副标题：蓝色和绿色：城市屋顶绿化性能在Indigo和青色建筑物在俄勒冈州波特兰市的研究,7,476,2

作者：Hobojunkai 发布时间：16/07/27 浏览次数： 次 本页关键词： 类别： 所属类别： 解决方案 技术文章

 气象站研究分析两种不同城市屋顶绿化系统

蓝色和绿色：城市屋顶绿化性能在Indigo和青色建筑物在俄勒冈州波特兰市的研究

市场：室内
组织：
建筑系俄勒冈大学
概要：
从俄勒冈，建筑系的大学的研究人员，安装气象站作为研究分析两种不同城市屋顶绿化在波特兰的热

性能，水文特性和阴影和太阳辐射的屋顶表面上的影响的一部分。
保罗•沃尔夫和凯蒂Felver
俄勒冈大学
建筑系
尤金，俄勒冈，97403-1206

屋顶绿化
图。 1：靛蓝（12W）建设绿色屋顶，屋顶注屏蔽和安装气象站
屋顶绿化是一种技术在世界各地以及它们对城市雨水缓解和保温效果可提高建筑物的性能在使用中增

加;然而，天气条件对这些性能的理想的效果。这项研究分析了俄勒冈州波特兰的两个不同的城市绿

色屋顶的热性能，水文特性和阴影和太阳辐射的顶棚面的影响。

气象站分别安装并记录以下内容：土壤温度，环境温度，相对湿度，土壤湿度，降水，和风速。经过

短暂的测试期间，太阳照射被看作是展示下降的散热性能;车顶保持在树荫下一个比较正常的和较低

的温度。暴露于天气高水平可以影响屋顶的水文性能。从一个屋檐放电显示长达两天的滞后时间，说

明成功的雨水缓解。
 
1.简介和背景
屋顶绿化
图。 2：青色建筑物屋顶绿化
俄勒冈州波特兰市，已经享誉全市的承诺，环境和可持续发展的运动，已经开始解决雨水径流和雨水

的管理方法越来越多的问题。有必要防止倾倒既雨水和污水入威拉米特河，并最终通过哥伦比亚河太

平洋污合流制溢流事件。环境服务波特兰局（BES）列出了雨水的管理方法，其中之一是绿色的屋顶

，或生态屋顶（1）。随着roofscape捆绑起来波特兰的表面积的20％，屋顶绿化呈现减少雨水径流

和污合流制溢流事件的逻辑和潜在的有效方法。除了雨水管理的好处，生态屋顶应有助于降低屋顶表

面温度和再辐射，潜在地鼓励当地生物渗透到生态前者死区，减少城市热岛效应。绿色屋顶系统，在

城市环境中的有效性更好地需要，可以通过分析环境问题及其对屋顶绿化性能的影响来实现。

在本研究中，波特兰市中心两种不同的屋顶，俄勒冈州进行了监测和分析。这些是靛蓝大厦，也称为

12W，由ZGF建筑师和Gerding Edlen开发，并通过THA建筑，GBD建筑师青色大厦和Gerding Edlen

开发。
表1：构建比较
青色大厦建筑靛蓝
完成2009年秋季2009年夏季
平米378220 370000（大约）
身高16层22层
屋顶绿化6000（大约）4800（约）
LEED评级黄金铂金（预期）
这两栋大楼拥有广泛的绿色屋顶。一个广泛的屋顶绿化是由通常景天，苔藓，草药小于6“和植物类

