立体绿化在建筑节能中的应用(共3113字)

摘要:立体绿化技术不仅具有隔热降温、缓解热岛效应、改善生态环境的功能，而且在降低空调能耗方面也起到了很好的作用。本文主要从建筑节能的角度综述分析立体绿化的应用。

关键词:立体绿化；建筑节能；热岛效应

随着我国经济的快速发展和人口的不断增长，能源不足与能耗较大之间的矛盾越发凸显。据有关统计，暖通空调能耗占总能耗的比例高达22.75%［1］。为了缓解能源短缺带来的一系列问题，国家提出建立资源节约型、环境友好型社会。发展绿色建筑就是这一理念的完美诠释。而立体绿化技术作为绿色建筑发展的一个重要组成部分，在以后的建筑节能中充当了一个非常重要的角色。

1立体绿化在国内外的研究现状

1．1国外立体绿化技术发展现状

新加坡、美国、德国等国家对立体绿化技术的大量研究证明在相同的辐射强度下，具有立体绿化的墙体表面的辐射温度更低，发射的长波辐射更少，有利于降低建筑能耗和缓解城市热岛效应。美国绿色建筑协会(USGBC)颁布的“美国绿色建筑评估体系”(LEED)，立体绿化可以增加LEED认证的分值，从而获得联邦、州级或者市政有关基金或者补贴等。

1．2国内立体绿化技术发展现状

我国自上世纪六十年代开始研究立体绿化及其建造技术，到2012年1月初，全国共评出353项绿色建筑评价标识项目，总建筑面积近3500万m2［3］。此外，我国学者也对立体绿化进行了大量的研究。1992年冯采芹著作《绿化环境效应研究》;2000年李龙梅著作《垂直绿化与墙面贴植新技术》;2003年张宝鑫著作《城市立体绿化》等等。随着2013年初，发改委、住建部颁布《绿色建筑行动方案》，绿色建筑的推广已经上升到国家战略。

2立体绿化在建筑中的应用及其作用

立体绿化是利用地面资源以外的其他空间进行绿地的方式，具有很大的灵活性，可根据不同类型的绿化方式选择不同种类的植物进行各种不同的构架。当前主要在屋顶、墙体、门庭、阳台、坡面等建筑设施上进行绿化。立体绿化不仅对人具有良好的心理效果，而且改善环境、净化空气、美化城市。特别在当前雾霾肆掠的情况下，绿色植被通过对雾霾颗粒过滤、吸附和杀菌，对降低雾霾有一定的作用。因此推广立体绿化，提高城市的自净能力，具有很积极的意义。

3立体绿化对建筑能耗的影响分析

利用立体绿化技术降低建筑能耗主要是通过降低空调能耗实现的。立体绿化对空调能耗的影响主要有三个方面:一是立体绿化通过改变建筑微气候环境来改变室外计算干球温度;二是立体绿化通过对太阳辐射的遮挡影响辐射换热;三是通过植被及其埋土部分增加了室内外空气间的传热热阻。

3．1立体绿化对建筑微气候环境的影响

按不稳定传热计算空气调节冷负荷，夏季计算日空调室外计算逐时温度可按照公式:tsh=twp+βΔtιΔtι=twg－twp0．52(4－1)式中tsh―――室外计算逐时温度(℃);tsh―――夏季空气调节室外计算日平均温度(℃);β―――室外温度逐时变化系数;Δtι―――夏季室外计算平均日较差;twg―――夏季空气调节室外计算干球温度(℃)。在炎热的夏季，室外干球温度twg主要受太阳辐射强度的影响，地面吸收太阳辐射热后通过对流换热、辐射换热的方式升高室外干球温度twg。与此同时，密集的建筑物、柏油路和水泥路面，将来自太阳的辐射热储存起来，然后向周围空气辐射，造成室外气温升高，形成热岛效应，进一步推动了室外干球温度twg的上升。对建筑进行立体绿化，覆盖在墙体以及屋顶表面的绿色植被受到太阳辐射后，根系从土壤中吸收水分，通过蒸腾作用的方式散发到空气中去。不仅增加了空气湿度，而且带走了建筑表面大量的热量，使建筑物周围的干球温度twg下降。

3．2立体绿化对太阳辐射的遮挡

建筑物的围护结构具有较强的蓄热能力，太阳辐射热传递到围护结构外表面贮藏起来。当这些物体表面的温度高于室内空气温度时，它们以对流换热的方式将贮存的热量散入室内，这种室内各物体表面的长波辐射过程是一个反复无穷次作用的过程，直到室内空气温度和各蓄热物体表面温度达到一致时，这种换热方式才停止。植物枝叶具有吸收和反射太阳光线的作用。相当于具有隔热性能的遮阳伞，通过吸收过滤太阳光线，避免了墙体直接暴晒在太阳下，减少了围护结构的瞬时得热量、蓄热量。同时瞬时冷负荷峰值发生延迟，避免了最强太阳辐射时刻与最大负荷时刻同时出现。在这些情况的综合作用下，空调房间单位时间冷负荷就减少，空调运行能耗降低。黄任在《广州地区立体绿化对建筑热环境及能耗影响研究》中对立体绿化墙体处的太阳辐射强度进行了一个测试。说明立体绿化对建筑物围护结构外表面所受到的太阳辐射有很强的遮挡、吸收效果。

3．3立体绿化对传热热阻的影响

式中K―――外墙或屋顶的传热系数［W/(m2•℃)］;h1―――外墙或屋顶与室外空气表面传热系数［W/(m2•K)］;h2―――围护结构内表面与室内空气的表面传热系数［W/(m2•℃)］;λ―――围护结构导热系数［W/(m•K)］;λ1―――立体绿化层导热系数［W/(m•K)］;δ―――围护结构厚度(mm);δ1―――立体绿化层厚度(mm)。普通围护结构的传热热阻为(4－2)式。与未进行立体绿化的普通围护结构相比，立体绿化的建筑外表面多了一层绿色植被覆盖和一层土壤层，在这里把其称作立体绿化层。由于立体绿化层的对流换热系数与混泥土的表面传热系数接近，可以忽略的变化。内表面的对流换热系数不变。立体绿化层相当于增加了一个导热热阻，可以由式(4－3)表示，空调房间单位时间冷负荷进一步降低。

4结论与建议

立体绿化作为建筑节能的一个新的发展方向，其具有的低碳、环保理念，以及很高的性价比，为推广普及带来了很大便利。但就目前中国能耗现状来看，还有一些技术问题有待进一步研究:(1)立体绿化对雾霾的影响程度以及作用原理还有待进一步研究;(2)立体绿化对空调的节能效率，以及不同地区实施立体绿化存在的干扰因素需要更深入的研究;(3)政府方面的政策扶持，相应规范需要进一步制定。

参考文献

［1］刘东．建筑环境与暖通空调节能［J］．节能技术，2001．

［2］黄任．广州地区立体绿化对建筑热环境及能耗影响研究［D］．广州大学，2013．

［3］张建国，谷立静．我国绿色建筑发展现状、挑战及政策建议［J］．中国能源，2012．

［4］许艳梅．南京丰盛商汇办公楼绿色建筑设计［J］．建筑科技，2014．

作者：潘旭丹 单位：广东省建筑设计研究院