夏热冬冷地区植被屋面传热传质模型及实验研究

发布时间：2020-10-09 22:40

　　 建筑屋面是重要的围护结构,其构造对建筑的能耗和建筑内部的热、湿环境有着十分重要的影响。植被屋面作为一种新型的绿色节能屋面,其相关理论及实验研究对改善室内环境和建筑节能有着重要意义。本文以夏热冬冷地区典型城市南昌为例,分析了植被屋面的传热传质特性和隔热降温效应。具体内容如下:(1)以热力学第一定律、牛顿冷却公式和傅里叶定律推导了植被层传热传质方程;以Philip-De Vries模型为基础通过质量守恒方程和能量守恒方程推导了土壤层的传热传质方程;以一维非稳态传热模型并根据傅里叶定律推导了屋面层的传热方程。以佛甲草为例确定了传热传质模型的植物光学特性参数,并根据相关理论确定了土壤层特性参数。(2)以COMSOL Multiphysics的数学模块为基础,调用其偏微分方程接口对植被屋面的土壤层和屋面层的控制方程和边界条件进行改写,实现模型的求解过程。搭建植被屋面实验平台验证模型求解的精度,结果表明模拟与实测土壤表层温度的平均偏差约为0.86℃,平均湿度偏差约为3.17%。(3)搭建植被屋面和普通屋面的对比实验平台,设计自然工况和空调工况两种条件,分析植被屋面在两种工况下遭遇连续晴天、连续雨天、晴雨交替三种天气情景下的隔热性能。以衰减倍数对比植被屋面和普通屋面的温度衰减效应,结果表明普通屋面内表面平均温度波幅为5.17℃,约为植被屋面的3.98倍,说明植被屋面具有更大的热惰性。(4)以修正的Morris灵敏度分析法为基础,针对植被屋面的土壤层参数进行灵敏度分析。灵敏度计算结果显示导热系数λ、土壤的比热容c、土壤的导温系数a、等湿扩散系数D_θ和等温扩散系数D_T这五个参数对于温度和湿度的灵敏度排序不尽相同,且灵敏度值会随着土壤层厚度的变化而变化。其中,导温系数在温度灵敏度分析中为最灵敏参数,等湿扩散系数在湿度灵敏度分析中为最灵敏参数。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU111.2
【部分图文】：

植被屋面层次结构

国内外植被屋面研究动态国内外学者对植被屋面进行了较多的研究，他们的工作内容主要集中在面的植被选型、植被屋面的传热传质机理以及植被屋面的热工性能实验图 1.2 简单式植被屋面 图 1.3 花园式植被屋面

国内外植被屋面研究动态国内外学者对植被屋面进行了较多的研究，他们的工作内容主要集中在面的植被选型、植被屋面的传热传质机理以及植被屋面的热工性能实验图 1.2 简单式植被屋面 图 1.3 花园式植被屋面

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本文编号：2834308