型的生长介质的深度分类，和草类（2）。

2.研究问题
2.1屋顶比较

靛蓝大厦广泛的屋顶绿化是顶楼，地面23层以上，并在土层深厚，遮阳和风力条件差别很大。相比之

下，青色大厦广泛的屋顶绿化是在大楼的一个三层楼的部分。它是在深度，阴影，和风力条件一致，

并有更多的成熟植物。出于这个原因，在两个屋顶之间的直接比较将产生仅推测结论。相反，这项研

究着眼于两个屋顶，但在使用每个屋顶的个人财产为契机，得出关于性能不同的结论不同的看法。这

项研究的目的是贯穿全年可继续测量在不同季节屋顶的条件下，冬季多雨的影响比较干燥的夏天。

2.2屋顶靛蓝问题研究

在Indigo大楼，屋顶绿化的条件下创造出各种在屋顶表面环境小气候。小气候有不同程度的遮光罩，

其中接近100％的太阳辐射暴露和接近100％的太阳阴影。两个气象站在这些对立的条件设置将产生，

可以进行分析，以确定遮阳对屋顶绿化性能的影响的数据。这个比较的结果可用于理解放置建筑设施

，设备，和光伏面板上的绿色屋顶表面的后果。
如何从太阳直接辐射的阴影影响降水的吸收，保温性能好，绿色屋顶的贮水率是多少？

2.3青色建筑研究问题

青色建筑物屋顶绿化提供机会的同质性研究屋顶绿化的水文效应。使用一个气象站，降雨和土壤中

的水分含量后续变化可以监测，然后用来估计屋顶绿化的排出量。总绿化屋面径流的流量测量是不可

能的，由于屋顶排水系统的建设，但可以使用简化的水平衡公式进行估算。
什么是在俄勒冈州波特兰的气候区非屏蔽，新的广泛的屋顶绿化的天气影响？
使用简化的水文方程，什么是从青色屋顶绿化？

3.术语

景天：属代表近400种叶菜类肉质;范围从草药灌木，经常大量使用的屋顶。

蒸散：失水从水文系统由于植被蒸发和蒸腾型。

放电：从水文系统外流。

4.方法

4.1设置和安装

在冬季，天气基站分别设置在各个屋顶测量每个屋顶绿化的各种环保特性。
在靛蓝楼顶，两名HOBO无线气象站（U30）的安装。一站成立于接近100％的太阳直接照射，一个

站成立于接近100％的遮荫。遮光百分比通过使用Solmetric Suneye确立。津贴是在100％阴影气象

站选址做出这样保持电池所需的光伏电池板充电，期间每天某一时刻暴露在阳光直射的一部分。
表2：测量参数
参数/传感器单元
土壤水分立方米/立方米
风速英里
降水英寸
土壤温度°F
环境温度°F
相对湿度 ％
一旦天气站和三脚架分别设置有适当的安装和固定设备，传感器被安装在与周围的气象站。从周围的

