東莞某幼兒園垂直綠化應(yīng)用效果測試分析

張廣銘，許燕祿

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司 廣州 510500）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)以及城市現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，城市的綠化用地空間不斷減少，在社會的發(fā)展過程中，人們對綠化的要求以及關(guān)注度也越來越高。近年來，隨著綠色建筑理念的不斷深入民心，建筑立體綠化因其較好的生態(tài)效益以及節(jié)能效益，作為應(yīng)對城市用地問題、環(huán)境污染問題的策略之一，受到世界各國的密切關(guān)注。

在國內(nèi)，眾多學(xué)者對其進(jìn)行了相關(guān)理論研究和實(shí)測分析。趙學(xué)義、劉艷峰、狄育慧、劉凌等多位國內(nèi)學(xué)者［1-4］的研究分析均表明，綠化外墻可以降低建筑外墻內(nèi)外表面的平均溫度，丁云飛等人［5］分析表明，立體綠化能有效降低室外環(huán)境溫度，改善室外熱舒適條件。

廣東省處于夏熱冬暖地區(qū)，大多數(shù)情況下為亞熱帶季風(fēng)氣候，其氣候特點(diǎn)是夏季時間長，太陽日照時間長、輻射照度大，高溫高濕的氣候持久，通常情況下都會持續(xù)半年，即每年的5～10月。在此期間，人們往往會使用空調(diào)來控制室內(nèi)溫濕度，而由于建筑能耗中用于保暖和降溫的空調(diào)占據(jù)了55%以上的比例，當(dāng)建筑的維護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度低于人體皮膚平均溫度時，建筑內(nèi)部的溫度相對合理；當(dāng)高于此值時，則會產(chǎn)生明顯的熱輻射［11］。

由此可見，在夏熱冬暖地區(qū)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能影響著空調(diào)系統(tǒng)的能耗，具有良好保溫隔熱性能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以降低空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，從而降低建筑整體的能耗。

垂直綠化是一種很好的提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱保溫性能的綠色建筑技術(shù)，本文以東莞某幼兒園為測試樣本，通過測量室外空氣溫度，外墻外表面溫度、外墻內(nèi)表面溫度，分析外墻垂直綠化對建筑室內(nèi)熱環(huán)境的影響。

1 測試建筑概況

某幼兒園位于廣東省東莞市，項(xiàng)目占地面積約3 600 m2，建筑占地面積1 100 多m2，建筑面積約為3 400 m2，一共3層，設(shè)有教室、繪本館、舞蹈室、美術(shù)室、辦公室、會議室、門衛(wèi)室等。項(xiàng)目注重綠色生態(tài)和被動優(yōu)先的節(jié)能理念，在外墻大量種植爬山虎等植物，同時利用屋頂綠化、噴霧系統(tǒng)等，在不設(shè)空調(diào)的情況下，也能為學(xué)生、教師提供一個舒適的學(xué)習(xí)、生活環(huán)境。

2 測試方法

通過測量本項(xiàng)目室外空氣溫度，外墻外表面溫度、內(nèi)表面溫度，從而分析垂直綠化對外墻內(nèi)、外表面溫度的影響。

項(xiàng)目外墻大量覆蓋爬山虎等植物，為了使測試更具對比性，選擇位于2 樓西側(cè)的教室和舞蹈室進(jìn)行測試，溫度測點(diǎn)分別布置于室外、外墻外表面以及外墻內(nèi)表面，如圖1所示。測點(diǎn)1、2 為室外空氣溫度，每個位置布置1 個溫度傳感器，測點(diǎn)3、4 為外墻外表面溫度，選取位置如圖2b 中紅框所示，測點(diǎn)5、6 為外墻內(nèi)表面溫度，每個位置在兩窗之間的墻壁布置4 個溫度傳感器，如圖2a 所示，內(nèi)外對應(yīng)布置，共16 個溫度傳感器（見圖3a），數(shù)據(jù)分析時取其平均值。

測試房間為幼兒園的教室、舞蹈室，室內(nèi)有常規(guī)的教學(xué)工具、桌椅擺放，無空調(diào)。采用自行搭建的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（見圖3b）進(jìn)行測試，每半小時記錄1次數(shù)據(jù)。測試期間，幼兒園處于放暑假狀態(tài)，因此，教室、舞蹈室為關(guān)門關(guān)窗狀態(tài)，基本無人員活動。

由圖2b 可見，教室外墻外表面布滿爬山虎，而舞蹈室外墻外表面并沒有種植垂直綠化，形成對比，為測試、分析提供了條件。

圖1 測試布點(diǎn)示意圖Fig.1 Test Point Layout Diagram

圖2 溫度傳感器布點(diǎn)示意圖Fig.2 Temperature Sensor Distribution Diagram

圖3 溫度傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)Fig.3 Temperature Sensor and Data Acquisition System

