活墙作为一种新型的垂直绿化技术,近年来得到了广泛关注和急速发展。不同于传统的攀援植物绿化,活墙使用多样的植物和花卉,在美化建筑墙面的同时也改善墙面热工性能、提高建筑能效。然而,市场中活墙技术和实施方法参差不齐、缺乏技术指导和设计参考的现状给活墙的发展带来较大阻碍。另一方面,学术领域还未得出关于活墙的热工指标或传热计算方法,现有的能耗分析软件无法计算活墙对建筑的能耗影响,给活墙的生态效益评估带来困难。植物本身是生命体,也是高效的太阳能收集器,会随外界环境变化调节自身能量收支水平。这是活墙特有的生命力的体现,也是其物理性质不定、热工性能难以估量的原因。作为建筑学专业背景的学生,本文作者力图通过适度的学科交叉,尝试对活墙进行一些科学的定量研究,除了从建筑学的角度对活墙的构造类型研究之外,还针对其传热特性进行较为深入的研究。本文作者首先运用类型学方法对活墙进行了全面的梳理:收集并整理活墙发展中出现过的重要设计理念,提炼出活墙的基本原型,再由此原型衍生出三大类型的活墙并总结其构造方法;然后使用实验研究和模拟研究两种方法对活墙的热工性能进行定量分析:在实验中测量活墙对建筑墙体温度的影响,评估活墙在夏季和冬季对建筑的热工作用;再建立数值模型对活墙的传热过程进行模拟,用实验数据验证模型的精确性。实验研究表明,模块式活墙在夏季对制冷和非制冷建筑物墙体均有显著的降温作用;在冬季对采暖建筑物墙体有显著的保温效果,对不采暖建筑物仅在夜晚的保温效果较好,在白天则有一定的消极影响。活墙与建筑之间的空气层是一个夏“凉”冬“暖”的微气候区,可起到良好的夏季隔热和冬季保温作用。在夏季,活墙与建筑墙体之间的空气层在封闭状态下的降温效果优于开敞状态;在30~600mm范围内,活墙与建筑墙面的距离越小,活墙的降温效果越好。在本实验环境下,活墙在夏季可节约13%建筑制冷能耗。本文作者建立的活墙传热模型可计算不同植物、不同基质厚度、不同气候下的模块式活墙对建筑墙体传热量的影响:首先建立活墙外表面(植物冠层与基质表面)的热平衡方程,对太阳辐射、长波辐射、对流换热以及蒸腾作用等分别进行计算;再对活墙和建筑墙体的一维非稳态导热微分方程进行求解,得出墙体内部温度的瞬时分布场。将实测数据和模拟数据进行对比发现,该数值模型可较精确的模拟活墙真实传热情况;最后利用该模型对夏热冬冷地区一栋办公建筑进行模拟,比较了不同朝向活墙单位面积的节能量,发现南向活墙在夏冬两季中总节能量最高,北向和东向活墙次之,西向活墙最低。