一種城市非綠地自然調和降溫結構及其建造方法
2023-07-30 03:48:01
專利名稱：一種城市非綠地自然調和降溫結構及其建造方法
技術領域：
本發明涉及環境調溫領域，特別涉及一種可使城市非綠地自然降溫的城市非綠地自然調和降溫結構及其建造方法。
近年來，城市規模擴大速度非常快，但同時亦帶來較大的負面效應在城市現代化建設的過程中，大量的現代建設用材和無呼吸功能的城市表面鋪裝用材在缺乏科學指導的情況下無節制地濫用，造成城市非綠地表面比率急劇增大，城市表面的綜合蓄熱能力增強、蓄水能力減弱，從而使城市與鄉村之間的環境差別越來越大，市區的熱島範圍迅速擴大，市區近地大氣的空氣品質嚴重惡化，因而導致為抵禦這種城市病態氣候環境所投入的人工能源增多(如增大空調和通風系統的投入等)，這帶來能量和資源的極大浪費。近代城市物理學的研究發現，單純依靠氣候要素(太陽輻射熱、天然降水、自然風)之間的自然調和行為，完全能夠實現城市表面及其氣候環境的被動蒸發冷卻效果，通過城市表面鋪裝材料的蓄水，結合城市表面特殊的構築方法有效限制城市表面的徑流，能夠使城市非綠地表面具備蓄存天然降水的能力，通過多種氣候要素(降水、自然風、太陽輻射)在這種城市表面上所產生的自然調和行為，可以實現城市非綠地表面環境的被動降溫，進而有效地削減城市熱島效應。目前城市現有的降溫技術包括路面灑水、大孔磚種植、建築物表面刷白、建築覆土種植等。但路面灑水需耗費大量的人力，物力，並不能較徹底解決這一問題；大孔磚種植可以利用綠化自然降溫，但這種方法可以適用的範圍較窄，如公路、機動車道等領域並不適用；建築物表面刷白及建築覆土種植等方法同樣存在適用範圍較窄的問題。80年代的中期，日本學者浦野良美使用輕質石棉矽酸鉀板和發泡水泥等材料，進行了人工淋水後的材料蓄水蒸發冷卻實驗，這項研究證明了多孔材料含水被動蒸發冷卻技術的有效性和可行性，但是這項技術僅研究了建築物表面的降溫，並沒有拓展到更為廣泛的城市非綠地表面降溫的領域。
本發明的目的在於針對城市非綠地表面的擴大所帶來的城市熱島範圍迅速擴大，市區近地大氣的空氣品質嚴重惡化的問題，提供一種能夠削減城市熱島效應，提高城市熱環境質量的城市非綠地自然調和降溫結構。
本發明的目的還在於針對城市非綠地表面的擴大所帶來的城市熱島範圍迅速擴大，市區近地大氣的空氣品質嚴重惡化的問題，提供一種能夠削減城市熱島效應，提高城市熱環境質量的城市非綠地自然調和降溫結構的建造方法。
本發明的目的可通過以下的技術方案來實現本發明城市非綠地自然調和降溫結構包括基層、持力層、防水層等結構層，還包括位於結構最表面的蓄水蒸發層。
所述的蓄水蒸發層由帶有蓄水孔槽的蓄水蒸發層塊構築而成。
本發明城市非綠地自然調和降溫結構的建造方法包括下列步驟(一)平整基層；(二)鋪設持力層(對於建築物可省去此步驟)；(三)掃刷防水層(對於道路可省去此步驟)；(四)鋪設蓄水蒸發層。
所述的蓄水蒸發層由帶有蓄水孔槽的蓄水蒸發層塊構築而成。
