屋顶节能设计探讨

屋顶作为建筑物外围护结构之一,在建筑节能方面具有重要作用.通过对平屋顶、坡屋顶、屋顶绿化、蓄水屋顶、可控性玻璃屋顶等的节能设计探讨,分析了屋顶节能的有关问题,以求在造型美观的前提下,更好地达到建筑节能的目的.     

夏热冬冷地区不同屋顶形式节能效果分析

随着世界能源危机的出现以及环境污染越来越严重,人们越来越重视建筑节能,坚持走可持续发展道路,建立生态文明社会。屋顶作为建筑围护结构的重要组成部分,对建筑节能影响很大。屋顶处于气候变化最激烈的部位,是左右顶层空间的舒适度和空调耗能的关键,尤其是低层建筑或大空间建筑的屋顶,更应该重视屋顶节能。本文基于合肥市气候条件,运用ECOTECT软件对采用普通屋顶、一般坡屋顶和保温隔热屋顶这三种不同屋顶形式的建筑进行能耗模拟,将模拟结果进行对比分析可得:保温隔热屋顶的节能效果明显,一般坡屋顶的节能效果一般,对于屋顶节能,要优先选用保温隔热屋顶。若采用坡屋顶形式,应增设老虎窗通风,节能效果更佳。     

屋顶绿化节能热工评价

研究了屋顶绿化的节能热工评价方法,通过室内环境为空调控制和自然室温2种状态下的屋顶绿化节能热工对比测试,得到主要结果：在夏季空调期间,绿化屋顶热流减少70%左右,附加当量热阻为1.0 m^2.k/w;自然室温环境下绿化屋顶热流方向与对比屋顶相反,绿化屋顶的冷却效率为111%。     

几种屋顶绿化形式的隔热及节能效果研究

作为建筑围护结构的屋顶是建筑节能重点关注的部位之一,它的隔热性能对建筑的节能效果至关重要。除了常用的建筑屋顶保温隔热材料之外,屋顶绿化可以起到一定的遮阳、隔热效果。该文研究了种植槽绿化、爬藤绿化和架空爬藤绿化3种不同的屋顶绿化形式对建筑隔热及节能效果的影响。通过测定和比较3种屋顶绿化形式与无绿化裸屋面的4个不同条件下的房间屋顶上下表面热流、屋顶内表面温度等数据,研究夏天典型气象条件下屋顶绿化的遮阳、隔热、节能效果。研究结果表明:屋顶绿化可以明显降低屋顶内表面温度,从而有效降低房间得热,进一步降低夏季的空调能耗,具有良好的节能效果。比较得出3种不同的屋顶绿化方式中种植槽屋顶绿化的隔热、节能效果最佳。     

低碳经济时代的屋顶绿化

介绍屋顶绿化的概念和类型,分析屋顶绿化在实现节能减排上的重要作用.从屋顶绿化荷载技术、防水技术、排水技术、栽培基质和绿化植物选择方面对屋顶绿化的关键技术进行探讨.指出我国屋顶绿化存在的主要问题,并提出相应对策.     

走自主创新之路 谋循环经济发展

阳春三月，深圳两会议政为自主创新建言，为发展循环经济献策，碰撞的火花引人思考：绿色责任不仅是美化和建设生态环境城市，更要从实施绿色建筑标准做起，如评价方案和设计方案，要倡导建绿色屋顶建筑，采用自然通风和太阳能综合利用等，少建玻璃大厦和能耗大户；建示范厂推动海水淡化工程等，这样可节能50％，节水1／5．要利用深圳天然优势，发展可再生能源工业．如太阳能、风能和生物质能发电等．     

柏林动物园河马馆玻璃屋顶结构特点

本介绍了柏林动物园河马馆玻璃屋顶的结构体系,重点介绍了穹顶的模型选择、转换区域的形成及游人区的结构设置。中还介绍了屋顶的结构分析模型及结构分析方法。     

室内气温对绿化屋顶当量热阻的影响

绿化屋顶在节能设计中以附加当量热阻增大屋顶总热阻值,有效减少由屋顶进入室内的热量,降低室内空气温度。但根据已有的实验研究,绿化屋顶隔热特性与室内气温是耦合关系,随室内气温的变化,绿化屋顶会呈现出不同的隔热特性。用实验测试与数值模拟相结合的方法,分析在不同室内气温下绿化屋顶、参照屋顶与等效保温屋顶内表面温度与热流的变化。结果表明:室内气温会显著改变绿化屋顶的隔热性能,其当量热阻为与室内温度正相关的变量。在被动式建筑中,绿化屋顶更能充分发挥隔热功效,且具有不向室内传热的特性。     

