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石家庄地区模块式垂直绿化对建筑热工性能的影响思考[房屋建筑学论文]
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  • 用途:硕士毕业论文 Master Thesis
  • 编辑:vicky
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  • 论文编号:el2021082208581023047
  • 日期:2021-08-24
  • 来源:上海论文网
房屋建筑学论文哪里有?本文在前人的研究基础上进一步探索,创新点主要体现在以下三方面:(1)在石家庄地区搭建实验房,实测模块式垂直绿化在不同影响因素下,热工性能的变化。为国内寒冷地区模块式垂直绿化的热工研究,提供量化数据,对该地区的绿墙优化设计具有指导意义。(2)依据实测实验得到的结论,提出石家庄地区模块式垂直绿化的设计策略。运用该策略进行建筑墙体绿化设计,通过软件模拟验证策略的有效性,为寒冷地区模块式垂直绿化的方案设计提供依据。

第 1 章 绪论

1.3.2 国内研究文献
1.3.2.1 垂直绿化理论研究
我国的建筑垂直绿化起步较晚,到上世纪 90 年代学者们才逐渐关注垂直绿化的发展。张涛提出城市竖向绿化设计原则,论述垂直绿化对建筑个各种有利影响,在此基础上讨论建筑与垂直绿化的设计难点[24]。于灏全面分析了垂直绿化对建筑的影响,他认为垂直绿化对解决城市环境恶化、建筑能耗过大和人与自然之间的矛盾有着极大的帮助[25]。何礼平对如何运用植物、地形等要素对建筑立面进行绿化设计,提出将绿化设计融入建筑设计的整个过程之中,建筑绿化逐步走向立体化和生态化[26]。张彦丰从建筑体量、外部造型、内部空间结构和室内环境优化等方面论证现代建筑引入垂直绿化的必要性[27]。李佳、杜晓辉等研究国外垂直绿化的发展,总结出适合我国的垂直绿化设计方案,并对夏热冬暖地区的建筑垂直绿化提出了具体的实施方案[28]。朱婷在我国的高层建筑的墙体绿化方面进行了一定研究,并对高层实际项目设计提出了一些建议[29]。刘学祥总结了模块式垂直绿化对于现代高层建筑的优势,模块式垂直绿化适应现代的施工技术、施工速度快方便后期的调换植物和维护[30]。寇盼盼、狄育慧等人指出,我国北方地区垂直绿化发展情况较差,远落后于南方地区,垂直绿化主要以攀爬式为主且植物品种和形式单一,一些外来的技术由于气候条件导致植物成活率较低[31]。
1.3.2.2 实验研究
在国内,霍明璐、程观生等人对广州地区的三种垂直绿化墙进行实验测量,研究表明,无空调时,有垂直绿化的建筑墙体外表面温度比裸露墙体低 2~12℃,室内平均温度低 3~9℃;有空调时,室内空气温度低 0.8~1.7℃;可降低 20%左右的空调能耗[32]。
杨学军实验测量了五叶地棉的增湿作用。选定一个实验房,在房屋的四面和屋顶做绿化,测定室内的热环境情况。实验表明,建筑东、西、南、北四面和屋顶的温度分别降低了 4.21℃、3.36℃、4.45℃、1.6℃、5.77℃[33]。
陈自新对凌霄、蔷蔽、山荞麦、紫藤、五叶地锦、金银花等常用的垂直绿化植物进行了单位面积的年 CO2 吸收量测量,同时对 5 种植物的蒸腾量一年为单位进行测量[34]。
刘光立对常用的四种垂直绿化植物(紫藤、爬山虎、油麻藤、木香)杀菌能力进行实验测量了,结果表明,四种绿化植物都有杀菌能力,杀菌能力排序为:油麻藤(62.9%)>爬墙虎(55.5%)>木香(36.7%)>紫藤(35.7%)[35]。
 
 
目录
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第 3 章 模块式垂直绿化对建筑热工性能影响的实验设计

