屋頂綠化對建筑物內(nèi)外溫度的影響

馮超意，田國行

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南 鄭州 450000）

屋頂綠化對建筑物內(nèi)外溫度的影響

馮超意，田國行*

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南 鄭州 450000）

測定屋頂綠化前、后，室內(nèi)、外溫度和室內(nèi)、外天花板表面溫度，結(jié)果表明，屋頂綠化前室內(nèi)天花板溫度遠(yuǎn)大于室外溫度；屋頂綠化后，鋪裝點(diǎn)天花板溫度稍大于室外溫度，鋪設(shè)草坪點(diǎn)遠(yuǎn)小于室外溫度；屋頂綠化后，室內(nèi)溫差小于屋頂綠化前。說明天花板會(huì)因?yàn)橥饨绻庹斩l(fā)熱，而屋頂綠化可以緩解這種現(xiàn)象，保護(hù)建筑壽命；保持室內(nèi)溫度，降低控溫設(shè)備使用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的功效。

屋頂綠化；溫度變化；隔熱保溫；節(jié)能

屋頂綠化通常也稱作屋頂花園、空中花園等，可以廣泛地理解為在各種建筑物、構(gòu)筑物、城圍、橋梁 （立交橋）等的頂部、露臺(tái)、天臺(tái)、陽臺(tái)上進(jìn)行造園，種植樹木花卉等。屋頂綠化可以改善城市環(huán)境，擴(kuò)展城市綠化空間，增加城市綠化率，緩解城市用地緊張的問題，同時(shí)也能保護(hù)建筑物免受外界侵害、延長建筑壽命、減弱噪音、為人們提供娛樂空間等［1-4］。國內(nèi)外有學(xué)者對屋頂花園建設(shè)技術(shù)以及屋頂花園植物選擇養(yǎng)護(hù)進(jìn)行了相關(guān)研究［5-9］，并建立了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯ξ蓓斁G化節(jié)能進(jìn)行評價(jià)［10］，但對于屋頂綠化前、后建筑內(nèi)、外溫度和頂層天花板表面溫度變化的研究尚未見報(bào)道。本文通過對天花板表面的溫度變化進(jìn)行檢測，觀察屋頂綠化前后室內(nèi)溫度變化與頂層溫度的關(guān)系，對屋頂綠化隔熱、儲(chǔ)熱效果進(jìn)行探討，以期優(yōu)化屋頂綠化的隔熱節(jié)能效果，為未來屋頂綠化設(shè)計(jì)規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究以鄭州市隴海西路與西三環(huán)交叉口一座辦公樓為測量場地，本大樓坐北朝南，樓高6層，四周環(huán)境空曠不受周圍高樓遮擋。全天日照量充足，能夠?yàn)樘接懳蓓斁G化對溫度變化的影響提供條件。將室內(nèi)測量處設(shè)置為6樓北側(cè)之會(huì)議室，分別選取2個(gè)測試點(diǎn)。其上方6層大樓的頂樓為7樓的陽臺(tái)，即為室外測量處及外氣樓頂天花板溫度測量處 （圖1）。

圖1 會(huì)議室位置及內(nèi)外測量處

1.2 方法

采用實(shí)地測量方式，于屋頂綠化前、后，使用手持紅外測溫儀、便攜式數(shù)字溫度表對室內(nèi)、外溫度、室外屋頂頂層溫度、室內(nèi)天花板表面溫度、室外植被覆蓋處溫度、室內(nèi)植被覆蓋處溫度等進(jìn)行測量 （圖2）。

圖2 測量點(diǎn)示意及現(xiàn)場照片

施工前進(jìn)行3次測量記錄，施工完成后進(jìn)行5次施工記錄，以短期連續(xù)觀測法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。同時(shí)記錄室外溫度、頂層室內(nèi)溫度、室內(nèi)天花板表面溫度及室外屋頂表面溫度，間隔30 m in記錄一次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本研究使用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，使用SPSS 2.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 屋頂前室內(nèi)天花板表面溫度變化

屋頂綠化前，比較受光照后室外溫度與室內(nèi)天花板溫度的差異可知，室內(nèi)天花板溫度高于室外溫度 （圖3）。室外溫度由8：00開始隨著時(shí)間增高，在14：30達(dá)到最大值后開始降低，一天內(nèi)最高溫度為38.7℃，最低溫度為29.3℃，溫差為9.4℃，平均溫度為34.1℃；室內(nèi)天花板溫度呈現(xiàn)相似的規(guī)律，由8：00開始升高至最大值后降低，一天內(nèi)最低溫度為27.7℃，最高溫度為50.6℃，溫差為22.9℃，溫差較大，平均溫度為41.7℃，遠(yuǎn)大于室外溫度。

