屋顶绿化对建筑物内外温度的影响

冯超意，田国行

（河南农业大学 林学院，河南 郑州 450000）

屋顶绿化对建筑物内外温度的影响

冯超意，田国行*

（河南农业大学 林学院，河南 郑州 450000）

测定屋顶绿化前、后，室内、外温度和室内、外天花板表面温度，结果表明，屋顶绿化前室内天花板温度远大于室外温度；屋顶绿化后，铺装点天花板温度稍大于室外温度，铺设草坪点远小于室外温度；屋顶绿化后，室内温差小于屋顶绿化前。说明天花板会因为外界光照而发热，而屋顶绿化可以缓解这种现象，保护建筑寿命；保持室内温度，降低控温设备使用率，实现节能减排的功效。

屋顶绿化；温度变化；隔热保温；节能

屋顶绿化通常也称作屋顶花园、空中花园等，可以广泛地理解为在各种建筑物、构筑物、城围、桥梁 （立交桥）等的顶部、露台、天台、阳台上进行造园，种植树木花卉等。屋顶绿化可以改善城市环境，扩展城市绿化空间，增加城市绿化率，缓解城市用地紧张的问题，同时也能保护建筑物免受外界侵害、延长建筑寿命、减弱噪音、为人们提供娱乐空间等［1-4］。国内外有学者对屋顶花园建设技术以及屋顶花园植物选择养护进行了相关研究［5-9］，并建立了实验模型对屋顶绿化节能进行评价［10］，但对于屋顶绿化前、后建筑内、外温度和顶层天花板表面温度变化的研究尚未见报道。本文通过对天花板表面的温度变化进行检测，观察屋顶绿化前后室内温度变化与顶层温度的关系，对屋顶绿化隔热、储热效果进行探讨，以期优化屋顶绿化的隔热节能效果，为未来屋顶绿化设计规划提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本研究以郑州市陇海西路与西三环交叉口一座办公楼为测量场地，本大楼坐北朝南，楼高6层，四周环境空旷不受周围高楼遮挡。全天日照量充足，能够为探讨屋顶绿化对温度变化的影响提供条件。将室内测量处设置为6楼北侧之会议室，分别选取2个测试点。其上方6层大楼的顶楼为7楼的阳台，即为室外测量处及外气楼顶天花板温度测量处 （图1）。

图1 会议室位置及内外测量处

1.2 方法

采用实地测量方式，于屋顶绿化前、后，使用手持红外测温仪、便携式数字温度表对室内、外温度、室外屋顶顶层温度、室内天花板表面温度、室外植被覆盖处温度、室内植被覆盖处温度等进行测量 （图2）。

图2 测量点示意及现场照片

施工前进行3次测量记录，施工完成后进行5次施工记录，以短期连续观测法进行实验。同时记录室外温度、顶层室内温度、室内天花板表面温度及室外屋顶表面温度，间隔30 m in记录一次。

1.3 数据分析

本研究使用Excel 2007进行数据记录，使用SPSS 2.0进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 屋顶前室内天花板表面温度变化

屋顶绿化前，比较受光照后室外温度与室内天花板温度的差异可知，室内天花板温度高于室外温度 （图3）。室外温度由8：00开始随着时间增高，在14：30达到最大值后开始降低，一天内最高温度为38.7℃，最低温度为29.3℃，温差为9.4℃，平均温度为34.1℃；室内天花板温度呈现相似的规律，由8：00开始升高至最大值后降低，一天内最低温度为27.7℃，最高温度为50.6℃，温差为22.9℃，温差较大，平均温度为41.7℃，远大于室外温度。

图3 屋顶绿化前室内天花板温度变化

2.2 屋顶绿化后室内天花板表面温度变化比较屋顶绿化后不同覆盖面天花板受光照后温度变化差异可知，屋顶绿化后铺装点温度大于室外温度，铺设草坪点室内天花板温度低于室外温度（图4）。室外温度由8：00开始随着时间增高，在13：30达到最大值后开始降低，一天内最高温度为31.6℃，最低温度为22.7℃，温差为8.9℃，平均温度为27.7℃；铺装点室内天花板温度受光照后由8：00开始随着时间增高，在14：30达到最大值后开始降低，一天内最高温度为34.5℃，最低温度为23.6℃，温差为10.9℃，平均温度为29.6℃；铺设草坪点室内天花板温度受光后由8：00开始随着时间增高，在14：30达到最大值后开始降低，一天内最高温度为28.6℃，最低温度为22.1℃，温差为6.5℃，平均温度为25.7℃，低于屋顶绿化前天花板温度，也低于屋顶绿化后的铺装点天花板温度。

