绿植围护结构对建筑工程能耗影响分析及应用研究

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使用绿植围护结构可以有效的减弱建筑外立面的得热,是建筑节能的有效措施。此外,增设绿植可以改善屋面雨水管理,提高室内热舒适性,因此越来越多建筑已经采用屋面绿化或垂直绿化。然而,绿植围护结构在实际应用中同样存在养护成本以及植物本身生长特性不同等问题。为研究不同绿植的传热特性以及绿植应用于实际工程案例中的节能及经济效益,选取校园内十种常见且可用于绿色建筑植物作为研究对象,进行了以下工作:首先,对校园内十种植物进行导热系数实验测定,给出了在常温下各植物叶片的导热系数,由此计算得出了植物叶片导热热阻,热阻在0.001~0.005 m~2?K/W之间,并拟合了导热系数关于叶片含水量的函数关系式,为后续研究中对导热系数取得提供了一个方法。其次,为研究自然状态下,各植物叶片与周围空气的对流换热强弱,以及对周围空气湿度的影响。使用风洞实验对十种植物叶片进行测定,实验测得与植物叶片接触前后空气相对湿度变化在2%~10%之间,各叶片与空气对流换热系数在2~6 W/(m~2·K),并通过理论校核,吻合度较高,并且为便于后续研究对于植被层对流换热热阻的取得,拟合叶面积指数LAI与对流换热热阻关联式。再次,对绿植围护结构植被层热阻进行进一步的理论研究,得到植被层热阻计算公式。并通过上述实验所测得的结果,对绿色建筑中植被层热阻,蓄热系数,衰减倍数,延迟时间进行了相应计算。对比计算结果发现增设绿植围护结构后,热衰减倍数方面,墙面衰减倍数由原来的114.6增加为157.7,增长了37.6%,屋面从36.3增加为52.1,增长了43.5%;延迟时间方面,墙面由原来的7.54 h增加至9.41 h,增加了24.8%,屋面从5.28 h增加至6.82 h,增加了29.2%;传热系数方面,墙面由原来的0.43 W/m2·K降至0.345 W/m2·K,屋面从0.38W/m2·K降至0.31 W/m2·K。上述数据的取得,为后续实际工程案例分析中的建筑能耗分析打下了基础。最后,对郑州某五层建筑进行实际工程案例经济能耗分析,通过对其使用绿植围护结构前后夏季供冷负荷,冬季供暖负荷计算,进行能耗分析;通过计算其全生命周期成本以及静、动态投资回收期,分析其经济效益。得到其全年可节约电量约4134 k Wh,该建筑增设绿植围护结构后,其投资静态回收期为19.5年和动态回收期为21.5年。
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