浅层遮挡式蓄水屋面蒸发隔热性能对比研究

【摘要】屋面作为建筑的主要围护结构,对建筑的能耗及顶层房间的热湿环境具有重要的影响。而蓄水屋面具有蓄积雨水、蒸发冷却隔热、调节城市地表洪水汇流、保护屋面结构、改善建筑环境、减缓城市热岛效应等优点,是降低建筑屋面能耗和改善建筑热湿环境问题的有效方法之一。本文在同一屋面区域建立了透水砖、反射板、漂浮植被、敞开式等7个不同构造模式的蓄水模块,并在同一自然气候条件下对其隔热性能及动态蒸发冷却特性进行测试,目的在于获得不同构造模式下屋面蓄水模块的隔热性能及蒸发冷却特性参数及其定量评价指标,摸清不同构造模式下蓄水屋面隔热模块存在的问题及缺点,为蓄水屋面隔热模块的构造优化及其工程应用提供基本的实验依据。实验测试日期为2013年7月22日至9月1日。选择测试期间内的连续晴天段的数据作为分析对象,对不同构造模式的蓄水模块的隔热性能、蒸发冷却特性及其与气象参数之间的关联性进行分析,并在此基础上建立了不同蓄水模块的热平衡方程,讨论分析了不同模块各热流分配特征,获得了不同模块的等效热阻。研究结果表明：与敞开式蓄水模块相比,遮挡式蓄水模块均具有良好的隔热效果,遮挡式蓄水模块底面平均温度在白天时段(08：00～18：00)比敞开式蓄水模块底面平均温度低3.3℃～5.5℃；7个测试模块中,敞开式蓄水模块底面温度波幅及峰谷差均为最大,分别为4.5℃和7.9℃；不同遮挡式蓄水模块底面温度的衰减比率为0.41～0.53；各模块底面温度最大值出现时刻均比室外空气温度最大值出现时刻有延迟,延迟时间最短的为敞开式蓄水模块(为80min),延迟时间最长的为厚砖模块(为460min)；对敞开式蓄水模块底面温度与室外气象参数(室外空气温度、室外相对湿度、太阳辐射强度)的关联性进行了分析,其回归公式的判定系数分别为0.94、0.96、0.82,反映出敞开式蓄水模块底面温度受室外气象参数的影响显著；蒸发特性方面：漂浮植被蓄水模块在白天时段的平均蒸发量最大,其值为3.41kg/day,蒸发热流占总吸收热流比例为38.8%；高反射板蓄水模块的蒸发热流占其总吸收热流比例为83.7%；各对比模块中,敞开式蓄水模块传热热流值最大,为12.7W/m2,漂浮植被蓄水模块的传热热流最小,为4.77W/m2；热工性能方面：各模块等效热阻分别为：厚砖蓄水模块2.51(m2.K)/W,薄砖蓄水模块2.43(m2.K)/W,高反射板蓄水模块4.02(m2.K)/W,低反射板蓄水模块3.90(m2.K)/W,带孔反射板蓄水模块3.03(m2.K)/W,漂浮植被蓄水模块3.50(m2.K)/W,敞开式蓄水模块2.01(m2.K)/W。通过上述实验测试对比分析,可以看出不同构造模式的蓄水模块其隔热特性表现存在较大差别。在隔热性能方面：低反射板模块的平均隔热性能最好,其底面平均温度为30.6℃,敞开式模块的平均隔热性能最差,其底面平均温度最高,为33.2℃；透水砖模块(模块1和模块2)对室外温度波的延迟性能最好,敞开式模块底面最高温度出现时刻约在13：00左右,而透水砖模块底面最高温度出现时刻比敞开式的延迟约300min；漂浮植被模块对室外温度波的衰减性能最好,其底面温度峰谷差(3.2℃)为各模块中最小,各模块底面温度峰谷差最大的是敞开式模块为7.9℃,其余模块底面温度的峰谷差比敞开式模块的低3.7℃～4.7℃。在蒸发特性方面：在白天时段水分日平均蒸发量最大的为漂浮植被模块,为6.25kg/day,其次为敞开式模块,为4.69kg/day,最小的为低反射板模块,为3.18kg/day。在热工性能方面：等效热阻最大的为高反射板模块,为4.02(m2.K)/W,等效热阻最小的为敞开式模块,为2.01(m2.K)/W,其余模块等效热阻比敞开式模块的大0.50(m2·K)/W～2.01(m2·K)/W。
【作者】古宇力；
【导师】杨晚生；
【作者基本信息】广东工业大学，市政工程，2014，硕士
【关键词】浅层蓄水；遮挡式蓄水屋面；隔热性能；蒸发冷却特性；对比实验；

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