屋顶设备和建筑特色，并没有从传感器排除干扰范围，因为它们是不可或缺的屋顶组件，因此影响屋

顶绿化（图1）。土壤温度和土壤湿度传感器被安置彼此直接邻近范围内，并在相对的顶板的生长培

养基内相同的深度（1“）。这样做是为了确保在读取来自传感器返回的是适用于一种另一个。

在青色的建筑，所用的基站是一种HOBO气象站（U22）。所有相同的传感器用的U22使用和安装中

相同的方式的那些前面列出。

4.2日志和数据提取
 
一旦所有的气象站已经成立，并提出安全的，他们为了开始记录数据进行了发布。在两个U30单元的

情况下，使用1分钟的记录期间预先配置的设置加载使用HOBOware软件包和一台笔记本电脑的记录器

。这是在该领域进行。对于U22单元，设置被预装到用在实验室中HOBOware软件的设备，并与一个触

发器置位（在这种情况下，“登录”按钮的单元的内部）。对于这两种类型的单元中，记录可以通过

在该闪烁一次每隔30秒，以指示在过程记录该单元的内部的LED指示器来确认。

该数据可以在大致行程被提取，但是仍然可以与所有先前的和随后的数据集进行比较。提取数据，手

持U-班车设备用于U22和需要为U30的笔记本电脑。在U30站的情况下，便携式计算机连接到所述

HOBOware软件。软件会提示用户继续记录或停止。在这两种方法中，提示必须按顺序确定了记录仪继

续记录。在所有的情况下，提取的文件应在多个位置进行备份，以避免数据丢失。

数据分析
从U30单元收集到的数据是已经在HOBOware格式而从U22单元获得的数据是在航天飞机。读出的是从

使用计算机和HOBOware软件包U-设备下载。从HOBOware软件可以将数据以表格格式导出的

Microsoft Excel中分析。图表和数据点的快速创建和Excel进行分析，并用于随时间绘制在各个参

数的变化。

5.方法论
5.1初步意见和问题

初始数据采集点是12天的时间从2010年2月8日（当气象站经安装和启动）到2月19日2010年气象站进

行校准以1分钟的间隔记录数据的所有5传感器，得到8个单独的数据点的每分钟，包括时间/日期戳。

收集的相对短的12天期间的总为414720唯一的数据点。只有那些天8被用于比较。

一旦收集和所有三个气象站的数据进行分析，观察是在关于缺少降雨的变化;具体而言，三个仪表读

取0.00降水的“在二月份的12天期间的降水。简单的直觉表示，这是一个几乎不可能和波特兰USGS 

HYDRA数据的检查，俄勒冈州共有1.40指示”时间段。为了补充缺乏在个人气象站网站准确的降水资

料，HYDRA降水量数据是从所有三个气象站的位置大约等距离的拍摄现场。 HYDRA降水资料仅在1小

时的记录，并提供了图形化结果反映了在现有的数据这种差异。
 土壤湿度
图。 3：土壤湿度，土壤温度和相对降水环境温度。
5.2靛蓝大厦：阴影

从靛蓝建设两个气象站数据显示，100％的遮荫的两个条件和100％的太阳辐射暴露明确区分。相对温

度显示出一致的趋势，并且几乎相同（图3），只有轻微的变化。

当在关系搜索到环境温度（图4）用于画阴影的两个条件中的土壤温度差是告诉。而环境温度的期间

几乎相同，土壤温度显示趋势差异。在遮阳条件土壤温度示出了在较低的绝对温度类似环境温度，但

在大多数情况下的一个趋势。在太阳辐射条件下的土壤温度示出了用于更快速的变化，更高的绝对温

度，和更靠近趋向于环境温度的数字的倾向。这可能是由于直接的太阳辐射的屋顶的表面上的冲击。

在加入来自太阳的短波红外辐射导致在土壤的温度的更快速增加，甚至在大约1“（温度传感器位置

）的深度。