本發明相對於現有技術具有的優點與有益效果有(一)降溫效果顯著。經過對使用固體蓄水蒸發塊(加氣混凝土塊等)鋪裝的建築屋面和對僅使用水泥砂漿抹成的建築屋面在陣雨後持續經過48小時的溫度測定結果表明，前者利用自然調和降溫的原理，降溫效果顯著，與後者相比，最大可獲得11℃的溫度降，平均可獲得4.15℃的溫度降；另經實驗測定，在城市廣場大面積應用該方法可使廣場環境溫度比不透水廣場地面的空氣溫度下降1.5～2℃。
(二)作用效果持續。經過實驗測試表明，一般120mm厚的蓄水蒸發層塊經過雨淋飽和後的蓄水量為3kg/m2，可滿足夏熱季節連續3日的蒸發需要。
(三)節約城市降溫用水。因為固體蓄水蒸發層可以最大可能地蓄存和利用天然降水，所以本發明可以顯著地節省用於城市道路及建築物降溫的供水，因而較好地緩解了城市排水管網的排水壓力，並可節約大量用於城市降溫的人力和物力。
(四)適用範圍廣。本發明既可應用到城市道路、公路、廣場等公共場合的降溫冷卻，亦可應用到各式建築物表面的冷卻降溫。
(五)負面影響較小。使用本發明對環境基本沒有負面影響，本發明充分利用天然降雨和風能等自然氣候能量來進行降溫，並不會產生任何對環境有影響的廢物，因而是一種綠色的環保技術；而且本發明沒有傳統的用於調節環境的植被層，因而防止了有害生物的孳生，避免了蚊蟲細菌的寄生與傳播，有利於保持環境的健康水平。
(六)防塵作用明顯。因為蓄水蒸發層本身可蓄水保溼，所以粘附在其上的空氣中的灰塵不易再揚起，因而使城市非綠地成為一個天然吸塵器，可以保持城市空氣的乾淨與清潔。
(七)建造維護方便。因為蓄水蒸發層是由預製蓄水蒸發層塊鋪設而成，更換自如，因而建造及維護過程中施工都非常方便。
下面將參照附圖描述本發明的二個實施方式
圖1是一種城市非綠地自然調和降溫結構的示意圖。
圖2是另一種城市非綠地自然調和降溫結構的示意圖。
實施例1圖1示出了應用到路面上的本發明城市非綠地自然調和降溫結構，由圖可見，本城市非綠地自然調和降溫結構由基層1、持力層2、蓄水蒸發層3組成，基層1位於結構的底層，可由土層構築而成；持力層2位於基層1的上面，可由碎石混凝土構築而成；蓄水蒸發層3位於持力層2的上面，亦即位於結構的表面，可由加氣混凝土磚、粘土燒結磚等蓄水蒸發層塊構築而成，各層依次序鋪設結合而組成本城市非綠地自然調和降溫結構。本城市非綠地自然調和降溫結構的工作原理是雨水降落到蓄水蒸發層3表面上，會通過蓄水蒸發層塊的間隙5和蓄水蒸發層塊本身的孔槽4滲入塊體內部和塊體底部，使之處於飽和蓄水狀態；在降雨過程結束後，當太陽輻射熱強烈及氣溫升高時，蓄水蒸發層3保存的水分會徐徐向上表面遷移，並在上表面及其淺層蒸發，依靠自然風的吹襲會強化蓄水蒸發層3的對流散熱和蒸發散熱，蒸發過程和對流過程要消耗大量的太陽輻射熱，從而實現了利用自然氣候資源的自然調和作用達到道路的自然降溫。
本發明城市非綠地自然調和降溫結構的建造方法包括下列步驟(一)對基層1施工基層1找平，或基層1素土夯實；(二)對持力層2施工在平整的基層1表面鋪設碎石混凝土，對於行車道路可鋪C30碎石混凝土，對於人行道路可鋪C20碎石混凝土；(三)對蓄水蒸發層3施工在道路持力層2上擺鋪加氣混凝土磚、粘土燒結磚等帶有蓄水孔槽4的蓄水蒸發層塊組成蓄水蒸發層3，蓄水蒸發層塊之間保留一定的間隙5；(四)表面處理在蓄水蒸發層3的上表面上，用細砂通掃、灌滿蓄水蒸發層3的間隙5。
