屋頂綠化對建筑物內外溫度的影響

馮超意，田國行

（河南農業大學 林學院，河南 鄭州 450000）

屋頂綠化對建筑物內外溫度的影響

馮超意，田國行*

（河南農業大學 林學院，河南 鄭州 450000）

測定屋頂綠化前、后，室內、外溫度和室內、外天花板表面溫度，結果表明，屋頂綠化前室內天花板溫度遠大于室外溫度；屋頂綠化后，鋪裝點天花板溫度稍大于室外溫度，鋪設草坪點遠小于室外溫度；屋頂綠化后，室內溫差小于屋頂綠化前。說明天花板會因為外界光照而發熱，而屋頂綠化可以緩解這種現象，保護建筑壽命；保持室內溫度，降低控溫設備使用率，實現節能減排的功效。

屋頂綠化；溫度變化；隔熱保溫；節能

屋頂綠化通常也稱作屋頂花園、空中花園等，可以廣泛地理解為在各種建筑物、構筑物、城圍、橋梁 （立交橋）等的頂部、露臺、天臺、陽臺上進行造園，種植樹木花卉等。屋頂綠化可以改善城市環境，擴展城市綠化空間，增加城市綠化率，緩解城市用地緊張的問題，同時也能保護建筑物免受外界侵害、延長建筑壽命、減弱噪音、為人們提供娛樂空間等［1-4］。國內外有學者對屋頂花園建設技術以及屋頂花園植物選擇養護進行了相關研究［5-9］，并建立了實驗模型對屋頂綠化節能進行評價［10］，但對于屋頂綠化前、后建筑內、外溫度和頂層天花板表面溫度變化的研究尚未見報道。本文通過對天花板表面的溫度變化進行檢測，觀察屋頂綠化前后室內溫度變化與頂層溫度的關系，對屋頂綠化隔熱、儲熱效果進行探討，以期優化屋頂綠化的隔熱節能效果，為未來屋頂綠化設計規劃提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究以鄭州市隴海西路與西三環交叉口一座辦公樓為測量場地，本大樓坐北朝南，樓高6層，四周環境空曠不受周圍高樓遮擋。全天日照量充足，能夠為探討屋頂綠化對溫度變化的影響提供條件。將室內測量處設置為6樓北側之會議室，分別選取2個測試點。其上方6層大樓的頂樓為7樓的陽臺，即為室外測量處及外氣樓頂天花板溫度測量處 （圖1）。

圖1 會議室位置及內外測量處

1.2 方法

采用實地測量方式，于屋頂綠化前、后，使用手持紅外測溫儀、便攜式數字溫度表對室內、外溫度、室外屋頂頂層溫度、室內天花板表面溫度、室外植被覆蓋處溫度、室內植被覆蓋處溫度等進行測量 （圖2）。

圖2 測量點示意及現場照片

施工前進行3次測量記錄，施工完成后進行5次施工記錄，以短期連續觀測法進行實驗。同時記錄室外溫度、頂層室內溫度、室內天花板表面溫度及室外屋頂表面溫度，間隔30 m in記錄一次。

1.3 數據分析

本研究使用Excel 2007進行數據記錄，使用SPSS 2.0進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 屋頂前室內天花板表面溫度變化

屋頂綠化前，比較受光照后室外溫度與室內天花板溫度的差異可知，室內天花板溫度高于室外溫度 （圖3）。室外溫度由8：00開始隨著時間增高，在14：30達到最大值后開始降低，一天內最高溫度為38.7℃，最低溫度為29.3℃，溫差為9.4℃，平均溫度為34.1℃；室內天花板溫度呈現相似的規律，由8：00開始升高至最大值后降低，一天內最低溫度為27.7℃，最高溫度為50.6℃，溫差為22.9℃，溫差較大，平均溫度為41.7℃，遠大于室外溫度。

圖3 屋頂綠化前室內天花板溫度變化

2.2 屋頂綠化后室內天花板表面溫度變化比較屋頂綠化后不同覆蓋面天花板受光照后溫度變化差異可知，屋頂綠化后鋪裝點溫度大于室外溫度，鋪設草坪點室內天花板溫度低于室外溫度（圖4）。室外溫度由8：00開始隨著時間增高，在13：30達到最大值后開始降低，一天內最高溫度為31.6℃，最低溫度為22.7℃，溫差為8.9℃，平均溫度為27.7℃；鋪裝點室內天花板溫度受光照后由8：00開始隨著時間增高，在14：30達到最大值后開始降低，一天內最高溫度為34.5℃，最低溫度為23.6℃，溫差為10.9℃，平均溫度為29.6℃；鋪設草坪點室內天花板溫度受光后由8：00開始隨著時間增高，在14：30達到最大值后開始降低，一天內最高溫度為28.6℃，最低溫度為22.1℃，溫差為6.5℃，平均溫度為25.7℃，低于屋頂綠化前天花板溫度，也低于屋頂綠化后的鋪裝點天花板溫度。

