作者：Hobojunkai
發布時間：16/07/27 
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本頁關鍵詞： 類別： 氣象站研究分析兩種不同城市屋頂綠化系統
藍色和綠色：城市屋頂綠化性能在Indigo和青色建筑物在俄勒岡州波特蘭市的研究
市場：室內
組織：
建筑系俄勒岡大學
概要：
從俄勒岡，建筑系的大學的研究人員，安裝氣象站作為研究分析兩種不同城市屋頂綠化在波特蘭的熱
性能，水文特性和陰影和太陽輻射的屋頂表面上的影響的一部分。
保羅•沃爾夫和凱蒂Felver
俄勒岡大學
建筑系
尤金，俄勒岡，97403-1206
屋頂綠化
圖。 1：靛藍（12W）建設綠色屋頂，屋頂注屏蔽和安裝氣象站
屋頂綠化是一種技術在世界各地以及它們對城市雨水緩解和保溫效果可提高建筑物的性能在使用中增
加;然而，天氣條件對這些性能的理想的效果。這項研究分析了俄勒岡州波特蘭的兩個不同的城市綠
色屋頂的熱性能，水文特性和陰影和太陽輻射的頂棚面的影響。
氣象站分別安裝并記錄以下內容：土壤溫度，環境溫度，相對濕度，土壤濕度，降水，和風速。經過
短暫的測試期間，太陽照射被看作是展示下降的散熱性能;車頂保持在樹蔭下一個比較正常的和較低
的溫度。暴露于天氣高水平可以影響屋頂的水文性能。從一個屋檐放電顯示長達兩天的滯后時間，說
明成功的雨水緩解。
1.簡介和背景
屋頂綠化
圖。 2：青色建筑物屋頂綠化
俄勒岡州波特蘭市，已經享譽全市的承諾，環境和可持續發展的運動，已經開始解決雨水徑流和雨水
的管理方法越來越多的問題。有必要防止傾倒既雨水和污水入威拉米特河，并最終通過哥倫比亞河太
平洋污合流制溢流事件。環境服務波特蘭局（BES）列出了雨水的管理方法，其中之一是綠色的屋頂
，或生態屋頂（1）。隨著roofscape捆綁起來波特蘭的表面積的20％，屋頂綠化呈現減少雨水徑流
和污合流制溢流事件的邏輯和潛在的有效方法。除了雨水管理的好處，生態屋頂應有助于降低屋頂表
面溫度和再輻射，潛在地鼓勵當地生物滲透到生態前者死區，減少城市熱島效應。綠色屋頂系統，在
城市環境中的有效性更好地需要，可以通過分析環境問題及其對屋頂綠化性能的影響來實現。
在本研究中，波特蘭市中心兩種不同的屋頂，俄勒岡州進行了監測和分析。這些是靛藍大廈，也稱為
12W，由ZGF建筑師和Gerding Edlen開發，并通過THA建筑，GBD建筑師青色大廈和Gerding Edlen
開發。
表1：構建比較
青色大廈建筑靛藍
完成2009年秋季2009年夏季
平米378220 370000（大約）
身高16層22層
屋頂綠化6000（大約）4800（約）
LEED評級黃金鉑金（預期）
這兩棟大樓擁有廣泛的綠色屋頂。一個廣泛的屋頂綠化是由通常景天，苔蘚，草藥小于6“和植物類
型的生長介質的深度分類，和草類（2）。
2.研究問題
2.1屋頂比較
靛藍大廈廣泛的屋頂綠化是頂樓，地面23層以上，并在土層深厚，遮陽和風力條件差別很大。相比之
下，青色大廈廣泛的屋頂綠化是在大樓的一個三層樓的部分。它是在深度，陰影，和風力條件一致，
并有更多的成熟植物。出于這個原因，在兩個屋頂之間的直接比較將產生僅推測結論。相反，這項研
究著眼于兩個屋頂，但在使用每個屋頂的個人財產為契機，得出關于性能不同的結論不同的看法。這
項研究的目的是貫穿全年可繼續測量在不同季節屋頂的條件下，冬季多雨的影響比較干燥的夏天。
2.2屋頂靛藍問題研究
在Indigo大樓，屋頂綠化的條件下創造出各種在屋頂表面環境小氣候。小氣候有不同程度的遮光罩，
