基于适应性和热环境改善的湖南地区住宅屋顶绿化设计策略研究

Roof greening have important ecological effects and conservation significance, however, the current domestic thermal studies are mainly focusing on planting the turf grass like sedum lineare for roof greening, without a comprehensive theoretical research system on other vegetations such as shrubs, arbors and lianas, especially lacking of thermal researches on different vegetations’ roofs in Hunan Province. The project, founded but not limited to studies of planting single turf grass, expands its study objects and scopes on the basis of particular climatic conditions in Hunan Province. It aims to study and comparatively analyze various types of roof greening and their performance of thermal physics, efficiency of energy saving, influence of interior hot-humid environment, so as to explore a variety of experimental methods of thermal properties of roof greening, refine types of roof greening applying to climatic conditions in Hunan Province and build up measures for roof greening design with the geographical feature and purposes of energy saving. The study presents area-adaptable comprehensive roof greening design strategies, provides theoretical references and design ideas for energy saving of roof greening, improves the structure for design software of building energy saving and stimulation software of energy consuming. It offers theoretical instructions for roof greening popularizing and set the foundation to further develop the work of energy savings of buildings in Hunan Province.

屋顶绿化具有重要的生态效应和节能意义，但目前国内对屋顶绿化的热工研究主要以草坪类佛甲草种植屋顶为研究对象，尚无完善的针对其它植被如灌木类、乔木类、藤本类等植被屋顶的理论研究体系，湖南地区尤其缺乏针对本地气候特点的不同类型植被屋顶的热工性能研究。本项目在前人只针对草坪类种植屋顶的研究基础上，扩展研究对象和范围，以湖南地区独特的气候条件为基础，针对不同类型的屋顶绿化，着重研究并比较分析不同类型植被屋顶的热物理性能和节能降耗作用及对室内热湿环境的影响，探索多种类型植被屋顶热工性能研究的实验方法，提炼适应于湖南地区气候条件的屋顶绿化类型，建立具有地域特点的以绿色节能为目标的屋顶绿化设计方法，研究具有地区适应性的全面完善的屋顶绿化设计策略，为屋顶绿化节能设计提供理论依据，为完善建筑节能设计软件奠定基础，为湖南地区屋顶绿化的推广应用提供理论指导，也为湖南地区建筑节能和绿色建筑工作的开展和深入奠定基础。

屋顶绿化对改善建筑顶层空间夏季室内热环境、降低建筑能耗具有重要的作用。但屋顶绿化具有一定的地域性，不同类型植被屋顶的辐射特性和覆土厚度等均不同，导致其对建筑顶层空间的隔热效果和节能降耗作用有所差异。但国内外对屋顶绿化的研究主要集中在草本地被类——佛甲草植被屋顶，而对其他类型植被屋顶的研究较少，且多集中在种植与观赏。因此，在特定区域气候条件下，研究不同类型植被屋顶的热工性能具有重要的科学意义和工程应用价值。.首先，对湖南地区屋顶绿化进行分类和实地调查，掌握了湖南地区屋顶绿化的发展现状和丰富的实例资料，找出了湖南地区屋顶绿化存在的问题。.其次，提出屋顶绿化植物的选择原则。对湖南地区气候和屋顶绿化常用植物类型及其形式进行分析研究，遴选适合湖南地区植被屋顶的植物品种，并确定其生物学特征指标和适用的屋面绿化类型。.第三，针对太阳热辐射特性，研究太阳辐射能量模型，建立建筑屋顶的直射辐射计算模型和散射辐射计算模型。基于植物冠层长短波辐射透过的指数衰减规律，研究植被屋顶的光学特性，给出完整的植被屋顶的长短波辐射通用计算体系，为后续实验和模拟计算奠定了基础。.第四，选取6种不同类型的屋面种植模块及非种植屋面，在夏季对屋顶内外表面温度、热流强度、不同植物的叶面温度及不同植物冠层内的空气温度等五个参数进行了为期两个月的测试。研究了不同类型植被屋顶夏季隔热性能和不同植物辐射特性及其对室外热环境的影响，发现了不同类型植被屋顶的热状况规律及内在关系，并找到了不同类型植被屋顶隔热性能的主要影响因素及其特征。.第五，采用建筑室内热环境及建筑能耗耦合动态模拟分析方法，运用建筑能耗模拟软件EnergyPlus进行数值仿真模拟分析，定量研究了关键参数（叶面积指数LAI、土壤厚度、保温层厚度）对屋顶内表面温度和建筑能耗的影响规律及相互之间的内在关系，得出最佳取值范围，研究其对建筑能耗的影响规律，提出了长沙地区居住建筑植被屋顶的节能优化设计策略。