建筑屋面節(jié)能技術

摘要：中國建筑節(jié)能技術正處在發(fā)展的初期，建筑能耗很高，能源利用率還很低，我國南方地區(qū)在夏季太陽輻射和室外氣溫的綜合作用下，從屋頂傳入室內(nèi)的熱量要比從墻體傳入室內(nèi)的熱量多得多，因此，建筑屋面的隔熱節(jié)能尤為重要。

關鍵詞：屋面節(jié)能；倒置式屋面；屋面綠化；蓄水屋面；坡屋面

1 倒置式屋面

倒置式屋面是與傳統(tǒng)屋面相對而言的。所謂倒置式屋面，就是將傳統(tǒng)屋面構造中的保溫層與防水層顛倒，把保溫層放在防水層的上面。倒置式屋面的定義中，特別強調(diào)了“憎水性”保溫材料，工程中常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠巖、水泥蛭石、礦棉巖棉等都是非憎水性的，這類保溫材料如果吸濕后，其導熱系數(shù)將陡增，所以才出現(xiàn)了普通保溫屋面中需在保溫層上做防水層，在保溫層下做隔氣層，從而增加了造價，使構造復雜化。其次，防水材料暴露于最上層，加速其老化，縮短了防水層的使用壽命，故應在防水層上加做保護層，這又將增加額外的投資。再次，對于封閉式保溫層而言，施工中因受天氣、工期等影響，很難做到其含水率相當于自然風干狀態(tài)下的含水率：如因保溫層和找平層干燥困難而采用排汽屋面的話，則由于屋面上伸出大量排汽孔，不僅影響屋面使用和觀瞻，而且人為地破壞了防水層的整體性，排汽孔上防雨蓋又常常容易碰踢脫落，反而使雨水灌入孔內(nèi)。倒置式屋面與普通保溫屋面的比較如下表，由表可知，倒置式屋面的優(yōu)越性顯而易見。

2 蓄水屋面

蓄水屋面就是在剛性防水屋面上蓄一層水，其目的是利用水蒸發(fā)時，帶走大量水層中的熱量，大量消耗曬到屋面的太陽輻射熱，從而有效地減弱了屋面的傳熱量和降低屋面溫度，是一種較好的隔熱措施，是改善屋面熱工性能的有效途徑。

2.1蓄水屋面的隔熱性能

在相同的條件下，蓄水屋面比非蓄水屋面使屋頂內(nèi)表面的溫度輸出和熱流響應要降低得更多，且受室外擾動的干擾較小，具有很好的隔熱和節(jié)能效果。對于蓄水屋面，由于一般是在混凝土剛性防水層上蓄水，既可利用水層隔熱降溫，又改善了混凝土的使用條件：避免了直接暴曬和冰雪雨水引起的急劇伸縮；長期浸泡在水中有利于混凝土后期強度的增長；又由于混凝土有的成分在水中繼續(xù)水化產(chǎn)生濕漲，因而水中的混凝土有更好的防滲水性能。同時蓄水的蒸發(fā)和流動能及時地將熱量帶走，減緩了整個屋面的溫度變化；另外，由于在屋面上蓄上一定厚度的水，增大了整個屋面的熱阻和溫度的衰減倍數(shù)，從而降低了屋面內(nèi)表面的最高溫度。經(jīng)實測，深蓄水屋面的頂層住戶的夏日溫度比普通屋面要低2～5℃。因此，由于上述優(yōu)點，蓄水屋面現(xiàn)在已經(jīng)被大面積推廣采用頂層保溫、隔熱問題蓄水屋面和種植屋面。

2.2蓄水屋面的水深

但是，要設計一個隔熱性能好，又節(jié)能的蓄水屋面，必須對它的傳熱特性進行動態(tài)分析和計算，以確定蓄水的深度究竟取為多大才比較合適。蓄水屋面有普通的和深蓄水屋面之分。普通蓄水屋面需定期向屋頂供水，以維持一定的水面高度。深蓄水屋面則可利用降雨量來補償水面的蒸發(fā)，基本上不需要人為供水。不同水深與屋面外表和內(nèi)表的最高溫度如圖1所示。由圖可知當水深H=0時，即屋面僅作防水處理時其屋頂外表面及屋頂內(nèi)表面的最高溫度都遠遠高于最高氣溫。水深為50mm時，屋頂外表面及頂棚面最高溫度比不蓄水時降低了許多。由水深曲線可知，單純增加水深對降溫效果不很明顯。氣象資料表明，華中地區(qū)由于夏天天氣炎熱，蒸發(fā)量較大，日平均蒸發(fā)量在9mm左右，若無降水期長達30-50天，水太淺無人看管時，可蒸發(fā)掉水深270-450mm水，一般說來水深400mm較適宜。蓄水深度超過一定程度則降溫效果不明顯，且蓄水過深，使屋面靜荷載增加，將會增加結構設計難度。

2.3蓄水屋面的防水

蓄水屋面除增加結構的荷載外，如果其防水處理不當，還可能漏水、滲水。因此，蓄水屋面既可用于剛性防水屋面，也可用于卷材防水屋面。采用剛性防水層時也應按規(guī)定做好分格縫，防水層做好后應及時養(yǎng)護，蓄水后不得斷水。采用卷材防水層時，其做法與卷材防水屋面相同，應注意避免在潮濕條件下施工。

3 淺色坡屋面

目前，大多數(shù)住宅仍采用平屋頂，在太陽輻射最強的中午時間，太陽光線對于坡屋面是斜射的，而對于平屋面是正射的，深暗色的平屋面僅反射不到30%的日照，而非金屬淺暗色的坡屋面至少反射65%的日照，反射率高的屋面大約節(jié)省20%--30%的能源消耗，美國外境保護署U.S.EnvironmentalProtectionAgence（EPA）和弗羅里達太陽能中心FloridaSolarEnergyCenter的研究表明使用聚氯乙烯膜或其他單層材料制成的反光屋面，確實能減少至少50%的空調(diào)能源消耗。在夏季高溫酷暑季節(jié)節(jié)能減少10%--15%的能源消耗。因此，隔熱效果不如坡屋面。而且平屋面的防水較為困難，且耗能較多。若將平屋面改為坡屋面，并內(nèi)置保溫隔熱材料，不僅可提高屋面的熱工性能，還有可能提供新的使用空間（頂層面積可增加約60%），也有利于防水，并有檢修維護費用低、耐久之優(yōu)點。特別是隨著建筑材料技術的發(fā)展，用于坡屋面的坡瓦材料形式多，色彩選擇廣，對改變建筑千篇一律的平屋面單調(diào)風格，豐富建筑藝術造型，點綴建筑空間有很好的裝飾作用。在中小型建筑如居住、別墅及城市大量平改坡屋面中被廣泛應用。但坡屋面若設計構造不合理、施工質(zhì)量不好，也可能出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。因此坡屋面的設計必須搞好屋面細部構造設計，保溫層的熱工設計，使其能真正達到防水、節(jié)能的要求。

結語

如今建筑節(jié)能工作已在全國啟動，節(jié)能住宅也是一項正在興起的嶄新事業(yè)，體現(xiàn)了建筑節(jié)能的前進方向。我們必須跟隨世界和中國建筑節(jié)能發(fā)展的大趨勢和大潮流，抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)、開拓進取，搞好建筑屋面的節(jié)能，改善市內(nèi)熱環(huán)境，促進建筑技術和建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為合理利用資源、保護生態(tài)環(huán)境、提高人民生活質(zhì)量而努力。

參考文獻

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