建筑垂直绿化降温效果研究

发布时间：2017-09-12 07:08

  本文关键词：建筑垂直绿化降温效果研究

  更多相关文章： 垂直绿化 热环境 辐射 有限元 数值模拟

【摘要】：绿化是改进城市生态环境的重要方式,其中垂直绿化对装饰建筑有着特殊的艺术效果,同时它对降低夏季白昼室内温度有着显著的作用。现有对垂直绿化的热效应研究大多是实现方法的介绍和温度等气象参数的实验实测,缺少相关的计算模拟和预测实践。针对这一情况,本文开展了以下几个方面的工作。(1)对垂直绿化的发展进行了调研,讲述了相关国家和地区的垂直绿化发展情况,介绍了一些知名的垂直绿化案例。对垂直绿化的物种种类、安装方式进行了总结。同时结合物理实际和参考文献对安装方式的优缺点进行了评述。(2)分析了垂直绿化传热模型的建立方案,阐述了模型中植物层、土地、建筑和空气之间的传热关系,给出了其换热方程、建筑材料导热方程等。引入了相应的边界条件,为理解垂直绿化的降温效应梳理了数学原理,方便使用商业有限元软件进行求解或编制相关的计算程序。(3)进行了建筑模型受太阳照射的温度计算。利用COMSOL有限元软件,就垂直绿化对混凝土表面温度的影响进行了计算对比,再就垂直绿化对一个封闭混凝土建筑模型的温度场进行了计算分析。结果显示,在夏季正午时,垂直绿化与否对本模型室内温度的影响高达4℃。同时,为了了解在不同时间段垂直绿化的降温效应,计算了从上午8：30到下午16：30时间段内的17组对比工况,给出了变化的室内温度曲线。在此基础上,估算了垂直绿化降温效应带来的能耗收益。计算了不同热阻墙壁、不同楼层、不同风速下垂直绿化前后室内外的温度,就这些因素对垂直绿化效果的影响进行了分析。(4)引入了ENVI-met软件对垂直绿化的室外降温效应进行了计算。分析了一个包含六座上述混凝土建筑模型的建筑区域的气候情况,给出了正午时段有无垂直绿化时的气温、风速和湿度对比。获得了24小时内特定检测点的温度对比曲线,得出了垂直绿化对室外温度影响的规律。
【关键词】：垂直绿化 热环境 辐射 有限元 数值模拟
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU985.12
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 绪论17-21
• 1.1 研究背景17-18
• 1.1.1 城市环境和热岛现象17
• 1.1.2 绿化对城市环境的影响17-18
• 1.2 国内外研究现状18-20
• 1.2.1 国外研究概况18-19
• 1.2.2 国内研究概况19
• 1.2.3 国内外研究情况小结19-20
• 1.3 本文的主要研究内容20-21
• 第二章 垂直绿化的发展与实现21-30
• 2.1 垂直绿化相关介绍21-23
• 2.1.1 垂直绿化的相关概念21
• 2.1.2 国内外垂直绿化的相关政策21-22
• 2.1.3 垂直绿化的生态效应22-23
• 2.2 垂直绿化的植物类型23
• 2.3 垂直绿化的安装方式23-27
• 2.3.1 地栽攀附式墙体绿化23-24
• 2.3.2 平台式墙体绿化24
• 2.3.3 框架模块式墙体绿化24-25
• 2.3.4 盆种植式墙体绿化25-27
• 2.4 垂直绿化经典案例27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 垂直绿化传热模型的建立及分析方法30-36
• 3.1 分析目的和方法30
• 3.2 植物层分析30-33
• 3.2.1 辐射吸收的计算30-32
• 3.2.2 植物与空气的对流换热32-33
• 3.2.3 蒸散潜热的计算33
• 3.3 植物层辐射吸收的简化33
• 3.4 土地模型分析33-34
• 3.4.1 控制方程33
• 3.4.2 边界条件33-34
• 3.5 空气模型34
• 3.6 建筑模型分析34-35
• 3.6.1 控制方程34-35
• 3.6.2 边界条件35
• 3.7 本章小结35-36
• 第四章 基于COMSOL有限元软件的垂直绿化室内降温分析36-56
• 4.1 COMSOL Multiphysics有限元软件36-39
• 4.1.1 计算流体力学模块36-37
• 4.1.2 传热模块37-38
• 4.1.3 COMSOL仿真计算流程38-39
• 4.2 简单混凝土模型受热温度计算39-40
• 4.2.1 算例设置39-40
• 4.2.2 计算结果和对比总结40
• 4.3 混凝土建筑模型对比算例40-43
• 4.3.1 条件设置41-42
• 4.3.2 计算结果和对比总结42-43
• 4.4 白昼混凝土建筑降温效应对比算例43-45
• 4.4.1 白昼辐射变化计算条件设置43-44
• 4.4.2 计算结果和对比44
• 4.4.3 空调能耗降低估算44-45
• 4.5 不同热阻墙壁建筑模型对比算例45-49
• 4.5.1 常规砖瓦房垂直绿化效果计算45-46
• 4.5.2 毛坯砖瓦房垂直绿化效果计算46-47
• 4.5.3 高热阻环保墙面垂直绿化效果计算47
• 4.5.4 计算结果和对比47-49
• 4.6 多层混凝土建筑模型不同层面垂直绿化效果对比算例49-51
• 4.6.1 模型构建与介绍49-50
• 4.6.2 计算结果与分析总结50-51
• 4.7 不同风速混凝土建筑模型对比算例51-55
• 4.7.1 背景和计算设置介绍51-52
• 4.7.2 不同风速垂直绿化前后计算结果52-54
• 4.7.3 计算结果与对比总结54-55
• 4.8 本章小结55-56
• 第五章 基于ENVI-met的垂直绿化室外环境影响模拟56-68
• 5.1 ENVI-met介绍56-60
• 5.1.1 软件结构57
• 5.1.2 网格划分方式介绍57
• 5.1.3 控制方程介绍57-59
• 5.1.4 边界条件类型59-60
• 5.1.5 输入量及输出量60
• 5.2 建筑群垂直绿化效果计算60-65
• 5.2.1 植被模型的建立60-61
• 5.2.2 建筑模型的构建61
• 5.2.3 计算文件的生成和计算步骤61-62
• 5.2.4 计算结果对比分析62-65
• 5.3 建筑群垂直绿化与其他绿化效果的对比65-67
• 5.3.1 草坪模型的分析66
• 5.3.2 计算和结果对比66-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况74

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本文编号：835779