复合式种植屋面模块隔热性能测试分析

发布时间：2020-03-24 02:27

【摘要】：城市化的进程催生一系列环境与能源问题,种植屋面、蓄水屋面以及通风屋面作为当下有效的被动式屋面隔热技术,对此类问题均起到了一定的缓解作用。通过对文献的调研发现,现有的研究更侧重于研究结构参数对各类屋面保温及隔热性能的影响,缺乏对结构模式的探讨与创新,且因屋面隔热技术蓄热量过大而在晚间出现反向传热的问题也尚未得到有效的解决。本文将种植屋面分别与蓄水屋面、通风屋面相结合,设计出4种不同构造的复合式种植屋面模块,并在模块中设置光伏风机来增强通风散热效果。此外,还分析各测试模块在3种不同工况(夏季、过渡季节、冬季)下的保温及隔热性能,研究了不同模块结构对其保温及隔热性能的影响因素,以及分析热量传递规律并建立热平衡方程。通过将模型计算值与实际测试值进行对比分析,得到产生误差的主要原因,为后续的实验研究提供基本理论依据。隔热性能测试结果:各测试模块底部平均温度由低到高顺序为:模块D模块B模块A模块C模块E。夏季,模块D的底部平均温度为28.8℃,底部温度波幅仅0.2℃,与裸露屋面相比可减少60.7%的屋面传入室内的热量,在种植模块中隔热性能最优;冬季,模块C的底部平均温度为18.4℃,为复合式种植模块中的最大值,温度波幅维持在0.2℃。在冬季室内空调计算温度为18℃的条件下,可减少约39.2W/m~2热量损失,故其保温性能最优。模块结构的不同对隔热性能造成影响:(1)与模块B相比,不同工况下模块A的底部平均温度分别高0.9℃、0.5℃与0.6℃,架空层温度衰减率则分别低7.6%、13.6%与3.0%,即架空层设置光伏风机并不能提高模块的隔热性能。(2)模块D的土壤层温度衰减倍数在均高于其余种植模块;且不同工况下模块D的底部平均温度比模块C的底部平均温度分别低3.1℃、2.4℃与2.0℃。即土壤层设置光伏风机可提高土壤层对温度的衰减能力,应用在复合蓄水种植模块效果明显。(3)与模块C相比,模块B的底部平均温度分别低2.6℃、1.4℃与0.9℃,底部温度波幅高0.9℃、1.4℃与1.6℃,且其架空层温度衰减率与温度衰减倍数均低于模块C的蓄水层温度衰减率与温度衰减倍数。这可能是由于水的比热容较大,可通过蓄热或放热对底部温度进行调节,但因缺乏散热导致过度蓄热使其底部温度较高。对各种植模块热平衡方程进行数值求解,计算值与测量值的误差受室外温度变化的影响。在不同的测试阶段,各种植模块的最小平均相对误差为3.4%,最大平均相对误差为11.2%。通过对比各种植模块在各测试阶段下的误差大小,模块A与模块D的拟合度较好,模块B与模块C的拟合度较差。造成误差的主要原因有:(1)忽略植被生长情况及其叶片面积指数的差异。(2)将架空层对流换热默认为稳态传热过程。(3)蓄水层内水分蒸发对土壤层含湿量及蓄水层水位高度的影响将是动态且难以衡量的等。
【图文】：

图 2-1 实验测试平台及测点布置平面图Fig 2-1 the layout for the experimental module and the location of the measuring point.

图 2-1 实验测试平台及测点布置平面图Fig 2-1 the layout for the experimental module and the location of the measuring point.
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU111.41

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本文编号：2597651