and analyzed the effectiveness of light green roof of a library in hot summer and warm winter zone and studied the actual effect of green roof in improving the indoor environment.The test results show that the plant surface temperature can be reduced by 7.8℃ and planting module bottom temperature can be reduced by 23.1℃ than the temperature of non-green roof at 12：00 in October.Green roof has a good effect of reducing the floor surface temperature and the baking feeling.When the maximum temperature difference of non-green roof between day and night is 25.1℃，the inner surface temperature of green roof is maintained at about 26℃ during 9：00～18：00.This proves that green roof also can make the roof inner surface temperature stable.

green roof，hot summer and warm winter zone，test and analysis，roof temperature

TU55+1.1

A

1001-702X（2016）06-0092-03

廣東省重大科技專項（2013A011404005）

2015-12-07

蘇浩，男，1990年生，四川都江堰人，碩士研究生。通訊作者：丁云飛，E-mail：dingyf@126.com。