长沙屋顶绿化节能效能评价

庄志勇,王春梅，黄国林

（湖南省园艺研究所，湖南 长沙 410125）

摘要：屋顶绿化的建设在现代城市的发展中不可或缺，为建筑起到绿色、节能的作用。但在屋顶绿化环保功能效能研究方面比较少，通过比较试验法评估了轻型屋顶绿化和屋顶花园的节能降温增湿效应。对屋顶绿化新技术节能效能做出正确的评价。

关键词：屋顶绿化；节能效能；评价

Evaluation of Changsha green roof energy saving efficiency

Zhiyong Zhuang， Chunmei Wang， Guolin Huang

（Hunan Province Institute of Horticulture， Hunan Changsha 410125）

Abstract: the construction of roof greening is an important part in the development of modern cities, to green, energy-saving effect for building.But in the study of environmental protection function of effectiveness of roof greening is less, by comparing the test method to assess the energy saving light roof greening and Roof garden, cooling and humidifying effect. Make a correct evaluation on the roof greening of new technologyenergy-saving efficiency.

Keywords: green roof； energy saving effectiveness；evaluation；

屋顶绿化是目前城市发展越来越多的绿化形式，它的作用大家都知道。但如何量化，如何用试验数据告诉大家来进一步提高认识，更加重视,还有很多的工作要做。比如夏季降低楼底室内多少温度，减少多少空调能耗，对减轻城市＂热岛效应＂起了多大作用。又比如在通过屋顶绿化中的土壤层或基质层储存雨水，使城市雨水径流变得缓和,减轻雨水排水管压力，延长屋顶的使用寿命方面的具体表现。试验通过在长沙城市的屋顶做对比试验，记录和试验分析，得出夏天屋顶绿化节能效能比较评价。

1 材料与方法

1.1试验地概况

屋顶绿化试验设在湖南省长沙市芙蓉区和经济技术开发区两处地方，此两地段毗邻，地处东经113°01'24"～113°08'40"、北纬28°12'11"～28°17'42"之间。气候属典型的亚热带季风性湿润气候，温暖潮湿、四季分明、春夏多雨、暑热期长、秋冬多旱、低温期短。每年平均气温17.1℃，每年的平均降水量为1296毫米。试验屋顶为10层楼顶和6楼裙楼楼顶。试验时间：2012年4月1日～2013年3月31日。

1.2试验材料情况

屋顶绿化为花园式复合型多层次植物景观绿化，乔、灌、草结合，建造完已有2年，养护好，植物生长健壮，屋顶的植物覆盖率为75.6%。未绿化的屋顶外表面是做过柔性防水和刚性防水的裸露屋顶。

1.3试验设计与方法

在4个不同的地方（A、B、C、D 4个试验点）选取比较好的屋顶绿化进行温度测量，测量的位置和高度相对一致。在同一时间春、夏、秋、冬四季绿化屋顶外表面和裸屋顶外表面温度、湿度、辐射进行测定。温度测量点 ：顶层裸屋顶外表面、顶层裸屋顶内表面、遮阳板下屋顶外表面、遮阳板下屋顶内表面、绿化层下屋顶外表面、绿化层下屋顶内表面、正常室外空气温度。室外温度测得的是地面上那一层空气的温度，而不是地面温度，离地30厘米的位置。室内的数据测量为距屋顶100厘米处。温度记录时间每天从早晨6点到下午18点每小时正点测量并记录数据一次，共12次。应用比较研究法评估了屋顶绿化的节能降温增湿效应。试验仪器采用热电偶温度传感器和惠普数据采集仪。

2结果与分析

2.1长沙城区屋顶与地面的主要气象因素对比评价

对长沙城区屋顶和地面温度日变化方面的研究主要是为筛选屋顶绿化植物奠定基础。通过对地面和屋顶主要气象因素的观测，结果发现除夏季外，其他三个季节的差异性不显著。因此我们对两种环境的夏季气象指标进行比较，具体观测结果见图1～3。

从图1中可以看出，楼顶和地面温度随着时间的变化均呈上升——下降的趋势，楼顶温度升高和下降的速度都较快，地面变化平缓。楼顶在12:00～13:00间温度达到最高值50℃，比6:00高22℃，地面温度在13:30左右达到最高值38℃，比6:00高10℃。屋顶与地面中午最大温差达12℃。从图2中可以看出，楼顶和地面相对湿度变化呈“U”型分布，楼顶相对湿度下降较快，变化范围为22%～81%，在13:00～14:00相对湿度达到最小值22%，比6:00下降59％；地面变化范围为30%～82%，在15:00左右相对湿度达到最小值30%，比6:00下降52％。从图3中可以看出，楼顶与地面太阳辐射强度呈上升——下降趋势，均在13:00～14:00间达到最高值，差别不明显，但整体上楼顶的太阳辐射要高于地面。

本试验仅是分别在四个季节的某一时段对屋顶和地面两种环境的基本气象指标进行了观测和比较，还不能很好地说明两种环境的动态变化规律，但是通过研究发现屋顶和地面在春、秋和冬季三个季节的温度、湿度、太阳辐射强度变化差异性不显著，夏季差异最大，其中在夏季晴朗天气楼顶和地面中午温度差异达到12℃。

