夏热冬暖地区既有建筑屋面绿化改善室内环境效果测试分析

苏浩，丁云飞，王剑平，雷峥嵘，刘燕妮（广州大学 土木工程学院，广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室，广东 广州　510006）



夏热冬暖地区既有建筑屋面绿化改善室内环境效果测试分析

苏浩，丁云飞，王剑平，雷峥嵘，刘燕妮
（广州大学 土木工程学院，广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室，广东 广州510006）

屋面绿化是常用的建筑节能措施。对夏热冬暖地区某图书馆的屋面绿化效果实测与分析，研究屋面绿化改善室内环境的实际效果。结果显示，10月份中午12：00植物表面温度比未绿化屋面低7.8℃；种植模块箱底温度比未绿化屋面最大可降低23.1℃。屋面绿化对改善楼板外表面温度，减少烘烤感效果显著。当未绿化屋面昼夜温差最大为25.1℃时，绿化屋面9：00～18：00内表面温度维持在26℃左右，说明屋面绿化能够很好地稳定楼板内表面温度。

屋面绿化；夏热冬暖地区；实测分析；屋面温度

0　引言

夏热冬暖地区为亚热带湿润季风气候，夏季长，冬季短，太阳辐射强［1］。提高建筑围护结构热工性能，改善室内热环境，降低建筑能耗是迫切需要解决的问题［2］。

建筑屋面绿化是以建筑物、构筑物顶部为载体，以植物为主体进行配置，不占用自然土壤的绿化方式，具有良好的节能减排效益［3］。屋面绿化可以大幅度提高屋顶的隔热性能，改善室内环境，减少空调能耗［3-5］。赵定国和薛伟成［6］报道夏季高温时段绿化屋面比裸屋面温度降低20℃以上，降低室内温度2℃左右。

本文在对广州大学图书馆的屋顶绿化工程进行现场实测的基础上，对其应用效果进行评价。

1　实验

1.1项目简介

广州大学图书馆，主体高度31.5 m，总面积为46 744 m2，共5层，于2005年竣工投入使用。图1是建筑鸟瞰图。建筑屋顶面积约为6200 m2。本次屋顶净绿化面积4200 m2，另设步道552 m2，如图2所示。

图1 图书馆鸟瞰图

图2 屋顶绿化布置

1.2屋面结构与绿化形式

图书馆原屋顶的建筑结构如下：

结构自防水混凝土层：钢筋混凝土现浇屋面板。

找坡层：水泥陶粒建筑找坡。

找平层：15 mm厚1∶3水泥砂浆抹平。

柔性防水层：1.2 mm厚SW-JS聚合物水泥基防水涂料。

隔热层：30 mm厚硬泡聚氨酯。

刚性防水层：40 mm厚C20细石钢筋混凝土。

面层：5 mm厚聚合物水泥砂浆，铺浅色地砖，设半缝内嵌耐候胶。

本工程所采用的屋面绿化植物为佛甲草，种植的方式为模块式预制箱式种植，如图3所示。

图3 模块式绿化箱示意

1.3测试方案

测试时间为2015年10月15日、16日、19日和20日。为了对图书馆屋面绿化改造后的效果进行全面评价，本次现场测试的主要内容包括：绿化植物表面温度、植物土壤层温度、绿化屋面内表面温度，为了进行效果对比，还对屋面未绿化部分的外表面温度、内表面温度进行了测试。使用土壤温湿度记录仪进行土壤温度和屋面温度的采集，测点布置如图4所示。

图4　土壤温度探头布置点示意

为了直观地表现绿化屋面与非绿化屋面温度的差异，采用热红外成像仪（FLUKE TiR1）测试屋面表面温度。屋面的内表面温度采用红外测温仪（testo 830-T1）测量。

2　屋面绿化测试结果与分析

2.1绿化层温度变化（见图5、图6）

图5　15日、16日屋面温度变化曲线

图6　19日、20日屋面温度变化曲线

如图5和图6可见，种植模块箱底温度波幅小，温度维持在（22±2）℃，而未绿化屋面的温度波幅大，15日、16日温度在21.5～46.6℃，19日、20日温度在22.2～43.7℃。种植模块箱底的温度与未绿化屋面温度最大相差23.1℃。随着种植模块箱底温度、土壤温度、绿叶层中间温度到距植物表面1 m处空气温度逐渐升高，温度的波幅也越大。通过对不同位置温度峰值的分析，可以发现相对于未绿化屋面，绿叶层、土壤和种植模块箱底的温度峰值逐层都有温度延迟现象，种植模块箱底的温度峰值比未绿化屋面的峰值温度延迟了约3 h。通过以上分析可知，屋面绿化在减小温度波动和降低屋面温度效果显著。

