轻型屋顶绿化对屋面温度影响的

轻型屋顶绿化对屋面温度影响的研究1赵定国2唐鸣放3章正民1上海市农业科学院生态环境研究所2011062重庆大学城市规划学院4000443上海市闵行区劳动协会201100【摘要】一种只在屋面上5cm厚的生长基质上铺植景天植物的轻型屋顶绿化的技术,具有节能节地节水节材多种效果，使用面积已经占到各城市屋顶绿化总面积的40%左右（深圳市55%、北京市45%、上海市35%），2008年获上海市科技进步二等奖。研究结果表明：在夏季高温区段，昼夜温度变化，裸屋顶幅度非常大，绿化屋顶波幅小而平稳，遮阳板屋顶波幅略大于绿化屋顶；平均温度裸屋顶＞遮阳板屋顶＞绿化屋顶；在冬季低温区段，昼夜温度变化，变化幅度裸屋顶＞遮阳板屋顶＞绿化屋顶，但是平均温度与之相反，绿化屋顶＞遮阳板屋顶＞裸屋顶。从而可以定量地证明：屋顶绿化确实具有明显地夏降温作用冬保温作用；全年每平方米屋顶绿化可以减少用电量17kWh。利用该研究结果可以推算出，如果上海可利用屋顶面积的10%（700万m2）用于屋顶绿化，那么全年可以减少用电量1.19亿kWh；还相当于增加了1万亩的城市绿化用地，相当于节约1500个亿的城市中心区绿化建设费。目前上海全市已有屋顶绿化面积约100万m2，不足7000万m2的1.4%，充分利用起来的空间非常大。简单方便的轻型屋顶绿化应当被推广利用，不但可以治理城市屋顶荒漠化以改善城市鸟瞰景观，而且具有碳汇和节能减排作用。【关键词】建筑立面立面绿化轻型屋顶屋顶绿化节能降耗以屋顶绿化为主的建筑外立面绿化，具有节能减排作用，越来越受到政府和市场的关注。由上海市农业科学院2000年开始研究而创造发明，被同济大学戴复东院士称为轻型屋顶绿化的技术，刚刚研究成功没几年就被广泛采纳和使用。可统计到的使用面积已经占到各城市屋顶绿化总面积的%约为：深圳市55、北京市4、上海市35。该技术是在屋面上5cm左右厚的生长基质上高密度铺植匍匐生长的景天植物，屋顶绿化建成后少养护管理，就是在干旱高温的夏季也不采取浇水措施，所以特别适用于城市中面积巨大、负荷只允许增加＜100kg/m2的平屋顶使用，已被政府和大房地产企业所接受，大力促进和积极推动了政府解决城市屋顶荒漠化问题的进程，已成为建筑节能的措施之一。根据上海市农业科学院和重庆大学规划学院联合研究，采用获得2008年度上海市科技进步二等奖的轻型屋顶绿化技术的屋顶，具有夏季降温和冬季保温的效果，其主要研究结果如下：1.屋顶绿化对屋面温度的影响本试验对3种屋顶进行为期一年的内、外表面温度连续测定，每个点每个小时有一个记录。测定点示意图如下：1.1.全年屋顶内外表面温度情况屋顶表面温度受太阳辐射强度的影响而变化，屋顶内表面温度受外表面温度的高低而起伏。内外表面温度，绿化屋顶变化最平缓，遮阳板屋顶变化大于绿化屋顶，裸屋顶变化最大（图1，图2）。1.2.一年四季3种屋顶内外表面温度的差异1.2.1．外表面日平均温度比较表1，不同季节不同屋顶外表面日平均温度比较单位：℃/天漫外表面病温度断与绿化御屋顶比阅较远裸屋顶替遮阳板右屋顶分绿化屋裂顶单裸屋顶间遮阳板顿屋顶止增加羡增覆加月%筛增加腾增向加慧%巷春锹19.遇73从18.授19奔18.脉42诉1.3何1量7.1侵-0.酿23默-1.米2侧夏乓28.陈81哭27.拳57耽26.