圖4 屋頂綠化后室內天花板溫度變化

2.3 屋頂綠化前、后室內、外溫度差變化

屋頂綠化前、后室內、外溫度變化曲線相似，均隨時間溫度升高至最高點后開始下降 （圖5）。由于2次測量不在同一時間段，為消除環境差異，對屋頂綠化前、后室內、外溫度差變化進行比較。由試驗結果可知，屋頂綠化前室內、外溫度差較小，且曲線變化趨勢較為平坦，變化范圍為0.2～3.1℃，平均值為1.1℃；屋頂綠化后室內、外溫度差較大，曲線變化趨勢較屋頂綠化前大，變化范圍為0.1～5.2℃，平均值為2.6℃。

圖5 屋頂綠化前、后室內外溫度及溫度差變化

3 小結與討論

屋頂綠化前，室外溫度與室內天花板溫度隨時間的延長而升高。室內天花板表面溫度大于室外溫度可能是因為建筑物頂層吸收太陽輻射導致溫度升高，熱能通過頂層天花板直接傳導至室內天花板致使室內溫度升高。天花板吸收大量熱能會導致其受熱能侵害較大，降低建筑壽命。且夏季天花板溫度過高則需長時間開啟降溫設備，不利于節能減排。

屋頂綠化前，室內天花板溫度高于室外溫度；屋頂綠化后，室內天花板溫度低于室外溫度。所以，屋頂綠化具有隔熱效果，可保護建筑物頂層、天花板免受熱能侵害。鋪裝點室內天花板溫度比鋪設草坪點室內天花板溫度稍高，且鋪設草坪點的室內天花板溫度與室外溫度差和鋪裝點室內天花板溫度與室外溫度差相比較具有顯著性差異，說明鋪設草坪的隔熱效果更優。

屋頂綠化后，室內外溫度差值較大。屋頂綠化前，室內外溫度變化曲線相似，室內溫度略低，且室內、外溫度差值一直較小，天花板傳導熱能的同時吸收、貯存了一定量的熱能，但天花板吸收熱能量度較小，且量度有限，維持在一個恒定的范圍。屋頂綠化后室外溫度隨時間延長先升高后降低，與太陽輻射熱能大小變化一致；室內溫度隨時間延長有小幅度緩慢升高后緩慢下降，一天內溫度變化不明顯，說明屋頂綠化有明顯的隔熱效果，對建筑有較好的保護作用。屋頂綠化后室內外溫差變化較屋頂綠化前大，說明建筑物頂層天花板經屋頂綠化后吸收的熱能增多，在夏天有利于阻隔外部熱環境，降低室內溫度，減少空調等降溫電器的使用，節省能源；且在吸收熱能后，室內溫度沒有明顯降低，說明屋頂綠化層還能貯存一定的熱量，在冬季有利于保持室內溫度，減少取暖電器的使用，節省煤、電等能源的消耗。

［1］ 陳輝，任瑁，杜忠.屋頂綠化的功能及國內外發展狀況［J］.環境科學與管理，2007，32（2）：162-165.

［2］ 邢棟.城市屋頂綠化生態功能淺析 ［J］.中國環保產業，2009（4）：46-50.

［3］ 趙志剛，岳明.城市屋頂花園的建設與效應 ［J］.科技情報開發與經濟，2005，15（15）：165-167.

［4］ 楊章慶.建筑第五面：屋頂花園 ［J］.科技信息，2009（7）：359.

［5］ 劉加平.寒冷地區建筑屋頂生態設計 ［D］.西安：西安建筑科技大學，2005：2-4.

［6］ 駱高遠.城市 “屋頂花園”對城市氣候影響方法研究［J］.長江流域資源與環境，2001，10（4）：373-379.

［7］ 唐鳴放，王東，鄭開麗.山地城市綠化與熱環境 ［J］.重慶建筑大學學報，2006（4）：1-3.

［8］ 桂智剛，閆增峰.建筑綠化與建筑節能 ［J］.山西建筑，2007（11）：250-251.

［9］ 王慶.屋頂花園設計與適宜技術 ［D］.重慶：重慶大學，2007.

［10］ 唐鳴放，鄭澍奎，楊真靜，等.屋頂綠化節能熱工評價［J］.土木建筑與環境工程，2010，32（2）：87-90.

（責任編輯：張 韻）

S 731

A

0528-9017（2015）04-0502-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20150420

2015-02-06

馮超意 （1987-），男，河南鄭州人，碩士研究生，研究方向為建筑設計及其理論。E-mail：529179769@qq.com

田國行，男，河南封丘人，教授，博士生導師。

文獻著錄格式：馮超意，田國行.屋頂綠化對建筑物內外溫度的影響 ［J］.浙江農業科學，2015，56（4）：502-504.