对于太阳辐射条件下的土壤含水量表现出比遮阳条件更高的土壤含水量。这种差异可能是由于该提供

遮阳物理屏障对可用的沉淀（图1）的效果。然而，并非所有的阴影可以负责下级土壤水分。当用于

遮阳条件的曲线示出土壤含水量校正为满足太阳辐射条件曲线（图5），从而消除了大部分的物理差

异，太阳辐射条件仍然显示较高的土壤水分含量。校正数据显示，虽然水分含量在这两个条件的不同

，流入和流出的从屋顶的趋势是相似的。都显示期间和之后降雨水分增加，然后在事件发生后的下降

。曲线简单满足的含水率开始稳定（前2月15日）。这种趋势可以看出延长到2月17和2月18日在稳定

点。除了稳定点，在遮阳条件保留的时间的确比在太阳辐射条件下的屋顶较长时期更多的水分。
 

土壤湿度
图。 4：土壤温度相对于环境温度。在遮光罩条件屋顶较慢改变温度并保持较低的绝对温度比太阳辐

射条件。
土壤湿度
 
图。 5：土壤水分含量相对降水和纠正，以显示出类似的趋势点。在遮阳条件下的水分含量比太阳辐

射条件下，即使当校正显示趋势。
它很可能是在加入太阳辐射的开始与无沉淀更加延长期后更迅速地干燥屋顶。

5.3青色大厦：天气影响

青色屋顶绿化位于三层以上的街道上，距离所有的环境影响非屏蔽。屋顶完全接收的太阳辐射暴露量

（保存在下午的建筑物阴影），全阵风曝光，充分析出涌入。作为屋顶的屏蔽性质的结果，许多天气

变量具有在屋顶上的性能的潜在水文影响。其中最显着的是风影响植被和降水的蒸散率影响车顶组件

的潜在的洪峰流量和排水的潜力。

蒸散可以由许多不同的因素，包括相对湿度，土壤湿度，温度和风速的影响。风速对非屏蔽屋顶的影

响表现在屋顶的两面的温度和土壤水分含量。随着蒸腾的增加，其土壤失去水分会增加，尤其是靠近

地面的速度。图。 6显示了青色站的气象数据，表明土壤水分率的变化显着时的阵风速度增加（2月

17日和2月18日）。土壤温度也表现不同阵风速度增加时。通常情况下，土壤温度趋势随着环境温度

示出变化的增加的延迟时间。当2月17和2月18日（图6）的土壤温度下降到低于环境温度，但会继续

追随环境温度的趋势期间与一致性阵风速度增加。

土壤湿度
 
图。 6：气象站三围为青色建设;注意温度土壤相对下降到环境温度和土壤含水量阵风速度增加时。
5.4青色大厦：水文计算

基本计算，以确定一个绿色屋顶的洪峰流量可以通过水量平衡方程（图7）来完成。

Q = W +杜松子酒 - （ET +痛风）±ΔS
图7：水量平衡方程（Q =放电，W =绿色屋顶可以通过水平衡降水做，杜松子酒=地下水流入，痛风=

公式地下水流量，ET =蒸散量，并ΔS=变化存储）
在一个典型的屋顶绿化，杜松子酒及痛风的情况下可以忽略，因为在一个封闭的系统中没有地下水流

动（在施加独立灌溉屋顶绿化的情况下，杜松子酒应与来自灌溉净流入取代）。 ΔS可以从土壤中水

分含量来计算。土壤水分含量在体积测定：水每体积：土壤，因此可扩展到表示一个体积：整个屋顶

水含量。随着时间的推移，这些值的变化代表了屋面系统的ΔS。

表3：水量平衡的变量
ΔS屋顶（立方公尺）宽（m）ET屋顶（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示出了为了计算在屋顶的整个表面放电的变量的正确格式。在这种情况下，屋顶是557.4平方米（

6,000平方英尺）。

 

表4：青色屋顶绿化放电
日期雨（毫米）问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示出了放电延迟时间和沉淀之间有明显的相关性。滞后时间为青色屋顶是1到2天之间。在这种情

