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作者及发表信息

本研究由Noa Zuckerman和Itamar M. Lensky共同完成，他们来自以色列巴伊兰大学（Bar-Ilan University）的地理与环境系。研究论文于2023年8月18日在线发表在《Building and Environment》期刊上，卷号为244，文章编号为110750。

学术背景

本研究的主要科学领域是城市环境与建筑能源效率，具体聚焦于垂直绿化系统（Vertical Greenery Systems, VGS）在街道峡谷中的热性能表现。随着城市化进程的加快，城市热岛效应和气候变化对城市居民的健康和生活质量产生了负面影响。植被的引入被认为是一种有效的缓解策略，尤其是在城市空间中。然而，关于VGS在街道峡谷中的长期热效应的研究较为稀缺，尤其是基于实际建筑的长期实验数据不足。因此，本研究旨在通过一项长达31个月的实地实验，评估两种VGS技术在街道峡谷中的热性能，并探讨其在节能和碳减排方面的潜力。

研究流程

研究流程分为以下几个主要步骤：

1. 实验设计与场地选择
   研究在以色列巴伊兰大学校园内的三栋五层建筑中进行，这些建筑模拟了两个东西走向的街道峡谷。其中一个峡谷被植被覆盖（绿色峡谷），另一个作为对照（灰色峡谷）。绿色峡谷的墙壁上安装了两种VGS技术：绿色墙（Green Wall, GW）和垂直森林（Vertical Forest, VF）。GW采用塑料模块种植基质，VF则使用种植箱种植灌木和攀缘植物。

2. 数据采集
   研究从2019年10月6日至2022年5月1日，共31个月，采集了多种环境参数数据。室外数据包括空气温度（TA）、相对湿度（RH）、风速、风向以及太阳辐射；室内数据包括空气温度（TI）和墙壁温度（TW）。数据通过传感器和热成像相机（FLIR A655SC）进行采集，采样间隔为1分钟。

3. 数据分析
   数据分析包括时间序列分析、季节性和昼夜周期的热性能评估。研究通过线性回归校准了绿色峡谷和灰色峡谷的数据，以评估VGS的热效应。此外，还使用了Shapiro-Wilk检验和t检验来验证数据的显著性。

4. 节能与碳减排评估
   研究基于室内温度的变化，评估了VGS在空调使用中的节能潜力，并估算了二氧化碳排放的减少量。同时，使用异速生长模型（Allometric Model）估算了植被的碳固存潜力。

主要结果

1. 室外温度与湿度
   在夏季，VGS在街道峡谷中表现出显著的降温效果，距离VGS 10米的区域温度降低了1.14°C，而在热浪期间，降温效果更为持久，持续时间为79.4%。在冬季，VGS表现出增温效果，温度升高了0.89°C。此外，绿色峡谷的相对湿度在夏季显著增加，最高可达4.12%。

2. 墙壁表面温度
   在夏季，VGS的墙壁表面温度比对照墙壁平均低3.8°C，在热浪期间甚至低6.8°C。而在冬季，VGS的墙壁表面温度略高于对照墙壁。

3. 室内温度
   VGS对室内温度的影响也显著。在夏季，南向墙壁的室内空气温度降低了1.57°C，墙壁温度降低了1.31°C。在冬季，北向墙壁的室内空气温度升高了2.67°C，墙壁温度升高了1.6°C。

4. 节能与碳减排
   VGS的年节能效果为8.9%，相当于每年减少约9吨二氧化碳排放。而植被的碳固存潜力为140公斤/年，相对于节能带来的碳减排效果可以忽略不计。

结论

本研究通过长期的实地实验，全面评估了VGS在街道峡谷中的热性能，证明了其在夏季降温、冬季保温以及节能方面的显著效果。研究结果为VGS在城市环境中的应用提供了科学依据，尤其是在应对热浪和城市热岛效应方面具有重要的应用价值。

研究亮点

1. 长期实地实验：本研究进行了长达31个月的实地实验，提供了VGS在实际建筑中的长期热性能数据。
2. 多参数综合分析：研究不仅关注室外温度，还评估了室内温度、墙壁表面温度、相对湿度等多个参数，提供了全面的热性能分析。
3. 节能与碳减排评估：研究首次结合了VGS的节能潜力和碳固存潜力，为城市绿化系统的可持续发展提供了新的视角。

其他有价值的内容

研究还探讨了VGS在不同季节和不同时间段的热效应差异，尤其是在热浪期间的降温效果，为未来应对极端气候事件提供了重要的参考依据。此外，研究使用的异速生长模型为评估植被的碳固存潜力提供了一种新的方法。