其中接近100％的太陽輻射暴露和接近100％的太陽陰影。兩個氣象站在這些對立的條件設置將產生，
可以進行分析，以確定遮陽對屋頂綠化性能的影響的數據。這個比較的結果可用于理解放置建筑設施
，設備，和光伏面板上的綠色屋頂表面的后果。
如何從太陽直接輻射的陰影影響降水的吸收，保溫性能好，綠色屋頂的貯水率是多少？
2.3青色建筑研究問題
青色建筑物屋頂綠化提供機會的同質性研究屋頂綠化的水文效應。使用一個氣象站，降雨和土壤中
的水分含量后續變化可以監測，然后用來估計屋頂綠化的排出量。總綠化屋面徑流的流量測量是不可
能的，由于屋頂排水系統的建設，但可以使用簡化的水平衡公式進行估算。
什么是在俄勒岡州波特蘭的氣候區非屏蔽，新的廣泛的屋頂綠化的天氣影響？
使用簡化的水文方程，什么是從青色屋頂綠化？
3.術語
景天：屬代表近400種葉菜類肉質;范圍從草藥灌木，經常大量使用的屋頂。
蒸散：失水從水文系統由于植被蒸發和蒸騰型。
放電：從水文系統外流。
4.方法
4.1設置和安裝
在冬季，天氣基站分別設置在各個屋頂測量每個屋頂綠化的各種環保特性。
在靛藍樓頂，兩名HOBO無線氣象站（U30）的安裝。一站成立于接近100％的太陽直接照射，一個
站成立于接近100％的遮蔭。遮光百分比通過使用Solmetric Suneye確立。津貼是在100％陰影氣象
站選址做出這樣保持電池所需的光伏電池板充電，期間每天某一時刻暴露在陽光直射的一部分。
表2：測量參數
參數/傳感器單元
土壤水分立方米/立方米
風速英里
降水英寸
土壤溫度°F
環境溫度°F
相對濕度 ％
一旦天氣站和三腳架分別設置有適當的安裝和固定設備，傳感器被安裝在與周圍的氣象站。從周圍的
屋頂設備和建筑特色，并沒有從傳感器排除干擾范圍，因為它們是不可或缺的屋頂組件，因此影響屋
頂綠化（圖1）。土壤溫度和土壤濕度傳感器被安置彼此直接鄰近范圍內，并在相對的頂板的生長培
養基內相同的深度（1“）。這樣做是為了確保在讀取來自傳感器返回的是適用于一種另一個。
在青色的建筑，所用的基站是一種HOBO氣象站（U22）。所有相同的傳感器用的U22使用和安裝中
相同的方式的那些前面列出。
4.2日志和數據提取
一旦所有的氣象站已經成立，并提出安全的，他們為了開始記錄數據進行了發布。在兩個U30單元的
情況下，使用1分鐘的記錄期間預先配置的設置加載使用HOBOware軟件包和一臺筆記本電腦的記錄器
。這是在該領域進行。對于U22單元，設置被預裝到用在實驗室中HOBOware軟件的設備，并與一個觸
發器置位（在這種情況下，“登錄”按鈕的單元的內部）。對于這兩種類型的單元中，記錄可以通過
在該閃爍一次每隔30秒，以指示在過程記錄該單元的內部的LED指示器來確認。
該數據可以在大致行程被提取，但是仍然可以與所有先前的和隨后的數據集進行比較。提取數據，手
持U-班車設備用于U22和需要為U30的筆記本電腦。在U30站的情況下，便攜式計算機連接到所述
HOBOware軟件。軟件會提示用戶繼續記錄或停止。在這兩種方法中，提示必須按順序確定了記錄儀繼
續記錄。在所有的情況下，提取的文件應在多個位置進行備份，以避免數據丟失。
數據分析
從U30單元收集到的數據是已經在HOBOware格式而從U22單元獲得的數據是在航天飛機。讀出的是從
使用計算機和HOBOware軟件包U-設備下載。從HOBOware軟件可以將數據以表格格式導出的
Microsoft Excel中分析。圖表和數據點的快速創建和Excel進行分析，并用于隨時間繪制在各個參
數的變化。
5.方法論
5.1初步意見和問題
