屋顶绿化与太阳能集热结合系统在平屋顶应用的研究.doc

屋顶绿化与太阳能集热结合系统在平屋顶应用的研究本文的研究对象为平屋顶绿化与太阳能集热系统,本文的目的是研究平屋顶绿化及太阳能集热结合系统的建模及不同结合方式在不同气候地区的应用效果。首先,本文将研究对象,即屋顶绿化与太阳能集热系统,划分为两类:层叠排布式与分布排布式。在此基础上,分别对不同类型系统建立了各自的能量平衡方程。其次,针对屋顶绿化的研究中目前存在的问题,本文提出了季节性变化叶面积指数的计算方法。大多数研究者使用恒定叶面积指数进行短时间的模拟。几乎没有相关文献考虑到变化叶面积指数,屋顶绿化模型的长期模拟也较少。实际情况中,叶面积指数是一个季节性变化的参数,不合理的设定会对屋顶绿化模型的模拟的精度带来影响。本文引入了季节性变化叶面积指数方程以解决该问题,并参照植物三基点温度,对寒带、温带、热带(亚热带)等不同气候带的植物温度范围选取提供了建议。通过与实验测试结果的比较,发现该改进方程有较好的精确性。接着,本文将季节性变化叶面积指数方程引入屋顶绿化模型,并进行验证分析。首先通过模拟数据与实验测试数据中的土壤表面温度进行对比,验证了模型的准确性;而后利用季节性变化叶面积指数屋顶绿化模型对上海地区某二层建筑进行了模拟。通过与原采用恒定叶面积指数的屋顶绿化模拟结果相比,发现季节性变化叶面积指数在屋顶绿化长期模拟中更适合。最后,针对屋顶绿化与太阳能集热系统,为了得到不同气候地区的建筑采用不同类型系统的能耗效果,本文结合上述屋顶绿化模型对系统进行了模拟,并在模拟中使用了上述季节性变化叶面积指数。模拟分别从屋顶类型及气候类型的角度开展。屋顶类型按照形式不同分为五类,气候类型的选择依据了中国五大不同气候类型。对五个地区五种屋顶类型模拟后,笔者发现不同气候下的城市建筑使用不同类型的屋顶时其能耗有明显区别。使用绿化屋顶或层叠排布式屋顶的建筑与带有普通屋顶的建筑相比,供暖负荷得到大幅度降低。适当增加屋顶的绿化面积有助于建筑供暖负荷的降低。在各地均表现为普通屋顶带来最高能耗;最节能的布置方式则有区域性不同,夏热冬暖地区(海口)为层叠排布式屋顶,其余地区为绿化屋顶。