目錄
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 生態(tài)種植屋面的概念 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài) 1
1.2.1 隔熱節(jié)能效應 1
1.2.2 生態(tài)環(huán)境效應 8
1.2.3 蒸發(fā)冷卻特性 10
1.2.4 架空通風屋面 11
1.2.5 蓄水屋面 12
1.2.6 種植屋面 14
1.2.7 復合式種植屋面 15
1.3 生態(tài)種植屋面的隔熱機理及其評價 16
1.3.1 生態(tài)種植屋面的隔熱機理 16
1.3.2 生態(tài)種植屋面隔熱機理的復雜性 17
1.3.3 生態(tài)種植屋面存在的技術難點 19
1.4 建筑生態(tài)節(jié)能改造需求 19
1.5 種植屋面模塊化的應用需求 20
1.6 現(xiàn)有屋面隔熱模式存在的問題 21
1.6.1 架空通風屋面存在的問題 21
1.6.2 蓄水屋面存在的問題 23
1.6.3 種植屋面存在的問題 24
第2章 種植屋面隔熱材料性能測試研究 26
2.1 實驗測試模塊構造及材料 26
2.2 材料基本性能測試 27
2.2.1 材料容重及比重 28
2.2.2 材料孔隙率 30
2.2.3 材料粒徑分布 32
2.2.4 飽和滲透系數(shù) 35
2.3 防護熱箱的研制 36
2.4 防護熱箱的標定 37
2.4.1 實驗標定方案 37
2.4.2 標定方法及設備 37
2.4.3 測點布置 38
2.5 實驗測試結果及分析 39
2.5.1 含濕狀態(tài)實驗測試結果 39
2.5.2 等效導熱系數(shù)測試結果 41
2.5.3 測試結果分析 45
2.6 熱工性能的對比測試 46
2.6.1 測試基本情況 46
2.6.2 模塊構造及實驗測試系統(tǒng) 46
2.6.3 測試環(huán)境及初始條件 49
2.6.4 傳熱特征分析與討論 50
2.6.5 傳熱參數(shù)計算分析 53
2.7 本章小結 55
第3章 種植模塊隔熱性能的實驗研究 56
3.1 模塊化對比實驗測試的特點 56
3.2 生態(tài)種植屋面的營造 56
3.3 對比試驗測試平臺的建立 57
3.3.1 第一期建立情況 57
3.3.2 第二期建立情況 58
3.4 實驗測試儀器及設備 59
3.4.1 溫度和熱流測量 59
3.4.2 空氣溫度和相對濕度測量 59
3.4.3 太陽輻射強度測量 60
3.4.4 室外風速測量 60
3.4.5 土壤含水量測量 60
3.5 模塊構造材料及測點布置 61
3.6 植被生長情況 63
3.7 氣象參數(shù)及隔熱效應分析 64
3.7.1 氣象參數(shù) 64
3.7.2 隔熱效應分析 65
3.8 底面溫度及室外空氣溫度 71
3.8.1 增溫量對比分析 71
3.8.2 溫差特性分析 72
3.9 衰減特性及蒸發(fā)所引起的溫度降低效應分析 78
3.9.1 衰減特性分析 78
3.9.2 蒸發(fā)所引起的溫度降低效應分析 81
3.10 本章小結 85
第4章 種植模塊蒸發(fā)冷卻特性的實驗研究 86
4.1 對比測試模塊的構造及建立 86
4.2 實驗測試方法及儀器 87
4.3 初始條件的控制及誤差分析 88
4.3.1 初始條件控制 88
4.3.2 數(shù)據(jù)讀取問題 89
4.3.3 測試誤差分析 90
4.4 測試數(shù)據(jù)的選取及氣象參數(shù) 90
4.5 蓄水模塊蒸發(fā)冷卻及熱特性實驗結果與討論 91
4.5.1 蓄水模塊蒸發(fā)率結果與討論 91
4.5.2 蒸發(fā)熱流及計算模型討論 97
4.5.3 蒸發(fā)換熱系數(shù) 101
4.5.4 蓄放熱特性 104
4.5.5 對流換熱特性 106
4.6 種植模塊的蒸發(fā)冷卻特性實驗結果 108
4.6.1 蒸發(fā)率晝夜變化規(guī)律 108
4.6.2 植被對蒸發(fā)率的影響 111
4.6.3 初始含濕量對蒸發(fā)率的影響 113
4.6.4 蒸發(fā)系數(shù)與蒸發(fā)率 114
4.6.5 蒸發(fā)率逐時變化規(guī)律 117
4.6.6 蒸發(fā)率與氣象參數(shù)的關聯(lián)性 119
4.6.7 蒸發(fā)換熱系數(shù)測試 125
4.6.8 蒸發(fā)散熱的影響因素討論 128
4.6.9 蒸發(fā)冷卻效應的貢獻率問題 132
