绿化屋顶热工参数研究

As one of passive, ecological and insulating measures，green roof has been widely applied in building energy saving by thermo-physical computing with equivalent thermal resistance value to general insulating materials. It is shown according to former literatures that internal surface heat flux of green roof was 0; even there was inverse heat flow. In which stage thermal properties of green roof is not equivalent to those of general insulating materials. Thus the insulating performance of green roof needed to be reconsidered prudently. The project will take comprehensive means of field test, theoretical analysis and numerical simulating, both heat insulation mechanism of Thermal resistance insulation and evaporation insulation of soil and plant will be studied systematically. Analyzing how inverse heat flow of green roof generating, building the energy transmission model of planting system; comparing latent heat and sensible heat change. Finally, change rules and use range of thermal design parameters include equivalent thermal resistance and equivalent thermal inertia will be proposed; and putting forward new thermal parameter for the reverse heat flow. The research achievements of the project with the practical significance for better human settlement can provide new technological principles for applying green roof successfully in southern areas.

绿化屋顶作为被动建筑防热降耗的生态手段，现已广泛应用。目前在节能设计中能用的热工设计参数是将绿化屋顶等效为一般隔热材料，用当量热阻值来进入建筑热工计算。但在已有的文献中出现了绿化屋顶内表面热流为0甚至由室内流向室外的逆向热流现象，显然这种状态下继续用当量热阻值来评价就不恰当了，因此绿化屋顶热工设计参数还需进一步研究和完善。本项目采用实验测试、理论分析和数值模拟互为修正的综合方法，分析植物和土壤热阻隔热和蒸发隔热两种机制，剖析绿化屋顶逆向热流的形成机理，构建绿化系统的能量传输模型；研究比较不同构造参数下潜热和显热变化；最后给出绿化屋顶当量热阻、当量热惰性的变化规律及使用限定，并针对逆向热流现象提出新的热工参数，构建较为完善的绿化屋顶热工设计参数体系。研究成果有助于最大化发挥绿化屋顶的节能生态效果，将为完善南方地区被动式建筑屋顶隔热措施提供新的科学依据，对创造舒适人居环境具有重要的现实意义。

绿化屋顶作为防热降耗的生态手段已广泛应用。但在目前节能设计中能用的热工设计参数是将绿化屋顶等效为一般隔热材料，用当量热阻值来进行节能计算。但绿化屋顶内表面热流为0甚至由室内流向室外的逆向热流现象说明绿化屋顶与一般隔热材料并不等效，绿化屋顶热工设计参数还需进一步研究和完善。. 本项目采用理论分析、实验测试和数值模拟互为修正的综合方法，首先理论层面从传热传湿理论分析绿化屋顶散热机制，聚焦蒸发和光合作用两种散热途径，从能量传递角度来分析植物的散热机制；按照不同构造特征构了建绿化屋顶热性能测试对比实验测试平台，完成了典型季室内外热工参数测试，验证了在非空调工况，屋顶绿化内表面逆向热流，在室内温度低于室外平均温度的范围内存在内表面不传热的临界状态,绿化屋顶的传热临界温度比室外平均气温低1.5℃，参照屋顶的传热临界温度比室外气温高4.4℃。并得到绿化屋顶系统受室外气候和室内温度耦合影响下的屋顶内表面温度、热流的变化规律，逆向热流出现机制；通过优化边界条件得到合理的绿化屋顶隔热效果的预测模型，通过模拟分析，发现绿化屋顶当量热阻不是一固定值，变化显著并与室内温度成正相关，当量热阻值的适用范围是室内温度低于屋顶绿化传热临界温度。植物叶面积指数是屋顶传热临界温度的最敏感参数，植物的叶面物理特征都不是影响绿化屋顶传热特性的敏感因素。以最低临界温度来最优化设计绿化屋顶各设计参数，并采用节能墙体，得到绿化屋顶房间的PMV值为0.85，能达到了建筑的适应性舒适水平。最后将新的热工设计参数应用到工程实践验证，验证当量热阻、传热临界温度在节能工程中的应用。. 本项目修正和补充了绿化屋顶热工设计参数。明确绿化屋顶当量热阻的适用范围，以临界状态为依据提出绿化屋顶新的热工设计参数。研究成果对充分评估绿化屋顶的节能效果起到积极的作用，有助于推动绿化屋顶进入节能领域，为完善南方地区被动式建筑屋顶隔热措施提供新的科学依据。.