前言

植物活墻作為一種新型的垂直綠化技術(shù)，近年來得到了廣泛關(guān)注和急速發(fā)展。不同于傳統(tǒng)的攀援植物綠化，植物活墻使用多樣的植物和花卉，在美化建筑墻面的同時(shí)也改善墻面熱工性能、提高建筑能效。然而，市場中植物活墻技術(shù)和實(shí)施方法參差不齊、缺乏技術(shù)指導(dǎo)和設(shè)計(jì)參考的現(xiàn)狀給植物活墻的發(fā)展帶來較大阻礙。另一方面，學(xué)術(shù)領(lǐng)域還未得出關(guān)于植物活墻的熱工指標(biāo)或傳熱計(jì)算方法，現(xiàn)有的能耗分析軟件無法計(jì)算植物活墻對建筑的能耗影響，給植物活墻的生態(tài)效益評估帶來困難。植物本身是生命體，也是高效的太陽能收集器，會隨外界環(huán)境變化調(diào)節(jié)自身能量收支水平。這是植物活墻特有的生命力的體現(xiàn)，也是其物理性質(zhì)不定、熱工性能難以估量的原因。

本書第1章首先提出，在城市化的進(jìn)程中，發(fā)展城市立體綠化對城市整體綠化水平及生態(tài)環(huán)境的重要性。而現(xiàn)有的基于綠地率的城市綠化指標(biāo)體系無法準(zhǔn)確評估城市綠化水平和其生態(tài)效益�；�于綠量率的指標(biāo)體系能更精確的表達(dá)城市綠化水平。垂直綠化是增加城市綠量率的有效途徑；第二章對綠化的演變進(jìn)行概述，將當(dāng)代的垂直綠化分為九種類型，其中植物活墻為重要的一種，也是未來城市綠化的發(fā)展趨勢。然后對植物活墻的發(fā)展歷史、當(dāng)代行業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行概述，提出其投資成本高、維護(hù)難、缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、與節(jié)能評估體系脫節(jié)等問題。第三章運(yùn)用類型學(xué)方法對植物活墻進(jìn)行了全面的梳理：收集并整理植物活墻發(fā)展中出現(xiàn)過的重要設(shè)計(jì)理念，提煉出植物活墻的基本原型，再由此原型衍生出三大類型的植物活墻并總結(jié)其構(gòu)造方法。第四章對植物活墻的生態(tài)效益進(jìn)行評述，如降溫增濕作用、調(diào)節(jié)風(fēng)速、緩解雨洪、改善空氣質(zhì)量、促進(jìn)城市生物多樣性等。

本書第五章對植物活墻的熱工性能進(jìn)行探討。建立了植物活墻的傳熱模型，對其能量活動進(jìn)行分析，對太陽輻射、長波輻射、對流換熱以及蒸騰作用等分別進(jìn)行計(jì)算；再對植物活墻和建筑墻體的一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程進(jìn)行求解，得出墻體內(nèi)部溫度的瞬時(shí)分布場。討論了在外界氣候環(huán)境變化的情況下，植物生命活動、基質(zhì)水分變化帶來的動態(tài)熱工變化，提出了植物活墻的一系列動態(tài)熱工指標(biāo)。

第六章使用實(shí)驗(yàn)研究和模擬研究兩種方法對植物活墻的熱工性能進(jìn)行定量研究：在實(shí)驗(yàn)中測量植物活墻對建筑墻體溫度的影響，評估植物活墻在夏季和冬季對建筑的熱工作用；再使用第五章建立的數(shù)值模型對植物活墻的傳熱過程進(jìn)行模擬，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的精確性。

實(shí)驗(yàn)研究表明，模塊式植物活墻在夏季對制冷和非制冷建筑物墻體均有顯著的降溫作用；在冬季對采暖建筑物墻體有顯著的保溫效果，對不采暖建筑物僅在夜晚的保溫效果較好，在白天則有一定的消極影響。植物活墻與建筑之間的空氣層是一個(gè)夏涼冬暖的微氣候區(qū)，可起到良好的夏季隔熱和冬季保溫作用。在夏季，植物活墻與建筑墻體之間的空氣層在封閉狀態(tài)下的降溫效果優(yōu)于開敞狀態(tài)；在30～600mm范圍內(nèi)，植物活墻與建筑墻面的距離越小，植物活墻的降溫效果越好。在本實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，植物活墻在夏季可節(jié)約13%建筑制冷能耗。

本書建立的植物活墻傳熱模型可計(jì)算不同植物、不同基質(zhì)厚度、不同氣候下的模塊式植物活墻對建筑墻體傳熱量的影響。將實(shí)測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，該數(shù)值模型可較精確的模擬植物活墻真實(shí)傳熱情況。