学位论文开题报告3 - 图文

重庆大学白雪莲[32]研究了绿色屋顶的能量传输模式和热环境影响因素，考察了绿色屋面能量传输的特点并得出屋面能量平衡方程。 近年的建筑热工测定表明，植被屋面的隔热性能较佳，节能效果很明显，据有关研究结果表明，水泥屋面植上草后，表面温度可从 60℃降到 30℃，大概可以减少 50％的从外界传入室内的热流量[33]。种植屋面在环保方面的效益也是显而易见的，可以减轻大城市的热岛效应，减少和利用雨水的排放等等。绿色屋面的推广也存在不少难点，技术上既要考虑屋顶的外加荷载又要解决好防水材料、保温、排蓄水材料、种植基层材料、植物营养土、植物种类以及给水设施等一系列问题；经济上，初始成本较高，此外，还需要日常的维护管理，这些都增加了推广的难度]。 2.2.2浅色屋面 浅色屋面也称冷屋面，面层浅色处理，即在屋面上喷涂一层白色（或其他浅色）涂层，籍以减少太阳辐射热的吸收，降低屋面温度，达到改善屋顶隔热的目的。这种屋面一般都具有较高的反射可见光或 NIR 的能力。冷屋面可提高人体热舒适，减缓城市烟雾的形成、碳化合物的释放和减弱城市热岛效应，可减少屋面和天花板的保温需求，同时可以降低中央空调机组和单元机组的制冷容量。 H.Akbari[35][34的实验表明，白色涂层对屋面上、下表面和阁楼空气温度影响明显。未刷前，屋面上表面温度比空气温度高14℃-19℃,下表面和阁楼空气温度都比室外空气温度高，甚至在晚上、清早，墙体蓄热作用而使得这些地方的温度比室外空气温度高达6℃。粉刷后，屋面上表面温度下降 19℃-22℃，清早的温度比室外空气温度低7℃。可见反射屋面对室内温度影响很大。 Parker[36]等人1994 年在美国佛里达对多个位置或屋面构造不同的住宅进行了一系列测试，并收集屋面浅色处理前后的空调能耗进行对比，发现：空调能耗的减少最高达 43%，平均也达 19%。 反照屋面随着时间逐渐降低，Sarah.E[37]研究了屋面反照率与气候、屋面的倾斜度、屋面粗糙度、反照层下垫面的状况、大气污染、周围的污染源以及反照层的抗脏性能之间的关系。证明反照率剧降的原因主要是灰尘和各种垃圾的堆积，而不是由于材料的水解或紫外线造成的老化。 2.2.3架空通风屋面 南方的夏季特别热，为了隔热防漏，在做好防水层的屋面上，架设平板通风隔热层，设置进风口，继承和发展了传统架空双层瓦屋面的隔热散热优点，从而创造出架空通风屋面（图 2.2）。 2.2南方通风隔热屋面 由于通风屋面主要是利用通风间层内流动的空气实现隔热降温，所以间层内的通风量越大，带走的热量愈多，则传入室内的热量愈少。同时荷载增加不大，重量轻，隔热效果好，且板底具有合理的排气结构和一定的保湿作用。但其效果往往受通风量大小制约，而通风量大小又受间层内空气流动动力、通风间层高度和间层内空气阻力等因素的影响。对于这种为大阶砖封闭拼接的钢筋混凝土通风屋面，其顶层面封闭连接，只有大阶砖下面有通风口。而且随着屋面女儿墙的增高，风向不稳定，这种通风屋面间层内空气不流通，只是封闭的空气间层，隔热效果不佳。顶层房间热负荷过大，白天隔热差，晚上散热慢，顶层住户烘烤感强烈。 所以对于架空大阶砖通风屋面若进、出风口有启闭装置，应尽量加大其开口面积，并注意使装置有利于导风，以减少局部阻力，增大通风量，从而提高屋面隔热能力定向风道，也可以提高散热效果[39][38]。同时，给通风层设。 [40]通风屋面同时还存在一个保温层的最优位置问题，Campier 等人经过研究得出，保温层置于通风层的下部优于置于其上部。通风屋面在夏季节能效果相当好，但并不利于冬季的节能，因此在冬季时宜将通风口关闭，使通风层变成保温层。 吊顶棚通风隔热技术已经很成熟，但通风间层高度有限，无法利用热压组织通风热屋面的施工步骤也是一个问题，通道内杂物对通风的影响甚大[42][41]。架空隔。对通风屋面的研究主要从理论与数值模拟方面进行。数值模拟方面，文献 43对我国南方地区常用的通风屋顶热状况进行了数值模拟分析,探讨了架空间层内空气流速对空调冷负荷的影响[43]；文献 44 采用数值模拟方法探[44]讨连续等高女儿墙、角部加高女儿墙和悬挑女儿墙对低矮房屋屋面风压的影响；理论方面，文献 45通过分别介绍在热压和风压的作用下，自然通风的作用原理和计算方法，从理论上分析了强化自然通风的途径改善浴室室内环境[45]；文献 46研究了屋顶机械通风的可行性，与浴室通风系统的结合能有效[46]；文献 47 通过理论和实验研究，得出热压和风压共同作用自然通风的风量[47]不是其单独作用的叠加，指出风压作用的复杂性与不确定性；文献 48讲述了夜间通风技术是联合使用通风和蓄热材料的一个很好的手段，通过屋顶夜间通风，同样可以对屋面有很好的冷却效果[48]。 2.2.4蓄水屋面 蓄水屋面就是在刚性防水屋面上蓄一层水, 利用水蒸发时可以吸收大量来自于太阳辐射的热量, 有效地减弱屋面的传热量，降低屋面温度,是改善屋面热工性能的有效途径。 12上世纪20年代美国Texas州的大学就开始研究采用屋面水池来减少屋面得热，这是对蓄水屋面的最早研究[49]。 随后Thappen、Suton、Holder、Reitan、Jain、M.S.SODHA 等人通过实地调查和测试也取得了蓄水屋面大量的研究成果[50-52]。 1979年，国家建委组织“轻型屋盖热工研究小组”专门对蓄水屋盖的热工性能进行测量，得到了宝贵的数据资料，其成果现已推广作为南方工业与民用建筑屋面防热措施之一。1983 年湖南大学研究人员细致研究了多种屋面的隔热保温效果以及不同的蓄水深度对蓄水屋面效果的影响。重庆大学陈启高教授在1980年对蓄水屋盖水面的反射系数进行了测定，确定了蓄水屋面水层与屋面的综合反射率值，并得出蓄水屋顶的水温极限平均温度与水层深度无关的结论[32]。 蓄水屋面的适宜蓄水高度为 50-100mm，当水深超过 100mm 时屋面温度与相应热流值下降不明显[53]。 蓄水屋面是利用水的蒸发耗热作用，而水的蒸发量大小与室外空气的相对湿度和风速关系密切。在夏季天气干热，多风的地区，特别是中午14点左右，用蓄水隔热效果最显著。但在夜间屋顶蓄水后的表面温度始终高于无水表面，这时利用不到屋顶散热，更是会对向室内传热；屋面蓄水也加大了屋面静负荷，对屋面防水要求也较高。而如果用市政供水来补充蒸发的蓄水量也是一种巨大的浪费。 针对这些缺点，一些改进型蓄水屋面应运而生。 采取遮阳措施，遮阳水池的节能效果与未遮阳水池和光屋面相比，其节能量分别可达 79.0%和 58.1%[54]。 Cheikh 等人研究了蒸发-反射屋面（图 2.3）。在水泥板上建蓄水池，铺上一层石头，再将用含钛涂料刷白的铝板覆盖在水池上方，使之密闭。这样的密闭容器式水池，不会使水流失，非常适合在干热地区使用。实验证明蒸发-反射屋面在理想状况下，可比光用水泥板屋面的室内温度低8℃。若建筑晚上通风效果会更加舒适。