严寒地区村镇住宅屋顶双层复合保温模式初探

针对严寒地区村镇住宅屋顶能耗现状和保温技术特点,并基于对目前严寒地区村镇住宅屋顶保温和节能目标的要求,提出了符合当代村镇住宅特征的屋顶上层与下层分设保温层的复合保温构造模式;阐述了该模式的设计理念及模式内涵,建立了该模式下的吊顶封闭空间热平衡数学模型,给出了不同保温层选材的厚度参考值.该模式的提出为我国严寒地区村镇住宅屋顶保温和节能设计提供了新的设计对策.     

绿化屋顶室内热环境研究

屋顶绿化作为一种生态的屋顶隔热手段已得到了广泛的认同,以上海气候条件下轻型绿化屋顶为研究对象,采用实测与计算分析相结合的方法,用PMV指标比较室内空调状态下绿化屋顶与非绿化屋顶的室内热舒适性。结果表明,绿化屋顶室内PMV平均值比无绿化屋顶低0．2,波动幅度仅为无绿化屋顶的1／4,并经计算得到绿化屋顶的等效保温屋顶,进一步研究表明,在较高的室内温度情况下,绿化屋顶内表面温度将会低于等效保温屋顶。     

粗放型屋顶绿化隔热效果分析

以自然通风层的屋顶绿化为研究对象,对有无绿化屋顶内表面温度进行比较,采用实测数据统计分析的方法,以全夏季为研究周期,按不同温度区间分析屋顶内表面温度的分布特性,比较2种状态下屋顶内表面温度的分布频率以及总温度,得到绿化屋顶内表面温度＜34℃出现的频率占总周期的90％,是无绿化屋顶的1.6倍,大于36℃高温的频率为无绿化屋顶的4.6％,绿化屋顶内表面大于30℃的温度总量约为无绿化屋顶的1/3,且绿化屋顶的隔热性能与室外气温有较强的正向性,随着气温的升高,绿化屋顶的隔热性能体现得更加充分.     

长方体建筑屋顶风能利用效能研究

屋顶安装小型风力发电机是近几年来新发展的一种风能利用形式.以年平均风速为对象,研究建筑屋顶风能利用的效能,提出衡量建筑风能利用效能的6个性能指标.利用CFD数值模拟方法分析了长方体建筑平屋顶对风能的利用效果,考察了不同迎风角下控制点的性能指标,探讨屋顶风力机安装的最佳位置和排列形式.对长方体建筑屋顶形式进行分析,对比了4种不同屋顶形式的风能利用效能.     

高反照率屋顶对城市热岛及空调能耗的影响

为了研究高反照率屋顶这一城市降温技术对夏季城市热岛效应的缓解作用及对空调制冷负荷的影响,以夏季高温频发的杭州市为例,选取2017年7月22日—28日作为典型高温时段,采用中尺度天气预报模式（WRF）耦合考虑建筑物能量交换的多层城市冠层参数化方案（BEP+BEM）进行数值模拟. 结果表明,反照率为0.85的屋顶使城市区域日均降温0.37 °C,城市热岛强度减小0.21 °C,城市热岛效应得到了一定程度的缓解,空调制冷负荷降低约5.3%;建筑物密集的商业区的降温和节能效果均优于低密度居住区;屋顶反照率与城区2 m气温及空调能耗均线性负相关.     

Characteristics of wind pressure pulse on large-span flat roofs

The wind pressure pulse events, among the most important characteristics of wind pressure fluctuations on large-span flat roofs, were investigated by wind tunnel tests in this paper. Incorporating the formation mechanism of wind pressure pulse events, the peak over threshold method was employed to study properties of this kind of events. The event duration time, the energy contribution, the number of the pulse events, and the distribution of average peak pressure were calculated. Probability density functions of some typical samples in separation region were also given. Results show that the non-Gaussian roof pressure is strong in the flow separation region owing to the wind pressure pulse events. Evaluations of the extreme peak pressures, which can be determined by the peak over threshold method effectively, are important to the design of building cladding.     

