屋顶绿化对建筑能耗的影响分析

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1、屋顶绿化对建筑能耗的影响分析机械学院徐之锐1020030128摘要：建筑能耗在我国社会商品能源总消耗量中所占的比例越来越大，随着城市化进程的不断发展，建筑能耗己逐步超过能源总消耗量的30％。在大量的建筑中，屋顶是建筑物外围护结构表面所占面积较小的部分，但其所造成的室内外温差传热耗热量却大于任何一面外墙。本文用冷负荷系数法对一间普通房间的屋顶进行了负荷计算，对比了绿化屋顶和裸露屋顶对房间冷负荷的影响。说明了屋顶绿化的节能意义和生态意义。关键字:屋顶绿化能耗负荷建筑节能1引言全球能源短缺和气候变暖正日益严重地捆扰着现代社会

2、。尤其在能源消耗密集的大城市，这个问题更加严重。而能源消耗在很大程度上用在了采暖空调设备上。城市中的空调废热又引起环境温度升高，环境温度升高势必要求更多的降温，又造成更多废热使环境温度进一步升高。这样就产生了恶性循环。同时，城市热岛现象的存在使城市全年内温度一般都比周围农村高。其中一个原因，就是城市缺少蒸发表面。我们知道，通过蒸发，大量太阳的辐射热量都可以转化为不引起温度升高的潜热。其中，改善城市生态环境非常重要的手段是城市绿化[1]。城市的土地面积是有限的,因此城市绿化最大的难题是城区缺少土地,城市的建筑用地和绿化用

3、地的矛盾已经显现出来。而屋顶绿化能够解决这个问题,这种技术的主要特点是:在不利用土地的情况下进行植物的种植,从而改善城市的生态环境,使城市化进程和城市生态环境建设同步进行。联合国环境署的研究表明,如果一个城市的屋顶绿化率达70%以上,城市上空二氧化碳的含量将下降80%,热岛效应就会基本消失[2]。　　屋面能耗在顶层用户围护结构能耗中所占的比例为20％～40％，可见，屋面作为围护结构的一部分是建筑能耗的重要环节，做好屋面的节能工作对整个建筑的节能具有重要意义。屋顶绿化是生态化的建筑节能措施，也是降低建筑能耗（顶层用户）的

4、有效途径；屋顶绿化对提高建筑能效有明显的效果，对缓解地球的“温室效应”和城市“热岛效应”具有积极的作用，同时，能改善城市生态环境，为城市居民提供一个健康舒适的环境。屋顶绿化对改善人们居住环境、提高生活质量及降低建筑能耗具有十分重要的现实意义。屋顶绿化已有近2000年的历史,古代世界七大奇迹之一的“空中花园”即是其典型代表。屋顶绿化首先在欧洲兴起,随之在美洲也逐步发展起来。德国是近代最早对屋顶绿化进行深入研究的国家之一。1867年，建筑师比兹·卡尔在巴黎的世界博览会上展现了他创作的“屋顶花园”的模型。自此以后，德国开展了

5、关于“建筑物大面积植被化”的探讨和研究。柏林从1920年起已经完成了大约2000个屋顶的植被工程。1927年在柏林的卡斯达特超市连锁百货公司的4000平方米屋顶上创造了当时世界上最大的屋顶花园。目前“建筑物大面积植被化”的科研开发和技术成果中，大约有90%都是德国专利。20世纪美国开屋顶绿化先河的是一位风景建筑师，1959年，他以开拓者的精神在加利福尼亚州奥克兰市一座6层楼的顶部建造了一个景色秀丽的空中花园。20世纪80年代，欧美国家的屋顶绿化形式由原来的群落式扩展到草地式，种植屋顶由平屋顶扩展到坡屋顶。草地式屋顶绿化

6、具有造价低、维护简易等优点，从而成为城市里适宜大面积发展的重要屋顶绿化形式。与此同时，德国、西班牙、日本等国对适于薄层基质、综合抗逆性强的景天科多肉类植物进行了研究，并选出了40多种适于草地式屋顶绿化的植物材料，为进一步推广屋顶绿化打下了良好的基础。目前,屋顶绿化已成为高水平绿化的标志之一。许多发达国家已经进入了屋顶绿化的快车道。我国从20世纪60年代开始对屋顶绿化进行研究,四川省最早开展屋顶绿化虽然我国的屋顶绿化已取得了一定的成果,但距发达国家的水平还有很大差距,现在仍处于起步阶段。2绿化屋顶的负荷计算理论依据2.1

7、屋顶植被能量转换机理当白天太阳光照射到楼宇屋顶时，由于覆盖在其上的绿色植被的存在，使建筑物得热减少。因为阳光照射到绿叶表面上，一部分太阳光被叶片反射，一部分被叶片吸收，还有一部分透过叶片之间的空隙射到墙面上。其中被叶片吸收的太阳辐射，从能量平衡角度来看，又被分解为三部分：植物光合作用所需能量；植物呼吸水分蒸腾蒸发所耗能量和植物吸收太阳辐射后叶片温度升高，与墙面、天空辐射换热以及与周围空气对流换热。与无绿叶覆盖的裸露墙面相比，降低建筑物得热是有利的。夜间时，天空背景温度很低，由于叶片位于墙面与天空背景之间，墙面不能直接与

8、天空辐射散热，与无绿叶覆盖的裸露墙面相比，显然叶片增加了散热热阻，这对降低建筑物得热不利。总体而言，相当于整个建筑物热惯性变大，对温度起到削峰填谷的作用。并且由于植物的光合作用和对水分的蒸腾作用，使得一部分太阳辐射没有直接引起温度的升高，而转变为植物的生长所需的能量和环境中的潜热。因而，绿色植物还是起到了降温的效果。整个过程的能量