蒸发-反射屋面的冷却性能与使用的岩石种类（热容性）、盛水量、铝板厚度以及水面与铝板间的空气厚度有关[55]。 Runsheng Tanga 等人提出了水池-麻袋屋面，在水面上安装由聚苯乙烯条支撑的网格，再在网格上铺上一层麻袋（图 2.4）。 研究证明与单独铺一层湿麻袋的屋面相比，水池-麻袋屋面能使室内的温度更稳定，它的隔热性能比带可开启挡板的屋面水池效果更好，操作更加简单。水池-麻袋屋面的蓄热性能好，麻袋的太阳能吸收率对屋面隔热效果几乎没有影响 [56]。 图2.3蒸发-反射屋面 2.2.5 太阳能屋面 图2.4水池-麻袋屋面 太阳能作为一种绿色、可再生能源已经被各国广泛运用到生活生产中。除了常见的屋面太阳能热水系统，于20世纪90年代发展起来的太阳能光伏发电屋面受到了越来越多的重视。2009年，我国出台了一系列措施推广太阳能光电建筑一体化系统。财政部住房城乡建设部制订了“关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见”，出台了“关于印发太阳能光电建筑应用示范项目申报指南的通知”，从政策上，财政上都给与了相当大的支持。 太阳能光伏屋面主要就是利用太阳能电池这种半导体电子器件的光生伏打效应将太阳能转化为电能，既可以吸收太阳辐射，减少屋面热负荷，又可以向屋内提供日常能源[57]。 现多采用轻质、柔软的薄膜无定形硅光电板，可以像卷材一样直接黏贴到屋面。用材料铺覆屋面的1/3，每天日照6h，就可为住户提供足够的电力年。 光伏屋面具有巨大的社会优势，但是由于外加荷载和光电转换效率的限制，屋面面积必须达到一定面积才能产生足够的电能，且一次性投资费用太大。从长远的观点看，随着石油、煤炭消耗殆尽，这种能源利用的优势必将凸现出来2.2.6 结论 种植屋面、浅色屋面、架空通风屋面、蓄水屋面和太阳能屋面都具有各自不同的优点和不足之处，适合不同的情况。从以前到现在，要减少房间的热负荷，最直接的方式就是减少太阳能进入到房间内，同时保持室内的热量不外散。采用新型屋面砖能有效地综合几种屋面的特点，既可以通过空气通风层来散热，又能利用雨水自然蒸发降温，有效地保温隔热，降低房间负荷，最终实现节能减排。 2.3应用前景 发展节能型建材是我国建筑现状的迫切要求。许多发达国家均早己普遍推广使用了建筑节能技术，如使用新型墙材、采用保温隔热材料、充分利用自然可再生能源作为建筑的采暖供热能源，等等。我国在新型墙体、屋面材料的开发和应用方面起步较晚，有待进一步的推广。研究新型节能屋面砖具有广阔的应用前景: 1、该屋面砖的设计兼具了通风屋面和蓄水屋面的特点，具有节约能源，节约土地，保护环境等优点。采用该新型的屋面保温隔热模块，将会在很大的程度上缩短了施工的工期，减少了建筑工程中的工程造价费用，节约工程总成本。 2、新型屋面砖的保温隔热混凝土屋面砖作为目前我国应用的主要墙体材料之一，尤其是在大中型城市的生产建设中，混凝土保温空心模块产品的生产线较为集中、统一，并且所生产的混凝土保温空心砌块产品的质量也易于保证，如此将极大的推进了我国节能建筑行业的发展，对于当今社会高度呼吁的关于低碳经济以及推动节能减排的发展也将起到了巨大的作用 3、该新型屋面砖已经申请专利，其开发与应用的研究，迎合了建筑节能的国际趋势，符合国家节能减排相关政策，对于新的建筑节能目标的实现也将具有极其重要的作用。 [59][58]，同时施工十分方便，预期寿命可达25-40.