3.1 实验目的、实验影响因素及实验方案
3.1.1 实验目的
国内模块式垂直绿化建筑热工性能的实测实验,集中在南方夏热冬暖地区和夏热冬冷地区,北方寒冷地区的实测实验较少。本章选取位于寒冷地区的石家庄作为实验地,搭建实验房,测量模块式垂直绿化在不同影响因素下的热工数据,为国内寒冷地区模块式垂直绿化热工研究提供量化数据参考,为模块式垂直绿化建筑的节能设计提供依据。
3.1.2 实验影响因素
依据第二章提到的模块式垂直绿化的原型,可知其结构分为四部分:植物冠层、生长基质层、结构支撑和空气间层,这些构造都是建筑墙体热工性能的影响因素。本章从这些影响因素出发,进行实测实验设计。
3.1.3 实验方案
依据模块式垂直绿化墙的布置特点和结构层次共设置了三个方向的实验研究方案:
(1)不同设计手法对建筑热工性能影响的实验方案
①有无模块式垂直绿化对比②不同朝向模块式垂直绿化对比③不同种植密度模块式垂直绿化对比④不同布局方式模式垂直绿化对比
(2)植物冠层对建筑热工性能影响的实验方案
(3)生长基质层对建筑热工性能影响的实验方案
①不同生长基质层成分对比②不同生长基质层厚度对比
实验测量的数据有太阳辐强度,室外空气温度和湿度,模块式垂直绿化墙周围空气温度和湿度,模块式垂直绿化墙背面空气温度和湿度,基质层表面温度和湿度,空气间层温度和湿度,墙体内外表面温度,室内空气温度和湿度等数据。
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第 5 章 石家庄地区模块式垂直绿化墙设计策略研究

5.1 石家庄地区模块式垂直绿化墙设计策略
对第四章模块式垂直绿化的实验结论进行总结,提出属于石家庄地区的设计策略,具体如下:
(1)安装朝向的选择:第四章得到结论是,在东、西、南三个朝向的墙面安装模块式垂直绿化节能效果较好,建筑北侧处于阴面,安装模块式垂直绿化效果不明显。建议在实际项目中选择东、西、南三个朝向安装模块式垂直绿化即可。
(2)植物种植密度的选择:第四章得到的结论是,高种植密度组与墙体全覆盖种植组的模块式垂直绿化对建筑热工性能改善效果相差不大,都能起到很好的墙体降温效果。结合经济因素考虑,建议在实际项目中选择较高种植密度模块式垂直绿。
(3)种植方式的选择:第四章得到的结论是,分散式布局的模块式垂直绿化形式对墙面的热工性能改善效果更加的显著。因此,在建筑立面允许的条件下,宜选用分散式布局方式安装模块式垂直绿化。
(4)生长基质的选择:第四章得到的结论是,营养土生长基质对墙体的隔热效果较好,且土壤层越厚降温效果越好。在实际项目中,建筑外墙适宜的承重范围内,可选择适宜厚度的营养土作为生长基质。如果外墙承重能力较弱,可选择在建筑的外表面附加支撑结构承重。
(5)种植植物的选择:第四章得到的结论是,叶面积指数和覆盖率是模块式垂直绿化降温隔热效果的最重要影响因素。建议结合植物造价和当地气候条件,尽量选择叶面积指数和覆盖率高的植物种植。表 5-1 能耗模拟软件比较
表 5-1 能耗模拟软件比较
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结论与展望

后续研究展望
本文通过实测实验、数据分析,得出模块式垂直绿化对建筑热工性能影响的规律,提出石家庄地区模块式垂直绿化的设计策略。在后续的研究中,作者致力于以下三个方面的研究:
(1)模块式垂直绿化在不同类型建筑中的夏季隔热性研究
由于受到条件的限制,无法测量在北方寒冷地区,不同类型建筑的模块式垂直绿化对墙体的隔热性能影响。实验房由于和实际建筑中的结构构造、高度、形状等不同,模块式垂直绿化的隔热效果也有所差异。在之后的研究中,进行不同类型的建筑中的模块式垂直绿墙进行实验,寻找其夏季隔热的规律。
(2)模块式垂直绿化传热模型的研究
植物是生命体,会随着外界环境改变自身的能量收支,维持平衡。它的传热是个极其复杂的过程,至今没有模块式垂直绿化的热工指标和传热计算方法。通过对模块式垂直绿化墙的受热、传热论分析,建立模块式垂直绿化与建筑墙体传热过程的数值模型,运用数值模型进行模块式垂直绿化的热工计算。
(3)模块式垂直绿化与建筑节能软件结合
现如今的节能软件计算垂直绿化能耗时,通常采用简化垂直绿化结构的办法,会造成计算结果的少许误差。本人计划通过计算机编程,对模块式垂直绿化墙体的节能评估工具进行优化,使它与节能软件的兼容性更强。
参考文献(略)