图4 屋顶绿化后室内天花板温度变化

2.3 屋顶绿化前、后室内、外温度差变化

屋顶绿化前、后室内、外温度变化曲线相似，均随时间温度升高至最高点后开始下降 （图5）。由于2次测量不在同一时间段，为消除环境差异，对屋顶绿化前、后室内、外温度差变化进行比较。由试验结果可知，屋顶绿化前室内、外温度差较小，且曲线变化趋势较为平坦，变化范围为0.2～3.1℃，平均值为1.1℃；屋顶绿化后室内、外温度差较大，曲线变化趋势较屋顶绿化前大，变化范围为0.1～5.2℃，平均值为2.6℃。

图5 屋顶绿化前、后室内外温度及温度差变化

3 小结与讨论

屋顶绿化前，室外温度与室内天花板温度随时间的延长而升高。室内天花板表面温度大于室外温度可能是因为建筑物顶层吸收太阳辐射导致温度升高，热能通过顶层天花板直接传导至室内天花板致使室内温度升高。天花板吸收大量热能会导致其受热能侵害较大，降低建筑寿命。且夏季天花板温度过高则需长时间开启降温设备，不利于节能减排。

屋顶绿化前，室内天花板温度高于室外温度；屋顶绿化后，室内天花板温度低于室外温度。所以，屋顶绿化具有隔热效果，可保护建筑物顶层、天花板免受热能侵害。铺装点室内天花板温度比铺设草坪点室内天花板温度稍高，且铺设草坪点的室内天花板温度与室外温度差和铺装点室内天花板温度与室外温度差相比较具有显著性差异，说明铺设草坪的隔热效果更优。

屋顶绿化后，室内外温度差值较大。屋顶绿化前，室内外温度变化曲线相似，室内温度略低，且室内、外温度差值一直较小，天花板传导热能的同时吸收、贮存了一定量的热能，但天花板吸收热能量度较小，且量度有限，维持在一个恒定的范围。屋顶绿化后室外温度随时间延长先升高后降低，与太阳辐射热能大小变化一致；室内温度随时间延长有小幅度缓慢升高后缓慢下降，一天内温度变化不明显，说明屋顶绿化有明显的隔热效果，对建筑有较好的保护作用。屋顶绿化后室内外温差变化较屋顶绿化前大，说明建筑物顶层天花板经屋顶绿化后吸收的热能增多，在夏天有利于阻隔外部热环境，降低室内温度，减少空调等降温电器的使用，节省能源；且在吸收热能后，室内温度没有明显降低，说明屋顶绿化层还能贮存一定的热量，在冬季有利于保持室内温度，减少取暖电器的使用，节省煤、电等能源的消耗。

［1］ 陈辉，任瑁，杜忠.屋顶绿化的功能及国内外发展状况［J］.环境科学与管理，2007，32（2）：162-165.

［2］ 邢栋.城市屋顶绿化生态功能浅析 ［J］.中国环保产业，2009（4）：46-50.

［3］ 赵志刚，岳明.城市屋顶花园的建设与效应 ［J］.科技情报开发与经济，2005，15（15）：165-167.

［4］ 杨章庆.建筑第五面：屋顶花园 ［J］.科技信息，2009（7）：359.

［5］ 刘加平.寒冷地区建筑屋顶生态设计 ［D］.西安：西安建筑科技大学，2005：2-4.

［6］ 骆高远.城市 “屋顶花园”对城市气候影响方法研究［J］.长江流域资源与环境，2001，10（4）：373-379.

［7］ 唐鸣放，王东，郑开丽.山地城市绿化与热环境 ［J］.重庆建筑大学学报，2006（4）：1-3.

［8］ 桂智刚，闫增峰.建筑绿化与建筑节能 ［J］.山西建筑，2007（11）：250-251.

［9］ 王庆.屋顶花园设计与适宜技术 ［D］.重庆：重庆大学，2007.

［10］ 唐鸣放，郑澍奎，杨真静，等.屋顶绿化节能热工评价［J］.土木建筑与环境工程，2010，32（2）：87-90.

（责任编辑：张 韵）

S 731

A

0528-9017（2015）04-0502-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20150420

2015-02-06

冯超意 （1987-），男，河南郑州人，硕士研究生，研究方向为建筑设计及其理论。E-mail：529179769@qq.com

田国行，男，河南封丘人，教授，博士生导师。

文献著录格式：冯超意，田国行.屋顶绿化对建筑物内外温度的影响 ［J］.浙江农业科学，2015，56（4）：502-504.