北京绿植墙的节能环保原理
绿植墙的节能效果依赖于它们对建筑内部和外部间环境热传导影响的能力。影响建筑立面热量传递的外部因素有(1)大气和地表的太阳热辐射,(2)气温,(3)相对湿度,(4)风速。(5)绿植墙上的植物和其他覆盖物,例如种植基质和支撑结构,削弱了这些气候因素对建筑外墙表面的影响,并由此减少了立面的热量传导,达到降低供热制冷能耗的目的。
植物覆盖的立面的能量平衡包括多种热量流动,接受的太阳辐射,立面和天空地表、植物层间的红外线辐射交换,传进和传出立面的对流,植物层的水分蒸发量,立面材料的蓄热量以及通过立面的热传导。总之,植物层作为一个附加的隔热层,通过以下几点提高了建筑立面的热性能遮蔽外墙使之免受太阳辐射使外墙不暴露在风中,为外墙周边空气降温沿植物立面布置种植基质层(土壤或无机介质),增加外墙的隔热层,例如生命墙。
建筑外墙的植物层通过叶片拦截了全部辐射的一部分,反射了一部分,将剩下的传导进后方的外墙。由于这种遮蔽效果,植物层后方的建筑外墙立面表面的温度和温度梯度(内表面和外表面的温度差异)通常比无遮蔽的立面低,因此,由立面表层温度梯度驱动的,通过植物墙的热传导也相应减少。传导到外墙表面的太阳辐射量,随着叶片密度以指数方式递减,同时与其他植物参数有关,如叶片尺寸,植物层厚度和密度。
叶面积指数是单位表面积上叶片的总投影面积,随植物叶片大小、密度和植物年龄的不同而变化。对于那叶片松散,没有完全覆盖墙面的年轻植物,到3~5年的叶片稠密的成熟植物,其热传导是不同的。植物阴影帮助减少通过外墙的热传导,因此降低了建筑的热吸收和制冷负荷,降低了全年空间调节的能源使用量和最高电量需求。
植物遮阳主要作为一种减少热能吸收和满足降温需求的方法,它只在热带气候地区才能全年发挥作用,在温带和寒带气候地区只在夏天有效。如果在冬季使用,植物层实际上降低了暴露于阳光下的外墙的热性能(东侧、西侧、南侧),因为它阻碍了对墙体的太阳辐射,增加了室内空间的热量损失(黄,1987)。在阳光照射的立面方向上使用落叶植物可以解决这一问题。这些植物在夏季提供遮阳,寒冷的月份叶子脱落。
在植物后面的立面表面周围空气流动减慢的情况下,这层几乎静止的围绕着植物叶片和枝干的空气,充当一层附加的保温层。研究结果表明,多孔的景观元素(例如乔木、灌木、植物)对于减少空气流速,同样比固体阻碍物更有效,而且有助于阻断涡流,使立面上的风压分布更均匀。植物覆盖的墙体附近的空气流速比那些无遮蔽的墙体附近的空气流速低84%。
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