實施例2圖2示出了應用到建築物表面的本發明城市非綠地自然調和降溫結構，由圖可見，本城市非綠地自然調和降溫結構由基層1、防水層6、蓄水蒸發層3組成，基層1位於結構的底層，可由建築物表面層構成；防水層6位於基層1的上面，由柔性防水層7及防水沙漿層8組成，其中柔性防水層7可由聚胺酯油膏、瀝青油膏或其它防水油膏材料塗刷而成；蓄水蒸發層3位於防水層6的上面，亦即位於結構的表面，可由加氣混凝土磚、粘土燒結磚等蓄水蒸發層塊構築而成，各層依次序鋪設結合而組成本城市非綠地自然調和降溫結構。本城市非綠地自然調和降溫結構的工作原理是雨水降落到蓄水蒸發層3上，會通過蓄水蒸發層塊的間隙5和蓄水蒸發層塊本身的孔槽4滲入塊體內部和塊體底部的防水砂漿層8，使之處於飽和蓄水狀態，防水層6阻止水分向基層1的遷移；在降雨過程結束後，當氣溫升高及太陽輻射熱強烈時，蓄水蒸發層3和底部防水砂漿層8保存的水分會徐徐向蓄水蒸發層3的上表面遷移，並在蓄水蒸發層3的上表面及其淺層蒸發，依靠自然風的吹襲會強化蓄水蒸發層3的對流散熱和蒸發散熱，蒸發過程和對流過程要消耗大量的太陽輻射熱，從而實現了利用自然氣候資源的自然調和作用達到建築物表面自然降溫。
本發明城市非綠地自然調和降溫結構的建造方法包括下列步驟(一)對基層1施工基層1找平；(二)對防水層6施工先在基層1表面塗刷上由聚胺酯油膏、瀝青油膏或其它防水油膏材料構成的柔性防水層7，然後再塗抹防水沙漿層8以構成防水層6；(三)對蓄水蒸發層3施工在防水層6上擺鋪加氣混凝土磚、粘土燒結磚等帶有蓄水孔槽4的蓄水蒸發層塊組成蓄水蒸發層3，蓄水蒸發層塊之間保留一定的間隙5；(四)表面處理在蓄水蒸發層3的上表面上，用細砂通掃、灌滿蓄水蒸發層3的間隙5。
權利要求
1.一種城市非綠地自然調和降溫結構，包括基層(1)、持力層(2)、防水層(6)等結構層，其特徵在於還包括位於結構最表面的蓄水蒸發層(3)。
2.根據權利要求1所述的城市非綠地自然調和降溫結構，其特徵在於所述的蓄水蒸發層(3)由帶有蓄水孔槽(4)的蓄水蒸發層塊構築而成。
3.一種城市非綠地自然調和降溫結構的建造方法，其特徵在於包括下列步驟(一)平整基層(1)；(二)鋪設持力層(2)(對於建築物可省去此步驟)；(三)掃刷防水層(6)(對於道路可省去此步驟)；(四)鋪設蓄水蒸發層(3)。
4.根據權利要求3所述的城市非綠地自然調和降溫結構的建造方法，其特徵在於所述的蓄水蒸發層(3)由帶有蓄水孔槽(4)的蓄水蒸發層塊構築而成。
全文摘要
一種城市非綠地自然調和降溫結構,包括基層、持力層、防水層等結構層,還包括位於最表面的蓄水蒸發層,該蓄水蒸發層由帶有蓄水孔槽的層塊構築而成;本結構的加工方法是依次鋪設基層、持力層、防水層、蓄水蒸發層等結構層,蓄水蒸發層位於結構最表面。這種城市非綠地自然調和降溫結構具有降溫效果顯著、作用效果持續、防塵作用明顯、適用範圍廣、負面影響較小、建築及維護比較方便等優點。
文檔編號E01C1/00GK1267765SQ0011404
公開日2000年9月27日 申請日期2000年1月27日 優先權日2000年1月27日
發明者孟慶林 申請人:華南理工大學