圖3 屋頂綠化前室內(nèi)天花板溫度變化

2.2 屋頂綠化后室內(nèi)天花板表面溫度變化比較屋頂綠化后不同覆蓋面天花板受光照后溫度變化差異可知，屋頂綠化后鋪裝點(diǎn)溫度大于室外溫度，鋪設(shè)草坪點(diǎn)室內(nèi)天花板溫度低于室外溫度（圖4）。室外溫度由8：00開始隨著時(shí)間增高，在13：30達(dá)到最大值后開始降低，一天內(nèi)最高溫度為31.6℃，最低溫度為22.7℃，溫差為8.9℃，平均溫度為27.7℃；鋪裝點(diǎn)室內(nèi)天花板溫度受光照后由8：00開始隨著時(shí)間增高，在14：30達(dá)到最大值后開始降低，一天內(nèi)最高溫度為34.5℃，最低溫度為23.6℃，溫差為10.9℃，平均溫度為29.6℃；鋪設(shè)草坪點(diǎn)室內(nèi)天花板溫度受光后由8：00開始隨著時(shí)間增高，在14：30達(dá)到最大值后開始降低，一天內(nèi)最高溫度為28.6℃，最低溫度為22.1℃，溫差為6.5℃，平均溫度為25.7℃，低于屋頂綠化前天花板溫度，也低于屋頂綠化后的鋪裝點(diǎn)天花板溫度。

圖4 屋頂綠化后室內(nèi)天花板溫度變化

2.3 屋頂綠化前、后室內(nèi)、外溫度差變化

屋頂綠化前、后室內(nèi)、外溫度變化曲線相似，均隨時(shí)間溫度升高至最高點(diǎn)后開始下降 （圖5）。由于2次測量不在同一時(shí)間段，為消除環(huán)境差異，對屋頂綠化前、后室內(nèi)、外溫度差變化進(jìn)行比較。由試驗(yàn)結(jié)果可知，屋頂綠化前室內(nèi)、外溫度差較小，且曲線變化趨勢較為平坦，變化范圍為0.2～3.1℃，平均值為1.1℃；屋頂綠化后室內(nèi)、外溫度差較大，曲線變化趨勢較屋頂綠化前大，變化范圍為0.1～5.2℃，平均值為2.6℃。

圖5 屋頂綠化前、后室內(nèi)外溫度及溫度差變化

3 小結(jié)與討論

屋頂綠化前，室外溫度與室內(nèi)天花板溫度隨時(shí)間的延長而升高。室內(nèi)天花板表面溫度大于室外溫度可能是因?yàn)榻ㄖ镯攲游仗栞椛鋵?dǎo)致溫度升高，熱能通過頂層天花板直接傳導(dǎo)至室內(nèi)天花板致使室內(nèi)溫度升高。天花板吸收大量熱能會(huì)導(dǎo)致其受熱能侵害較大，降低建筑壽命。且夏季天花板溫度過高則需長時(shí)間開啟降溫設(shè)備，不利于節(jié)能減排。

屋頂綠化前，室內(nèi)天花板溫度高于室外溫度；屋頂綠化后，室內(nèi)天花板溫度低于室外溫度。所以，屋頂綠化具有隔熱效果，可保護(hù)建筑物頂層、天花板免受熱能侵害。鋪裝點(diǎn)室內(nèi)天花板溫度比鋪設(shè)草坪點(diǎn)室內(nèi)天花板溫度稍高，且鋪設(shè)草坪點(diǎn)的室內(nèi)天花板溫度與室外溫度差和鋪裝點(diǎn)室內(nèi)天花板溫度與室外溫度差相比較具有顯著性差異，說明鋪設(shè)草坪的隔熱效果更優(yōu)。

屋頂綠化后，室內(nèi)外溫度差值較大。屋頂綠化前，室內(nèi)外溫度變化曲線相似，室內(nèi)溫度略低，且室內(nèi)、外溫度差值一直較小，天花板傳導(dǎo)熱能的同時(shí)吸收、貯存了一定量的熱能，但天花板吸收熱能量度較小，且量度有限，維持在一個(gè)恒定的范圍。屋頂綠化后室外溫度隨時(shí)間延長先升高后降低，與太陽輻射熱能大小變化一致；室內(nèi)溫度隨時(shí)間延長有小幅度緩慢升高后緩慢下降，一天內(nèi)溫度變化不明顯，說明屋頂綠化有明顯的隔熱效果，對建筑有較好的保護(hù)作用。屋頂綠化后室內(nèi)外溫差變化較屋頂綠化前大，說明建筑物頂層天花板經(jīng)屋頂綠化后吸收的熱能增多，在夏天有利于阻隔外部熱環(huán)境，降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)等降溫電器的使用，節(jié)省能源；且在吸收熱能后，室內(nèi)溫度沒有明顯降低，說明屋頂綠化層還能貯存一定的熱量，在冬季有利于保持室內(nèi)溫度，減少取暖電器的使用，節(jié)省煤、電等能源的消耗。

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（責(zé)任編輯：張 韻）

S 731

A

0528-9017（2015）04-0502-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20150420

2015-02-06

馮超意 （1987-），男，河南鄭州人，碩士研究生，研究方向?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)及其理論。E-mail：529179769@qq.com

田國行，男，河南封丘人，教授，博士生導(dǎo)師。

文獻(xiàn)著錄格式：馮超意，田國行.屋頂綠化對建筑物內(nèi)外溫度的影響 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56（4）：502-504.