种植屋面的全年热效应及分项热作用研究

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1、种植屋面的全年热效应及分项热作用研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：戚奔指导教师：白雪莲教授专业：供热、供燃气、通风及空调工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年五月ResearchonthermalperformanceofthewholeyearandthermaleffectofgreenroofAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’DegreeofEngineeringByQiBenSupervis

2、edbyProf.BaiXuelianSpecialty：Heating,Gassing,VentilationandAir-conditioningEngineeringCollegeofUrbanConstruction&EnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要种植屋面可以大大提高城市绿地覆盖率，是解决现代城市中各种综合性问题的有效方法。以往针对种植屋面热工性能的实测研究中，证明了种植屋面在夏季有明显的隔热降温效果，但是这些研究中通过温度降低值和热流减少量

3、并不能全面描述种植屋面的性能。同时，大多数关于种植屋面的传热传质理论研究中未考虑基质层蓄热和基质层热物性变化。本文从分项热作用的角度将种植屋面的传热过程分解并进行量化分析，希望通过全年的热流分析能对种植屋面的热工性能全面深入地了解。本文提出了适合于简单式种植屋面的空气--冠层--冠层与基质层间的空气--基质层的模型，分析并确定了以往研究中的冠层热作用的计算公式，把各个热作用受影响的因素和计算公式中的假定条件进行比较。根据不同公式的适用性，给出了适合重庆地区佛甲草种植模块的分项热作用计算公式和参数。文中建立适用种植屋面基质层的传热传质模型，模型中准确地描述基质层水分和

4、蒸腾蒸发的相互影响，然后用实例计算验证了该模型的适用性。文中还采用瞬时蓄放热量描述基质层的蓄热特性，发现基质层的蓄热是不可忽略的。本文对模块化种植屋面冬春夏三季进行了测试，从全年的角度来评价种植屋面的热效应并且通过热流分析解释了产生热效应的原因。冬季晴天植物冠层对屋面得热有不利影响，原因是冠层与天空之间的长波辐射、潜热换热和对流换热消耗了冠层的得热。冬季和春季的阴天，种植屋面的热效应不明显，从各项热作用来看数值也相对较小。春季的晴天种植屋面降低太阳辐射得热效果明显，在上午长波辐射和对流换热起到主要散热作用；下午潜热换热和长波辐射起到主要的散热作用。种植屋面在夏季的阴

5、天和晴天都有明显的隔热降温作用，因为冠层的潜热换热，光合作用和长波辐射换热起到了主要的散热作用。通过比较白天的热流平均值，找出了各分项热作用的相对大小，进而可以知道热作用在换热过程中的主次关系。文中还研究了各分项热作用的动态变化规律。根据热作用的研究提出了评价种植屋面冠层的三个参数：遮阳系数、冠层温度和基质层表面温度。本文通过理论分析、数值模拟和实测，建立了种植屋面热作用的研究方法，探索了模块化种植屋面各项热作用的变化规律。虽然本文对某一实例进行分析，但是研究种植屋面传热过程的方法可以适用于其他种植屋面。同时本文为研究重庆市的模块化种植屋面传热研究奠定了基础，在实际

6、工程中可以作为参考。关键词：种植屋面，全年热效应，分项热作用，热流分析I英文摘要ABSTRACTGreenroofscangreatlyimprovegreencoveragerateofthecity.Itistheeffectivemethodtosolvethevariouscomprehensiveproblemofmoderncity.Manystudiesforgreenroofs’thermalperformanceprovedthatthegreenroofhasobviouseffectofheatinsulationandcoolinginthe

7、summer.ButItcannotfullydescribetheperformanceonlythroughthetemperaturelowervalueandheatlossofofgreenroofs;Fortheoreticalstudyoftheheatandmasstransferofgreenroof,heatstorageandthechangesofthermalandphysicalpropertiesarenotconsidered;Sothispaperfromtheperspectiveofthermaleffectwillbehe