Ritz-POD法及其在大跨度屋盖结构风振分析中的应用

目的提出在频域内分析大跨度屋盖结构风致动力响应的新方法——Ritz—POD法，克服传统Ritz向量叠加法的不足，完善Ritz向量叠加法在大跨度屋盖结构风振响应分析中的应用问题．方法将Ritz向量叠加法和本征正交分解法（POD）相结合，用POD得到脉动风压的前几阶本征模态及相应的荷载中心频率，生成考虑多荷载空间分布模式及荷载频率影响的Ritz向量．结果利用Ritz—POD法分析一单层球面网壳的风振响应表明，仅用前5阶本征模态就能较好地描述脉动风压的空间分布形式（约为70％～80％），合理确定外荷载空间分布模式的重要性要比考虑外荷载频率影响更为显著．结论用Ritz—POD法能够合理给出脉动风荷载的空间分布模式，并有效考虑外荷载频率对结构动力响应的影响，可用少量阶数的Ritz向量即可得到较准确的风振响应，显著提高了计算效率，并且该方法包含了结构的主要贡献模态．     

大跨度屋盖风振控制的遗传算法研究

对大跨度屋盖的遗传算法风振控制进行了研究,提出了一种采用主动调谐质量阻尼器(ATMD)进行风振控制的方法.首先介绍了风振控制理论,然后提出了大跨度屋盖风振控制的遗传算法,将位移和加速度响应均方差作为了控制效率的评价标准,并给出了该方法的实施步骤.最后将该方法应用于一大跨度平屋盖的风振控制,计算了屋盖上典型测点的位移和加速度均方差值,并与采用其他控制方法的计算结果进行了比较.结果发现笔者提出的遗传算法控制器准确高效,其中位移和加速度均方差分别平均减少了53.8%和44.6%,结构竖向位移峰值平均减少65.7%,加速度峰值平均减少56.2%,有效地控制了屋盖结构的风振响应.结果证明遗传算法可以准确预测相关参数,进而有效地控制大跨度屋盖风振响应,为工程实践提供了相应参考.     

Analysis on nonlinear wind-induced dynamic response of membrane roofs with aerodynamic effects

Based on the characteristics of membrane structures and the air influence factors, this paper presented a method to simulate the air aerodynamic force effects including the added air mass, the acoustic radiation damping and the pneumatic stiffness. The infinite air was modeled using the acoustic fluid element of commercial FE software and the finite element membrane roof models were coupled with fluid models. A comparison between the results obtained by FE computation and those obtained by the vibration experiment for a cable-membrane verified the validity of the method. Furthermore, applying the method to a flat membrane roof structure and using its wind tunnel test results, the analysis of nonlinear wind-induced dynamic responses for such geometrically nonlinear roofs, including the roof-air coupled model was performed. The result shows that the air has large influence on vibrating membrane roofs according to results of comparing the nodal time-history displacements, accelerations and stress of the two different cases. Meantime, numerical studies show that the method developed can successfully solve the nonlinear wind-induced dynamic response of the membrane roof with aerodynamic effects.     

寒冷地区屋面节能分析

建筑业作为我国最大耗能和污染行业,有着巨大的节能空间.笔者从分析建筑物能源消耗入手,给出寒冷地区屋面保温材料厚度的计算方法,并提出屋面避免冷桥的构造措施．     

外墙及屋顶采暖能耗动态计算方法

利用典型年逐时室外气象数据，采用动态计算方法来计算外墙及屋顶的采暖能耗，综合考虑了室外空气温度、太阳辐射等因素的影响，提高了计算准确度，进而较准确地把握太阳辐射对外墙及屋顶传热耗热量的影响．经归纳整理，给出了适合于建筑外墙及屋顶采暖能耗分析的动态计算方法及其相关公式，可便于计算机编程计算。     

Assessment of green roof performance for sustainable buildings under winter weather conditions

A green roof is a specialized roof system that supports vegetation growth on rooftops. This technology is rapidly gaining popularity as a sustainable design option for buildings. In order to contribute to an understanding of green roof in regions with cold winters and snow, an on-site experimental investigation was present with a focus on the assessment of green roof performance during the winter. This field experiment took place on a six small buildings during the winter of 2010–2011. The work monitored three buildings with green roofs, two buildings with reference roofs and one building with a bare soil coverage for the roof. These six buildings were identically constructed and instrumented with sensor networks to provide heat flux data through the roofs. The 15 min averaged data were statistically analyzed for a week under the two separate periods, first without a snow cover and second with a snow cover. The results show that the roof type is a significant factor in affecting the thermal performance of these buildings. Most importantly, green roofs reduce heat flow through the roof and thus reduce the heating energy demand during the winter. However, the energy savings for buildings with the green roofs are reduced under snow conditions because the snow diminishes thermal resistance of the roof and increases the heat transfer process through the roofs.