新型储水屋面板径流控制与隔热降温效果研究

摘要

随着全球的城市化趋势日益显著，所导致的城市热岛效应、城市内涝、能源负担加剧等问题也随之而来，严重影响着人们的生活质量与制约着城市的发展，解决这一系列城市病问题已迫在眉睫。屋面能直接影响建筑室内热环境且占据约一半的城市面积，利用降温屋面成为解决城市病问题的新途径。本文充分利用传统降温屋面的特点，创新性的提出了一种储水屋面板，并对其结构进行初步设计。通过模型对比试验及理论推导的方式对其雨水径流控制效果、隔热降温效果、应用可行性进行研究，旨在证明其相较于传统屋面隔热板在缓解城市热岛效应与城市内涝及降低建筑能耗上具有一定的优势。得到结论如下:
　　(1)根据规范要求及实际情况，确定储水屋面板的具体结构为外围不透水结构包围多孔实体的结构形式。其尺寸为500mm×500mm×40mm;其中外围不透水结构厚度为10mm;多孔实体厚度为30mm，选用10-15mm骨料，配合比为6∶1∶0.3∶0.04（骨料∶水泥∶水∶减水剂）。
　　(2)通过利用屋面模型及人工模拟降雨器所进行的对比实验，得出:储水屋面板对径流洪峰具有一定的延缓作用，其延迟时间随着降雨强度的增大而减小;当降雨量大于储水屋面板的储水能力时，其对后续降雨的径流洪峰的削弱能力十分有限;储水屋面板对径流水量具有相对明显的削减能力，但径流系数随着降雨强度的增加而减弱。自然降雨条件下的径流控制效果，受当次降雨时期的降雨强度及降雨峰值出现时间影响较为明显。
　　(3)通过利用房屋模型对分别铺设有储水屋面板与普通混凝土屋面板的屋面在自然条件下进行对比实验，得出:储水屋面板屋面内外表面温度及其内表面对流换热总量与温度波幅均低于普通混凝土屋面板屋面;其温度衰减倍数高于普通混凝土屋面板;其内表面最高温度出现最早与最晚时间均滞后于铺设普通混凝土屋面板屋面;其温度延迟性能优于普通混凝土屋面板;但其隔热降温性能受其自身含水率与天气影响较为明显。
　　(4)储水屋面板满足安全性的要求，并且具有积极明显的社会与环境效益。但从经济效益角度分析，其直接经济效益比小于1。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 城市化所面临的问题

1．1．2 屋面的特殊地位

1．1．3 降温屋面的提出

1．2 国内外降温屋面研究现状及应用

1．2．1 种植屋面

1．2．2 蓄水屋面

1．2．3 冷屋面

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 新型储水屋面板的提出

1．3．2 主要研究内容

1．3．3 技术路线

第二章 储水屋面板设计及制作

2．1 设计原则

2．2 工作原理

2．3 储水屋面板制作

2．3．1 透水混凝土配合比设计

2．3．2 储水屋面板制备及养护

2．3．3 储水屋面板性能测试

2．4 本章小结

第三章 储水屋面板径流控制性能实验研究

3．1 截水性能测试方法

3．1．1 实验场地概况

3．1．2 实验总体思路

3．1．3 实验数据及实验方法

3．1．4 具体实验步骤

3．2 储水屋面板对径流水量的控制

3．2．1 模拟降雨的选定

3．2．2 储水屋面板对径流洪峰的延缓

3．2．3 储水屋面板对径流洪峰的削弱

3．2．4 储水屋面板对径流水量的削减

3．2．5 储水屋面板对自然降雨水量的控制

3．3 本章小结

第四章 储水屋面板隔热降温性能实验研究

4．1 隔热降温性能测试方法

4．1．1 实验总体思路及场地构建

4．1．2 测试参数及实验仪器

4．1．3 观测方法

4．1．4 观测时间选择与安排

4．2 隔热降温性能分析

4．2．1 屋面表面温度对比分析

4．2．2 屋面内表面显热研究

4．2．3 温度衰减性研究

4．2．4 温度延迟性研究

4．2．5 气象条件对隔热降温性能的影响

4．3 本章小结

第五章 储水屋面板应用可行性分析

5．1 结构安全性分析

5．2 经济效益分析

5．3 社会与环境效益分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间取得的科研成果及参与的科研项目