3 數(shù)據(jù)分析

測試所得各點(diǎn)平均溫度曲線如圖4、圖5所示，對應(yīng)的數(shù)據(jù)如表1所示。

圖4 外墻內(nèi)表面溫度曲線圖Fig.4 Temperature Curve of the Inner Surface of the Exterior Wall

圖5 外墻外表面及空氣溫度曲線圖Fig.5 Temperature Curve of Outer Wall Surface and Air

表1 測試數(shù)據(jù)匯總表Tab.1 Test Data Summary Sheet （℃）

3.1 室外溫度方面

從表1及圖5可以看出，兩個室外溫度測點(diǎn)所測得的數(shù)據(jù)基本相當(dāng)，在14∶30 時達(dá)到全日最高值，在12∶30 時出現(xiàn)最大0.5 ℃的差值，考慮到兩測點(diǎn)位置相距不遠(yuǎn)，溫度傳感器的測量誤差以及個體之間的差異，認(rèn)為其差值在合理范圍內(nèi)。

3.2 外墻外表面溫度

從表1及從圖4可以看出，有綠化房間外墻外表面從最低溫的26.2 ℃升至39.4 ℃，升溫13.2 ℃，無綠化房間則是由28.6 ℃升至45.4 ℃，升溫16.7 ℃，無綠化房間的升溫幅度較大；兩個房間均在15∶00 左右達(dá)到全日最高溫度，其中有綠化房間為39.4 ℃，無綠化房間為45.4 ℃。兩者差值為6.0 ℃。

對于有垂直綠化的外墻，在受到太陽照射時，部分太陽光會被植物葉片反射，部分會被植物葉片吸收，剩余部分穿過植物葉片之間的間隙照射到外墻面上。其中被植物葉片吸收的太陽光會被植物光合作用、植物呼吸蒸發(fā)，植物葉片吸收太陽光后溫度升高散發(fā)掉［6-10］。這種植物葉片的蒸騰作用對外墻的隔熱起到了很大的作用。同時，綠化植物與外墻面之間存在著一定的間隙，從另一個角度說，有垂直綠化的外墻，在植物和墻之間還存在著空氣層，空氣層有利于降低建筑外墻的傳熱系數(shù)，從而進(jìn)一步減少建筑內(nèi)外的熱傳遞。

3.3 外墻內(nèi)表面溫度方面

從表1及從圖4可以看出，兩個房間的外墻內(nèi)表面均在14∶00 時達(dá)到全日最高溫度，有綠化房間為30.7 ℃，無綠化房間為31.6 ℃。測試時間段內(nèi)有綠化房間外墻內(nèi)表面平均溫度30.2 ℃，無綠化房間平均溫度為31.1 ℃，兩房間外墻內(nèi)表面存在著溫差，但其差值基本不變，約為 1 ℃，在 12∶00 時出現(xiàn)最大差值為 1.1 ℃。

外墻內(nèi)表面溫度不僅受外表面溫度影響，還與室內(nèi)溫度有關(guān)，由于測試期間幼兒園處于暑假放假狀態(tài)，房間內(nèi)幾乎沒有人員活動，電腦、風(fēng)扇等也沒有啟動，因此，在這種狀態(tài)下，外墻內(nèi)表面溫度受外表面溫度變化的影響更大，由此可見，垂直綠化可有效降低外墻內(nèi)表面的溫度。

4 結(jié)論

本文通過實(shí)際測試分析了垂直綠化的實(shí)際應(yīng)用效果，測試結(jié)果表明：

⑴有綠化房間外墻外表面從最低溫的26.2 ℃升至39.4 ℃，升溫13.2 ℃，無綠化房間則是由28.6 ℃升至 45.4 ℃，升溫 16.7 ℃，兩房間均在 15∶00 時出現(xiàn)日最高溫度，兩者溫差達(dá)到6.0 ℃。

⑵測試時間段內(nèi)有綠化房間外墻內(nèi)表面平均溫度30.2 ℃，無綠化房間平均溫度為31.1 ℃，兩房間外墻內(nèi)表面存在著溫差，但其差值基本不變，約為1 ℃，在 12∶00 時出現(xiàn)最大差值為 1.1 ℃。

由此可見，垂直綠化能有效改善外墻的熱傳遞，降低建筑外墻的內(nèi)外表面溫度，從而改善室內(nèi)熱環(huán)境，能給人提供一個身心健康的舒適的學(xué)習(xí)、居住環(huán)境。

在國家倡導(dǎo)節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)保的大環(huán)境下，外墻垂直綠化是一種有效的綠色節(jié)能措施，同時也能提升建筑觀感，改善建筑物微氣候，值得推廣使用。