菜55纽2.2岗6佳8.5访1.0喷2崖3.8捆秋吃21.启74飞20.者89没20.育10贞1.6忙4您8.2梅0.7夺9聋3.9够冬香8.1叙1咬7.8吧5处8.7斥0陪-0.尺59剧-6.据8雨-0.杀85驴-9.哄8表1中可见，春、夏、秋三季绿化屋顶外表面温度比裸屋顶外表面温度低7-8%，冬季高7%。绿化屋顶与遮阳板屋顶外表面温度相比，夏、秋二季低4%，春季高1%，冬季高10%。吗1.2老.怠2浇．内表披面日平禾均温度芳比较厚表脉2弓中可见诊，绿化喷屋顶内锄表面温右度比裸菜屋顶内刘表面温撕度，春国、夏二歌季温低别10叼%乳以上，模秋季所低解6诉%捎左右，绘而冬季赵却要高烦出宗20沟%队。绿化刊屋顶与思遮阳板雅屋顶相碰比，内顶表面温河度略有速差异，柱趋势是救冬季高歌而夏季舟低。房1.3湿.路夏、冬预二妥季侵3浩种屋顶磨内表面垄温度的受差异信图三1凭和沿图圣2怕所示脖，摔3蔬种屋顶兴温度随犯季节变遮化形饿成式4适个区段帐。春季燥上升区厨段，由租低温逐颗渐上升熟到高温钩；夏季谋高温平弄稳区段秤；秋季洗下降区吹段，由提高温逐劳渐下降伯到低温黎；冬季塔低温平拳稳区段莲。仆分析夏表季高温纵区段和援冬季低调温区段铲的图象撒（君图刺3徐，培图骂4遥）和数馅据（亡表蒜1脆，秃2塑），可骂以清楚凶地反映不出，屋热顶绿化税具有明馅显地夏泽降温冬即保温作联用。羽在夏季悔高温区惕段温度得昼夜变恋化曲线阁反映出壤，裸屋滔顶幅度他非常大绒，绿化窝屋顶波水幅小而网平稳，左遮阳板耐屋顶波能幅略大刘于绿化计屋顶，妇与平均臭温度趋宅势相同穗，裸屋谋顶＞遮焰阳板屋红顶＞绿衫化屋顶溉。难在冬季敞低温区劫段，日跳温度昼撤夜变化胆曲线可孟以看出勒，变化议幅度裸腊屋顶＞雾遮阳板歇屋顶＞弦绿化屋萍顶，但幻是平均违温度与藏之相反伯，绿化泉屋顶＞嘱遮阳板淋屋顶＞样裸屋顶粪。惠由此可印见，绿申化屋顶骂具有夏棵降温冬纽保温的父作用，宝比遮阳扮板屋顶找略胜一蛮畴。蚂2学.桑绿化屋匆顶夏季柄的降温内节电效固果撑夏季，尘绿化屋条顶内表残面平均末温度撕27.常82房℃植，比裸食屋顶沈内表面折平均温剑度恐31.茅1租0肺℃邻低念3.2罩9鸭℃筒（积表划2群），可布以直接压减少稀房间熟空调的恰用电量振。本试饲验的齿试验用举房间为场东西一者排鹅4纽间，中床间返2捡间为试思验数据休收集区杰，颤2总边泳各直1常间房间帜为保护底区。试测验数据粪收集择区极1右间为屋砍顶史绿化房敬，另矿1技间为床无煎屋顶寨绿化房屡，间面积各淘为榴23墙.午46镜m植2喉（容积走为戒75湿.鼠072业m志3教）。房试验得码到如下代主要结楚果：妈2.1腾.郊屋顶绿蒜化减少躺房间玻空调篮用电量萍情况携①射实际数析据慌白天，椒有绿化候的宵试验房阿间最用电芽量氧5.9乎3毕kWh肯·d机-1攻，比无蚕绿化的僵用电迷量拾7.5波0裙kW呢h悦·d制-1妹减炎少笔1.5以7吵kWh战·d责-1裂，减滥少瞒20.巩9包%凡。抹夜间，这有绿化恳的恼试验房楼间杂用电量扁5.0激9盲kWh晨·d辣-1悲，比无薯绿化的畏用电量我6.0赢1羊kWh招·d尸-1椅减少嫂0.9主2溪kWh英·d裙-1悔，减少盲15.竹3卡%恰。全天忆平均，玉有绿化乞的恒房间持全天用棒电驼量轿11爷.货02k赵Wh抄·d总-1妙，比无撞绿化慎房间嫁的碰13竖.碍51k项Wh亿·d污-1必减少退2敢.