况下，屋顶被有效地执行减轻雨水的主要功能。

因为带测量的ET率的系统中没有物理变化对环境是可能的ET率为方程可以被估计，并用作常数时刻t

的并发症。在这项研究中0.6毫米/ m 2 /天（0.0022“/平方英尺/天）的速度被用作ET常数（6）。

6。结论

6.1靛蓝大厦结论

靛蓝大厦，在2009年秋季完成，有一个新的绿色屋顶。植被还没有来完全成熟，因此只涉及实际的绿

色屋顶表面的一部分。这一事实使得一些水文结论很难挣钱的时候，满水文系统还没有完全到位。太

阳辐射的屋顶上的影响仍然可以然而确定，并作为仅施于土壤本身测得的数据，这是千真万确。

该太阳辐射具有在屋顶上的性能的效果是从呈现的数据清楚，但是影响是不同的结果，这取决于屋顶

绿化在建筑物系统中起着主要作用的。太阳辐射影响屋顶的热性能如温度波动更随时间比该全色光。

在阴影和无阴影条件屋顶绿化的沉淀吸收数据是因为缺乏期间，我们收集到的数据的时间段的具体地

点的实际降水资料尚无定论。水螅数据的替代表现出相对于所述不同的环境因素的两个条件的屋顶绿

化的总体趋势，但没有表现出对沉淀影响色光和辐射的不同位置超具体数据。最后，作为一个阴凉的

屋顶绿化的沉淀吸收完全取决于阴影的类型，这将证明半有用。设备和建筑物将具有几乎垂直沉淀无

影响，而水平地安装光伏阵列会对垂直沉淀接近100％的减少。

它是从阴影位置并体验降水较少的数据清除。土壤含水量表示之多。土壤湿度数据也预示着更高的滞

后时间在屋顶绿化水的排出;暴露于太阳辐射的屋顶棚水更快。这可能蒸散量增加的结果，以及较高

的土壤温度。时间段所测试的时间，如果屋顶的主要目的是减轻雨水，阴影可能不利于该任务，并且

可以实际上阻碍在这方面的性能。

6.2青色大厦结论

聚集在青色建筑物屋顶绿化的天气数据似乎表明相对风速和土壤的含水量几个趋势。这些趋势可能是

由于增加的风速蒸散增加的结果，或者他们可能仅仅是土壤湿度的自然调节，由于缺少雨水，增加排

放。进一步的数据，在一段较长的时间，需要充分了解什么风的影响是对土壤水分。

风似乎对土壤温度的影响更为直接和数据支持这样的结论，在风速的增加降低了屋顶绿化的土壤温度

。这对非屏蔽屋顶和热保护的潜在影响。在较热的夏季，需要保温时，这可能是有益的。然而，在冬

季，当热损失需要被否定，屋顶的冷却可能有负面影响。

青色屋顶的水文数据显示，这是有效执行的缓解雨水的主要作用屋顶绿化。放数据（表4）示出的约

1.5至2天大降雨事件和有雨的事件相关联的放电增加之间的延迟。在一个普通的屋顶这种放电将是立

竿见影的。添加到方程的事实，即青色建筑物捕获和过滤器几乎全部从屋顶绿化的放电和净结果是有

前途的屋顶绿化的缓解雨水的潜力。

同样，除了更准确的降水资料将有助于确保在水文计算更准确。

7.致谢

特别感谢Gerding Edlen开发者马克•约翰逊，鲍比•莱蒙（青色大楼经理）和罗布•希区柯克（靛蓝

大楼经理）提供接入和鼓励他们的建筑研究的发展。由于ZGF建筑师，建筑师GBD和THA建筑在建筑的

理解帮助。其他要感谢恭Theodoropoulos，负责人，建筑系UO和辛迪Lundeen，提供距离Louis C.

罗森伯格奖学金差旅支持发展部副主任;在UO案例研究实验室的气象站和设备贷款，和Suzanne瓦尔特

水文指导。最后但并非最不重要艾莉森郭医生谁提供了指导，专业知识，理解和耐心，没有他们，这

项研究不会有可能的。

8.参考

（1）环境服务，俄勒冈州波特兰市的局。 “2005年雨水管理设施监测报告”，2006年9月。
（2）国，艾莉森和W. Grondzik。 “罗迪/罢了屋顶绿化研究”，第33届全国被动式太阳能大会，

2008年太阳能，圣迭戈，加利福尼亚，5月4-8日，2008年论文集
（3）刘，卡伦和B. Baskaran。法律程序北美第一家屋顶绿化基础设施研讨会“屋顶绿化通过现场

评估，热性能”，奖励和贸易展，芝加哥，伊利诺伊，2930年5月2003年
（4）VanWoert，Nicholaus D，D布拉德利罗，等人“绿色屋顶雨水保留：屋顶曲面，斜面和媒体深

度的影响。”环境质量杂志34，1036至44年（2005年）
（5）环保服务，俄勒冈州波特兰市的局。 “2009 EcoRoof手册”，2009年
（6）Kasmin H.，Stovin V.R.，等人“迈向绿色屋顶一个通用的降雨径流模式”。
土木及结构工程学系，
谢菲尔德，英国谢菲尔德大学。
（7）丁曼，S.劳伦斯。 “物理水文，”韦夫兰出版社有限公司，。龙树丛，IL：2002
 

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