2.2、绿化与未绿化的屋顶外表面温度的差异

从表3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％～9％，冬季高8％。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9％。绿化屋顶外表面温度体现出“冬暖夏凉”现象。

表3 不同季节不同屋顶外表面温度差异

2.3 绿化与未绿化的屋顶内表面温度的差异

从表4可见，绿化屋顶内表面温度与裸屋顶内表面温度比春、夏、秋三季低12％左右，冬季要高22％。其与遮阳板屋顶内表面温度相比基本相同，略有差异，夏、秋二季低1％～2％，春季相同，冬季高8％。绿化屋顶内表面温度冬暖夏凉，效果比遮阳板屋顶略胜一筹。同时裸露屋顶内表面温度表现出冬季明显低于其他两种屋顶，夏季高于其他两种屋顶的趋势。水泥遮阳板屋顶内表面温度与绿化屋顶的差异不大，但表现出比绿化屋顶波动大的情况。绿化屋顶内表面温度在夏、秋、春三季平稳且最低，冬季却有升高，反映出绿化屋顶确有冬暖夏凉之效。

表4 不同屋顶结构内表面温度差异

2.4 夏天屋顶绿化节能效能比较评价

应用比较研究法评估了屋顶绿化的节能降温增湿效应。观测结果表明：冬天保暖升温效果显著，冬季裸屋顶外表面温度围绕遮阳板屋顶外表面温度起伏，而遮阳板屋顶外表面温度围绕绿化屋顶外表面温度起伏；绿化屋顶外表面温度高于遮阳板屋顶，遮阳板屋顶高于裸屋顶的趋势。屋顶绿化后室内冬季气温平均增温近2.3℃，其地面和室内的温度也略有提高，冬天保暖升温效果显著。

夏季屋顶绿化隔热和缩小冷热温差的作用明显：绿化后屋顶温度的变化比较平稳，温差在2.0℃左右；相同时间内观测记载的裸露屋面温度大幅度上下波动，酷热夏天裸露温差高达13-20℃，而寒冷的冬天也高达10℃左右。由此可见，屋顶绿化能起到显著的隔热作用，使居室冬暖夏凉，大大缓解了屋顶冷热冲击，从而延长了屋顶保护层的使用寿命。

从表5看出，绿化屋顶和裸露屋顶在夏季高温时期与观测的地面温度平均值做比较，绿化区比裸露屋顶平均温度降低6℃；裸露屋顶的屋顶地面温度最高高达50.5℃，而绿化屋顶地温只有35.4℃，使楼顶屋面温度降低近15.1℃。绿化屋顶对应屋顶的室内温度平均降低1.5℃。屋顶绿化区空气湿度增加3%左右。炎热夏天屋顶绿化后能降低屋面温度，提高空气湿度。

表5  炎热夏天观测主要数据对比分析
观 测 项 目 区 别 月 份		实 测 温 湿 度				地 温					室温（14时）
		气 温		相对湿度		地面温度			10厘米地温		室内温度	棚顶温度
		08	14	08	14	08	14	日最高	08	14
六月	屋顶绿化	24.6	27.8	80.6	68.3	24.8	28.9	33.7	24.4	26.2	26.1	28.6
	裸露屋顶	24.7	28.8	77.0	68.7	28.7	34.8	39.5			27.4	28.9
	相差值	-0.1	-1.0	+3.6	-0.5	-3.9	-5.8	-5.9			-1.3	-0.3
七月	屋顶绿化	29.2	33.4	78.4	60.1	28.5	35.2	40.6	28.7	30.8	30.6	30.1
	裸露屋顶	28.9	33.1	77.0	60.7	34.4	42.6	47.5			32.4	31.1
	相差值	+0.3	+0.3	+1.4	-0.6	-5.9	-7.6	-6.9			-1.8	-1.1
八月	屋顶绿化	28.5	32.6	84.9	74.6	29.3	36.2	42.1	28.5	30.9	29.0
	裸露屋顶	28.3	32.0	84.2	75.4	33.8	40.8	43.6			30.5
	相差值	+0.2	+0.6	+0.7	-0.8	-4.5	-4.6	-1.5			-1.5

3 结论与讨论

屋顶绿化分为简单轻型屋顶绿化和花园式屋顶绿化以及介于两者之间的类型，不论哪种类型都将在长沙未来绿化中具有广阔的发展前景，其具有夏天降温、冬天保温、增湿、美化环境、净化空气、降低噪音、提高城市蓄排水功能和缓解热岛效应等作用,而且还具有丰富城市立体景观、改善建筑物环境小气候,提高建筑物防水层使用寿命、节约能源等作用。如何更好的掌握屋顶环境相对于地面环境的变化及其规律、以及如何解决和利用好这些变化是今后发展屋顶绿化面临的首要问题。

参考文献：

[1]  江洪涛，程彬彬. 屋顶绿化节能降耗的定量分析.上海农业网，2010-03-11.

作者简介：庄志勇（1975年 9月生），男，长沙县人，职称：副研究员，主要从事园林工程、花卉研究工作。