书49汉kWh存·d少-1诵，减少螺幅度为阳18管.个4锤%梢（蜂表矿3悉）。担表馆3盘，试验巾房间演用电奸量闲使kWh腾·d掉-1咳无屋顶收绿化躲有屋顶娃绿化跌有比无肆减少吗减艘少揪%哑白天兰7.5溪0厦5.9煎3株1.5杏7蔬20.开9滩夜间石6.0僵1劝5.0婶9堂0.9催2浩15.甩3漠全天畏13.钱51通11.朱02赠2.4箩9涌18.燥4简②笑单位面薯积的节尿电量驼按屋顶色面握积宗23斜.虹46兆m匀2鹅计，在峡试验期裙间，踢屋顶绿索化每日园节朽电省2览.镜49k炼Wh旁，因此椒单位题屋顶绿敢化荡面积可呈节电悬0检.颈106恩6攀kW矮h拴•旺d密-1花m朽-王2稍。俊2.2闻.博室外温慈度越高遗屋顶绿饲化的节参电效果碑越大别如果弟设裹1赤8铲：闹0敞0比的温度盛为茶x壮，块全天轧房间内筛电量狐有绿化窜比无绿洽化挣减少狭%捐为讲y尚，那么断两者峰的关系辆为：捉y冰=-夸34扯.榨394姿5+1荷.继537然2燃x扮(础n除=1关2,净r晃=0郊.72行70*澡)露。由此屋可见，卧室外温碧度越高叹，屋顶拨绿化的奖节电效岭果越大器（肝图款5李）。裙3享．结夏论演京3.1登.超屋顶绿毫化具有樱明显地皮夏降温党作用市在夏季枯高温区陷段，昼炭夜温度幕变化，联裸屋顶卖幅度非妄常大，折绿化屋去顶波幅炉小而平胡稳，遮惕阳板屋会顶波幅装略大于惧绿化屋女顶；平旋均温度像裸屋顶不＞遮阳弄板屋顶筐＞绿化步屋顶。垮3.脚2精．屋顶哭绿化具圣有明显激地冬保吧温作用揉在冬季糠低温区灰段，昼宇夜温度兄变化，柳变化幅决度裸屋奸顶＞遮蹄阳板屋狠顶＞绿堪化屋顶猾；平均催温度绿坏化屋顶棒＞遮阳侨板屋顶忍＞裸屋叮顶。豪4命．讨论崖4.1棵.售屋顶绿凯化冬季缝保温有踏节能减铅排效果捡屋顶绿勾化夏季歌可以降知低室内心温混度魔3丙℃乓,母从而节愉电效果率可以达偏到雾0冲.姑106予6及kW净h地•道d晴-1姨m痛-2扬,粥那么幻冬季屋卫顶绿化嚼的室内秒温弟度愁11.皂9热8畅比裸屋取顶的室塘内温射度旦9.5括2叨高胀2.4专6叮℃夸也应当搁可以有反节电效瞎果。阴4.2解.械屋顶绿逼化夏降苍温冬保且温的作专用应当萄充分得比到重视蚀夏季，绍按上海范市城独区剥3硬0够℃夸以上温谊度的天炼气约屠有凡100艺d剂计算，愈单位屋注顶绿化逝面积通用电量蒙可节解电嘉10衡.全66冲kW禾h漠•钩m链-赢2聋；冬季午按将夏季鼻节电量唇的洒60仪%闻推算，赞单位屋咱顶绿化资面积湖用电量豪可节凭电织6跑.孝40鬼kW墙h蛋•雁m拢-刃2稳。二者枝相加，会屋顶绿从化全年姜单位屋搬顶绿化钟面积年用电量始可节络电扔17父kW稼h怒•芦m前-劲2烤。奴上海中抬心区约胡有控2瘦亿浊m葡2险的屋顶侨面积，售其中跳有趣700逗0显万涛m看2及可以被径利用。杏这些屋均顶大部记分为轻楼型屋顶千，其不雁但影响边城市鸟删瞰景观身，而且存影响城罩市的生肃态环境默。如果熔其氧中踩70械0带万罚m茅2厚（毫10谢%壶）用于苍屋顶绿雪化，那北么全年搏可以减友少用电胜量婚1.1榜9珠亿而kWh妈；还相加当于增郑加锄了落1慢万亩的井城市绿剂化地，近不谈其射征用难臣度，就恩是能够肃征得，醋也起码蛙得倚化燃150泻0泪个亿呢热。韵目前宝上海符全市已祸有屋顶渐绿化面揭积拣约搭10跨0配万墓m岁2歇，不刊足钩700爽0她万时m冈2花的眨1.4栋%洋，充分翼利用起斯来的空室间非常标大。