初始數據采集點是12天的時間從2010年2月8日（當氣象站經安裝和啟動）到2月19日2010年氣象站進
行校準以1分鐘的間隔記錄數據的所有5傳感器，得到8個單獨的數據點的每分鐘，包括時間/日期戳。
收集的相對短的12天期間的總為414720唯一的數據點。只有那些天8被用于比較。
一旦收集和所有三個氣象站的數據進行分析，觀察是在關于缺少降雨的變化;具體而言，三個儀表讀
取0.00降水的“在二月份的12天期間的降水。簡單的直覺表示，這是一個幾乎不可能和波特蘭USGS
HYDRA數據的檢查，俄勒岡州共有1.40指示”時間段。為了補充缺乏在個人氣象站網站準確的降水資
料，HYDRA降水量數據是從所有三個氣象站的位置大約等距離的拍攝現場。 HYDRA降水資料僅在1小
時的記錄，并提供了圖形化結果反映了在現有的數據這種差異。
土壤濕度
圖。 3：土壤濕度，土壤溫度和相對降水環境溫度。
5.2靛藍大廈：陰影
從靛藍建設兩個氣象站數據顯示，100％的遮蔭的兩個條件和100％的太陽輻射暴露明確區分。相對溫
度顯示出一致的趨勢，并且幾乎相同（圖3），只有輕微的變化。
當在關系搜索到環境溫度（圖4）用于畫陰影的兩個條件中的土壤溫度差是告訴。而環境溫度的期間
幾乎相同，土壤溫度顯示趨勢差異。在遮陽條件土壤溫度示出了在較低的絕對溫度類似環境溫度，但
在大多數情況下的一個趨勢。在太陽輻射條件下的土壤溫度示出了用于更快速的變化，更高的絕對溫
度，和更靠近趨向于環境溫度的數字的傾向。這可能是由于直接的太陽輻射的屋頂的表面上的沖擊。
在加入來自太陽的短波紅外輻射導致在土壤的溫度的更快速增加，甚至在大約1“（溫度傳感器位置
）的深度。
對于太陽輻射條件下的土壤含水量表現出比遮陽條件更高的土壤含水量。這種差異可能是由于該提供
遮陽物理屏障對可用的沉淀（圖1）的效果。然而，并非所有的陰影可以負責下級土壤水分。當用于
遮陽條件的曲線示出土壤含水量校正為滿足太陽輻射條件曲線（圖5），從而消除了大部分的物理差
異，太陽輻射條件仍然顯示較高的土壤水分含量。校正數據顯示，雖然水分含量在這兩個條件的不同
，流入和流出的從屋頂的趨勢是相似的。都顯示期間和之后降雨水分增加，然后在事件發生后的下降
。曲線簡單滿足的含水率開始穩定（前2月15日）。這種趨勢可以看出延長到2月17和2月18日在穩定
點。除了穩定點，在遮陽條件保留的時間的確比在太陽輻射條件下的屋頂較長時期更多的水分。
土壤濕度
圖。 4：土壤溫度相對于環境溫度。在遮光罩條件屋頂較慢改變溫度并保持較低的絕對溫度比太陽輻
射條件。
土壤濕度
圖。 5：土壤水分含量相對降水和糾正，以顯示出類似的趨勢點。在遮陽條件下的水分含量比太陽輻
射條件下，即使當校正顯示趨勢。
它很可能是在加入太陽輻射的開始與無沉淀更加延長期后更迅速地干燥屋頂。
5.3青色大廈：天氣影響
青色屋頂綠化位于三層以上的街道上，距離所有的環境影響非屏蔽。屋頂完全接收的太陽輻射暴露量
（保存在下午的建筑物陰影），全陣風曝光，充分析出涌入。作為屋頂的屏蔽性質的結果，許多天氣
變量具有在屋頂上的性能的潛在水文影響。其中最顯著的是風影響植被和降水的蒸散率影響車頂組件
的潛在的洪峰流量和排水的潛力。
蒸散可以由許多不同的因素，包括相對濕度，土壤濕度，溫度和風速的影響。風速對非屏蔽屋頂的影
響表現在屋頂的兩面的溫度和土壤水分含量。隨著蒸騰的增加，其土壤失去水分會增加，尤其是靠近
地面的速度。圖。 6顯示了青色站的氣象數據，表明土壤水分率的變化顯著時的陣風速度增加（2月
17日和2月18日）。土壤溫度也表現不同陣風速度增加時。通常情況下，土壤溫度趨勢隨著環境溫度