2.2绿化屋面植物表面与未绿化屋面温度变化

分别选取15日和16日中午12：00非绿化屋面、绿化屋面的热红外图像，见图7、图8。

图7　15日中午红外成像图

图8　16日中午红外成像图

由图7、图8可见，15日中午12：00时，非绿化的屋面最高温度为53.5℃，绿化的植物表面温度最高为45.7℃，相差7.8℃；16日，非绿化屋面最高温度为55.3℃，绿化植物表面温度最高为48.2℃，相差7.1℃。

2.3绿化屋面与未绿化屋面内表面温度分布

图9分别给出了15日、16日、19日和20日屋面内表面的温度变化曲线。

由于绿化屋顶内表面温度测试房间是机房，出现测试的绿化内表面温度比种植模块箱底温度高的现象。由图9可以看出，绿化屋面对应的屋顶内表面的温度比较稳定，全天均维持在26℃左右，而非绿化屋面对应的屋顶内表面的温度变化幅度很大，从9：00～18：00温度一直呈上升趋势，最高达到33℃。与室外空气温度变化相比，可以发现未绿化屋面内表面的温度随着室外温度的升高而升高，当室外空气温度降低时，未

图9　15日、16日、19日和20日屋面内表面温度曲线

绿化屋面内表面温度并没有随之降低，表现出延迟性。图9 （c）、（d）中非绿化屋面内表面的温度出现比绿化屋面内表面温度低的情况，根据室外温度检测，发现在19日和20日早上的室外温度要比15日和16日相同时刻室外温度高1～2℃。

3　结语

采用屋面绿化，能够有效地降低屋面外表面的温度。通过测试可以发现，屋面绿化种植模块箱底的温度始终维持在（22±2）℃。相对于未绿化屋面而言，温度最大能降低23.1℃。而且屋面绿化能够保持屋面内表面的温度基本恒定，采用了绿化的屋面内表面的温度维持在26℃左右，而非绿化屋面内表面的温度则在测试时段（9：00～18：00）内一直升高，最高达33℃。屋面绿化不仅降低室内空调负荷，而且屋顶温度下降可降低人体与屋顶热辐射，从而改善人体热舒适度。

［1］JGJ 75—2003，夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准［S］.

［2］罗志强，刘刚.夏热冬暖地区轻型绿化屋面隔热性能研究［J］.建筑节能，2009（9）：50-55.

［3］曾宪纯，邢艳艳，王立，等.既有建筑屋面隔热绿化应用技术研究［J］.浙江建筑，2011（2）：46-49.

［4］赵定国，薛伟成.轻型屋顶绿化的节电效果［J］.上海农业学报，2008，24（1）：99-101.

［5］陈宗美.日本的屋顶绿化［J］.住宅产业，2005（Z1）：81-84.

［6］赵定国，薛伟成.轻型屋顶绿化的降温效果［J］.上海农业学报，2006，22（1）：53-55.

Test and analysis of green roof effectiveness in hot summer and warm winter zone

SU Hao，DING Yunfei，WANG Jianping，LEI Zhengrong，LIU Yanni
（School of Civil Engineering，Guangzhou University，Guangdong Provincial Key Laboratory of Building Energy Conservation and Application Technology，Guangzhou 510006，China）

Light green roof is a common building energy conservation measure.The author measured and analyzed the effectiveness of light green roof of a library in hot summer and warm winter zone and studied the actual effect of green roof in improving the indoor environment.The test results show that the plant surface temperature can be reduced by 7.8℃ and planting module bottom temperature can be reduced by 23.1℃ than the temperature of non-green roof at 12：00 in October.Green roof has a good effect of reducing the floor surface temperature and the baking feeling.When the maximum temperature difference of non-green roof between day and night is 25.1℃，the inner surface temperature of green roof is maintained at about 26℃ during 9：00～18：00.This proves that green roof also can make the roof inner surface temperature stable.

green roof，hot summer and warm winter zone，test and analysis，roof temperature

TU55+1.1

A

1001-702X（2016）06-0092-03

广东省重大科技专项（2013A011404005）

2015-12-07

苏浩，男，1990年生，四川都江堰人，硕士研究生。通讯作者：丁云飞，E-mail：dingyf@126.com。