世蒸博会场洁馆、浦缠东国际幅机场、租虹桥枢义纽站有震大量的纹水泥平房屋面，贸应当用肝绿色植累物覆盖册。上述滩新建筑欢，单幢割面积巨东大，一腿般都是炼灰白色柿的水泥岭平屋面缘。这些互屋面能丢积聚很叼多太阳及辐射产犬生的热逗量使室寿内温度港升高，芦从而增木加空调荣使用电碰量。而坊且，尽潮量用绿笼色植物扇覆盖这惨些灰白继色一片茅的屋面姑，能很枕好地改馆变鸟瞰味景象。坡为凶使我“予Bet请ter物Ci坟ty,蛛Be瓣tte拥rL由ife俗!舰”皆的理念岭更深入菊人心，泛在有条着件的情敢况下，里上海城舱区其它水水泥平当屋面也伍应当用身绿色植盾物覆盖拾起来。遭5缝．赢“皇轻型屋旷顶绿化冶技盲术义”浆简介猫①采增加屋恨顶重量溪少（轻窑型）接本项目况技术只距在屋顶剖上增加贝重量小香于欠6蝴0府公踏斤竹/侮m收2影左右，靠不足水准泥遮阳找板重量慌的骆30寺%岛，也就马是说，喇只要能掠放水泥突遮阳板替的屋顶切都可以找采用。宿增加重榆量如此归之少，困原先没魄有考虑策过绿化甘的屋顶殃都可以书进行绿能化。岁②架施工简料便快速钞（简便滩）伙由于采最用的施轻工材料托少，施瓜工程序驾也不复笑杂，又加无须对逃屋顶进孤行特殊厘处理，触所以采御用本项诞目技术途的建设痕速度可扣以非常壳快，具挤有一夜章成景，扰立竿见甘影的效瓶果。庭③衡少养护滥管理（猪少管理恼）娃一次建引设后，沃可以在捆不浇水搜（特别冶是夏季交高温干尖旱季节屑也不用脏浇水）英，少修容剪、少湾施肥和豪少锄草文等管理威情况下淋，也能腹保持长翼年景观幻效果。辛如果稍暮加管理皱，景色侍会更美茄好。陵④福建设成骗本低廉掉（价廉绍）汽每平方任米建设依费舌10和0笔元左右绍，是一闸般屋顶乘绿化群（惠50告0闸元）哭的旷20祖%巾。测⑤砖技术成铸熟袖本项目中技术研弓究时间举已疮达示8逝年以上表，边研均究边完史善，边佛完善边虚推广使锯用。使购用面积悬已达北排京市屋工顶绿化杯总面积瓜的酸45程%终左右，慎已达上迷海市屋姨顶绿化隆总面积趋的志30饿%障左右。倦单上海迫市农业死科学院掩屋顶绿少化实验佛基地完称成的示宿范项目皇就有上袭海市铁潮路南站廉（面樱积盈1.夏2隙万谱m忆2包）、上著海市第肤五人民突医院（火面显积输2袭万层m脂2良）、上丰海市闵琴行区中客心医院抚（面伞积离1.搬5既万猾m该2链）、万供科七宝朋朗润园蛾（面吊积饰1.域3在万买m伟2絮）、杭敬州万科洒和苏州越万科（谣面业积低2.村5控万逃m胡2本）、苏霜州开发至区中（彼国）新隙（家坡呢）科技捡城（面央积颈1.深2梅万停m样2碰）等。析参考文兴献雷[1]狡赵定义国来匙唐鸣烤放拢据章正民恒，轻型奴屋顶绿奏化节能践降耗的谁定量分绑析裹[J惊]后，中国贿园艺文欠摘田，庭200浩9示，灾2羊2沃（路3订）虾：弊72-预74.严[2旋]暂赵定采国耕溪薛伟成鱼，轻型嚷屋顶绿畏化的节只电效殖果贤[J查]叛，上海极农业学盛报艰，好200泡8袭，帅2童4爹（阁1怜）宜：桂99-射101越.村[3]堤赵定饰国姑把薛伟成简，轻型呀屋顶绿老化的降只温效螺果必[J誓]支，上海处农业学翅报猫，陈200芹6惨，宅2殃2树（惯1棍）除：库53-骡55.桐歇[4宏]油陈宗英渔，日本葱的屋顶络绿化蚊[J]谷.巴北京：搂住宅产增业瓶，烤200过5,(逮2重、眠3微)毫：屯80摸-捷83.煎[5]卖赵