示出變化的增加的延遲時間。當2月17和2月18日（圖6）的土壤溫度下降到低于環境溫度，但會繼續
追隨環境溫度的趨勢期間與一致性陣風速度增加。
土壤濕度
圖。 6：氣象站三圍為青色建設;注意溫度土壤相對下降到環境溫度和土壤含水量陣風速度增加時。
5.4青色大廈：水文計算
基本計算，以確定一個綠色屋頂的洪峰流量可以通過水量平衡方程（圖7）來完成。
Q = W +杜松子酒 - （ET +痛風）±ΔS
圖7：水量平衡方程（Q =放電，W =綠色屋頂可以通過水平衡降水做，杜松子酒=地下水流入，痛風=
公式地下水流量，ET =蒸散量，并ΔS=變化存儲）
在一個典型的屋頂綠化，杜松子酒及痛風的情況下可以忽略，因為在一個封閉的系統中沒有地下水流
動（在施加獨立灌溉屋頂綠化的情況下，杜松子酒應與來自灌溉凈流入取代）。 ΔS可以從土壤中水
分含量來計算。土壤水分含量在體積測定：水每體積：土壤，因此可擴展到表示一個體積：整個屋頂
水含量。隨著時間的推移，這些值的變化代表了屋面系統的ΔS。
表3：水量平衡的變量
ΔS屋頂（立方公尺）寬（m）ET屋頂（M /天）
2.32920 0.005080 3.3444
2.03872 0.008636 3.3444
-0.65490 0.004826 3.3444
0.00000 0.001270 3.3444
0.36315 0.009144 3.3444
0.50968 0.005334 3.3444
-1.01930 0.001270 3.3444
-1.38251 0.000000 3.3444
-1.52900 0.000000 3.3444
表3示出了為了計算在屋頂的整個表面放電的變量的正確格式。在這種情況下，屋頂是557.4平方米（
6,000平方英尺）。
表4：青色屋頂綠化放電
日期雨（毫米）問W¯¯ET +ΔS（立方公尺/天）
2月10日5.08 -1.0100824
2月11日8.64 -1.297044
2月12日4.83 -3.9945128
2月13日1.27 -3.34313
2月14日9.14 -2.972109
2月15日5.33 -2.829386
2月16日1.27 -4.36249
2月17 0.00 -4.726907
2月19日0.00 -4.87344
表4示出了放電延遲時間和沉淀之間有明顯的相關性。滯后時間為青色屋頂是1到2天之間。在這種情
況下，屋頂被有效地執行減輕雨水的主要功能。
因為帶測量的ET率的系統中沒有物理變化對環境是可能的ET率為方程可以被估計，并用作常數時刻t
的并發癥。在這項研究中0.6毫米/ m 2 /天（0.0022“/平方英尺/天）的速度被用作ET常數（6）。
6。結論
6.1靛藍大廈結論
靛藍大廈，在2009年秋季完成，有一個新的綠色屋頂。植被還沒有來完全成熟，因此只涉及實際的綠
色屋頂表面的一部分。這一事實使得一些水文結論很難掙錢的時候，滿水文系統還沒有完全到位。太
陽輻射的屋頂上的影響仍然可以然而確定，并作為僅施于土壤本身測得的數據，這是千真萬確。
該太陽輻射具有在屋頂上的性能的效果是從呈現的數據清楚，但是影響是不同的結果，這取決于屋頂
綠化在建筑物系統中起著主要作用的。太陽輻射影響屋頂的熱性能如溫度波動更隨時間比該全色光。
在陰影和無陰影條件屋頂綠化的沉淀吸收數據是因為缺乏期間，我們收集到的數據的時間段的具體地
點的實際降水資料尚無定論。水螅數據的替代表現出相對于所述不同的環境因素的兩個條件的屋頂綠
化的總體趨勢，但沒有表現出對沉淀影響色光和輻射的不同位置超具體數據。最后，作為一個陰涼的