4.7 表面熱平衡及熱特性分析 133
4.7.1 熱平衡方程的構成 133
4.7.2 各熱流計算及比例 134
4.7.3 高輻射模擬環(huán)境下熱流分配特征 140
4.7.4 結果分析與討論 142
4.8 本章小結 143
第5章 種植模塊蒸發(fā)冷卻特性的理論計算分析 144
5.1 土壤水分運動機理及蒸發(fā)過程 144
5.1.1 水分在土壤中的存在形態(tài) 144
5.1.2 土壤中的水分蒸發(fā)過程及其控制模型 144
5.2 其他蒸發(fā)模型研究 147
5.2.1 Gardner模型 147
5.2.2 王康模型 147
5.2.3 趙鴻雁模型 148
5.2.4 張富倉模型 148
5.3 土壤模塊蒸發(fā)模型的建立及驗證 149
5.3.1 蒸發(fā)機理分析 149
5.3.2 土壤模塊蒸發(fā)模型的建立 150
5.3.3 參數(shù)的確定及模型驗證 152
5.3.4 模型誤差分析 155
5.4 種植模塊蒸發(fā)模型的建立及驗證 156
5.4.1 蒸發(fā)機理分析 156
5.4.2 模型建立的思路 157
5.4.3 植被作用系數(shù)的確定 158
5.4.4 模型驗證及分析 158
5.5 Penman-Monteith模型計算及比較 159
5.5.1 Penman-Monteith模型 159
5.5.2 土壤表面蒸發(fā)率及總蒸散率 162
5.5.3 理論計算值與實驗測試值的對比 163
5.5.4 氣象因子及其他參數(shù)的影響 166
5.6 本章小結 168
第6章 足尺寸建筑模式下種植屋面隔熱性能實驗 170
6.1 對比測試房間及植被構造 170
6.1.1 對比測試房間情況 170
6.1.2 種植屋面構造 171
6.2 實驗儀器及測點布置 172
6.2.1 測點布置 172
6.2.2 測試儀器及設備 173
6.3 天氣狀況統(tǒng)計分析 173
6.3.1 天氣狀況統(tǒng)計分析 173
6.3.2 室外空氣溫度分布特征 174
6.3.3 其他氣象參數(shù) 175
6.4 屋頂內(nèi)表面溫度 176
6.4.1 特征溫度分析 176
6.4.2 溫度分布頻譜及高溫率 179
6.4.3 降溫率特征分析 181
6.4.4 溫度峰谷差衰減比 182
6.4.5 增溫量特征分析 182
6.5 室內(nèi)空氣溫度 184
6.5.1 不同測點處溫度對比 184
6.5.2 不同高度溫度分布特征 186
6.5.3 測試結果分析 187
6.6 屋面?zhèn)鳠崃糠治?189
6.6.1 屋面構造及熱工性能參數(shù) 189
6.6.2 傳熱量對比分析 189
6.6.3 傳熱量的降低效應 193
6.7 足尺寸建筑模式下等效熱阻問題 194
6.7.1 等效熱阻的含義 194
6.7.2 存在的問題 195
6.7.3 等效熱阻的計算方法 196
6.7.4 計算結果及分析 197
6.8 溫度的衰減效應分析 199
6.8.1 問題的提出及評價指標 199
6.8.2 計算結果及分析 199
6.9 本章小結 200
第7章 復合式種植屋面經(jīng)濟及環(huán)境效益分析 202
7.1 經(jīng)濟效益分析 202
7.1.1 投資成本分析 202
7.1.2 節(jié)能減排分析 205
7.2 環(huán)境效益分析 206
7.2.1 蓄積雨水及降低雨水污染分析 207
7.2.2 固碳釋氧和凈化空氣分析 207
7.2.3 減碳效應分析 208
7.3 本章小結 209
第8章 種植屋面熱性能預測模型 210
8.1 預測模型介紹 210
8.1.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡 210
8.1.2 長短時記憶神經(jīng)網(wǎng)絡 213
8.1.3 麻雀搜索算法 215
8.2 SSA-CNN-LSTM 模型 216
8.3 預測模型構建及參數(shù)設置 218
8.3.1 數(shù)據(jù)獲取 218
8.3.2 歸一化處理 219
8.3.3 參數(shù)設定 219
8.3.4 誤差評價指標 220
8.4 預測結果分析 221
8.4.1 全年預測結果分析 221
8.4.2 各季節(jié)預測結果分析 223
8.4.3 消融實驗 227
8.4.4 與其他模型對比分析 228
8.5 相關性分析 229
8.6 本章小結 231
參考文獻 233