屋頂綠化的沉淀吸收完全取決于陰影的類型，這將證明半有用。設備和建筑物將具有幾乎垂直沉淀無
影響，而水平地安裝光伏陣列會對垂直沉淀接近100％的減少。
它是從陰影位置并體驗降水較少的數據清除。土壤含水量表示之多。土壤濕度數據也預示著更高的滯
后時間在屋頂綠化水的排出;暴露于太陽輻射的屋頂棚水更快。這可能蒸散量增加的結果，以及較高
的土壤溫度。時間段所測試的時間，如果屋頂的主要目的是減輕雨水，陰影可能不利于該任務，并且
可以實際上阻礙在這方面的性能。
6.2青色大廈結論
聚集在青色建筑物屋頂綠化的天氣數據似乎表明相對風速和土壤的含水量幾個趨勢。這些趨勢可能是
由于增加的風速蒸散增加的結果，或者他們可能僅僅是土壤濕度的自然調節，由于缺少雨水，增加排
放。進一步的數據，在一段較長的時間，需要充分了解什么風的影響是對土壤水分。
風似乎對土壤溫度的影響更為直接和數據支持這樣的結論，在風速的增加降低了屋頂綠化的土壤溫度
。這對非屏蔽屋頂和熱保護的潛在影響。在較熱的夏季，需要保溫時，這可能是有益的。然而，在冬
季，當熱損失需要被否定，屋頂的冷卻可能有負面影響。
青色屋頂的水文數據顯示，這是有效執行的緩解雨水的主要作用屋頂綠化。放數據（表4）示出的約
1.5至2天大降雨事件和有雨的事件相關聯的放電增加之間的延遲。在一個普通的屋頂這種放電將是立
竿見影的。添加到方程的事實，即青色建筑物捕獲和過濾器幾乎全部從屋頂綠化的放電和凈結果是有
前途的屋頂綠化的緩解雨水的潛力。
同樣，除了更準確的降水資料將有助于確保在水文計算更準確。
7.致謝
特別感謝Gerding Edlen開發者馬克•約翰遜，鮑比•萊蒙（青色大樓經理）和羅布•希區柯克（靛藍
大樓經理）提供接入和鼓勵他們的建筑研究的發展。由于ZGF建筑師，建筑師GBD和THA建筑在建筑的
理解幫助。其他要感謝恭Theodoropoulos，負責人，建筑系UO和辛迪Lundeen，提供距離Louis C.
羅森伯格獎學金差旅支持發展部副主任;在UO案例研究實驗室的氣象站和設備貸款，和Suzanne瓦爾特
水文指導。最后但并非最不重要艾莉森郭醫生誰提供了指導，專業知識，理解和耐心，沒有他們，這
項研究不會有可能的。
8.參考
（1）環境服務，俄勒岡州波特蘭市的局。 “2005年雨水管理設施監測報告”，2006年9月。
（2）國，艾莉森和W. Grondzik。 “羅迪/罷了屋頂綠化研究”，第33屆全國被動式太陽能大會，
2008年太陽能，圣迭戈，加利福尼亞，5月4-8日，2008年論文集
（3）劉，卡倫和B. Baskaran。法律程序北美第一家屋頂綠化基礎設施研討會“屋頂綠化通過現場
評估，熱性能”，獎勵和貿易展，芝加哥，伊利諾伊，2930年5月2003年
（4）VanWoert，Nicholaus D，D布拉德利羅，等人“綠色屋頂雨水保留：屋頂曲面，斜面和媒體深
度的影響。”環境質量雜志34，1036至44年（2005年）
（5）環保服務，俄勒岡州波特蘭市的局。 “2009 EcoRoof手冊”，2009年
（6）Kasmin H.，Stovin V.R.，等人“邁向綠色屋頂一個通用的降雨徑流模式”。
土木及結構工程學系，
謝菲爾德，英國謝菲爾德大學。
（7）丁曼，S.勞倫斯。 “物理水文，”韋夫蘭出版社有限公司，。龍樹叢，IL：2002
HOBO中國區代理商：廣州市駿凱電子科技有限公司
咨詢電話：020-83502535
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