淺談節(jié)能建筑屋面

涂小云

【摘要】能源的過(guò)度消耗逐漸被越來(lái)越多的人重視，節(jié)約能源已成為國(guó)家發(fā)展中不可或缺的一部分，而建筑節(jié)能則又是節(jié)能的重中之重.通過(guò)對(duì)建筑外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)中最容易被人們忽視的屋頂結(jié)構(gòu)的分析、對(duì)比，從中得出不同屋面形式在節(jié)能、構(gòu)造上的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，對(duì)今后建筑設(shè)計(jì)屋面形式的選擇有因地制宜、取長(zhǎng)補(bǔ)短之效。

【關(guān)鍵詞】建筑屋面節(jié)能；屋面形式；適用范圍；節(jié)能效果

在影響建筑節(jié)能的各因素中，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫?zé)o疑是最重要的因素之一。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括墻體、門窗和屋面。改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能是保證室內(nèi)熱舒適條件的關(guān)鍵問(wèn)題之一，而屋面節(jié)能技術(shù)是其中的重要組成部分；屋面節(jié)能技術(shù)又與建筑屋頂?shù)臉?gòu)造形式息息相關(guān)。一、構(gòu)造式保溫隔熱屋面

構(gòu)造式保溫隔熱屋面，也就是我們常說(shuō)的板材式保溫隔熱屋面，這類建筑屋面多以在屋頂構(gòu)造中增加保溫材料層，通過(guò)低傳熱系數(shù)和大熱惰的材料來(lái)阻擋外部熱量的進(jìn)入和內(nèi)部能量的流失。這類形式的屋面大致分為傳統(tǒng)保溫隔熱屋面和倒置式屋面。

1、傳統(tǒng)保溫隔熱屋面

傳統(tǒng)屋面構(gòu)造做法，即正置式屋面。其構(gòu)造一般為隔熱保溫層在防水層的下面。因?yàn)閭鹘y(tǒng)屋面隔熱保溫層的選材一般為珍珠巖、水泥聚苯板、加氣混凝土、陶?；炷痢⒕郾揭蚁┌澹‥PS）等材料。這些材料普遍存在吸水率大的通病，如果吸水，保溫隔熱性能大大降低，無(wú)法滿足隔熱的要求，所以一定要使防水層做在其上面，防止水分的滲入，保證隔熱層的干燥，方能隔熱保溫。為了提高材料層的熱絕緣性，最好選用導(dǎo)熱性小、蓄熱性大的材料，同時(shí)要考慮不宜選用容量過(guò)大的材料，防止屋面荷載過(guò)大。屋面保溫隔熱材料不宜選用吸水率較大的材料，以防止屋面濕作業(yè)時(shí)，保溫隔熱層大量吸水，降低隔熱性能。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)建筑的熱工設(shè)計(jì)計(jì)算確定其厚度。此種形式的屋面適用于寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)的新建和改造住宅的屋頂保溫，并能夠保證冬季屋頂內(nèi)表面溫度和室外采暖環(huán)境的差值小于4℃。

2、倒置式屋面

倒置式屋面是將保溫層設(shè)計(jì)在防水層之上，大大減弱了防水層受大氣、溫差及太陽(yáng)光紫外線照射的影響，使防水層不易老化，因而能長(zhǎng)期保持其柔軟性、延伸性等性能，有效延長(zhǎng)使用年限。倒置式屋面省去了傳統(tǒng)屋面中的隔氣層及保溫層上的找平層，施工簡(jiǎn)化，更加經(jīng)濟(jì)。即使出現(xiàn)個(gè)別地方滲漏，只要揭開(kāi)幾塊保溫板，就可以進(jìn)行處理，易于維修。同時(shí)倒置式屋面的構(gòu)造要求保溫隔熱層應(yīng)采用吸水率低的材料，如聚苯乙烯泡沫板、泡沫玻璃、擠塑聚苯乙烯泡沫板等。且在保溫隔熱層上應(yīng)用混凝土、水泥砂漿或干鋪卵石作為保護(hù)層，以免保溫隔熱材料受到破壞。在使用混凝土板或地磚等材料做保護(hù)層時(shí)，可用水泥砂漿鋪砌；采用卵石保護(hù)層，在卵石與保溫隔熱材料層間應(yīng)鋪一層耐穿刺且耐久性的防腐性能好的纖維織物。此種形式的屋面適用于寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)的新建和改造住宅的屋頂保溫，并能夠保證冬季屋頂內(nèi)表面溫度和室外采暖環(huán)境的差值小于4℃；可使防水層的使用壽命延長(zhǎng)2～4倍。

二、建筑形式保溫隔熱屋面

通風(fēng)屋頂就是一種典型的建筑形式保溫隔熱屋面，其屋蓋由實(shí)體結(jié)構(gòu)變?yōu)閹в蟹忾]或通風(fēng)的空氣間層的雙層屋面結(jié)構(gòu)形式，在我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)廣泛地采用，尤其是在氣候炎熱多雨的夏季，更顯示出它的優(yōu)越性。通風(fēng)屋面通過(guò)空氣間層的空氣流動(dòng)帶走太陽(yáng)輻射熱量，大大地提高了屋蓋的隔熱能力。但在通風(fēng)屋面的設(shè)計(jì)施工中應(yīng)根據(jù)基層的承載能力，簡(jiǎn)化構(gòu)造形式，通風(fēng)屋面和風(fēng)道長(zhǎng)度不宜大于15 m，空氣間層高度以200 mm左右為宜；架空隔熱板與山墻間應(yīng)留出250 mm的距離；同時(shí)在架空隔熱層施工過(guò)程中，要做好完工防水的保護(hù)工作。帶可通風(fēng)閣樓層的住宅，其原理與通風(fēng)屋面相同，所不同的是閣樓的空間高大，通風(fēng)效果比架空階磚的通風(fēng)屋頂更好，且閣樓有良好的防雨防曬功能，能有效改善住宅頂部的熱工質(zhì)量。此種形式的屋面適用于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)的新建和改造住宅的屋頂保溫。

三、生態(tài)覆蓋式保溫隔熱屋面

生態(tài)覆蓋式保溫隔熱屋面是通過(guò)生態(tài)材料覆蓋于建筑屋頂，利用覆蓋物自身對(duì)周圍環(huán)境變化而產(chǎn)生的相應(yīng)反應(yīng)，來(lái)彌補(bǔ)建筑本身不利的能源損耗，其中以種植屋面和蓄水屋面較為典型。

1、種植屋面

利用屋頂種草栽花，甚至種灌木、堆假山、設(shè)噴泉，形成了“操場(chǎng)屋頂”或屋頂花園，是一種生態(tài)型的節(jié)能屋面。種植屋面的隔熱原理有3個(gè)方面：一是植被莖葉的遮陽(yáng)作用，可以有效地降低屋面的室外綜合溫度，減少屋面的溫差傳熱量；二是植物的光合作用消耗太陽(yáng)能用于自身的蒸騰；三是植被基層的土壤或水體的蒸發(fā)消耗太陽(yáng)能。因此，種植屋面是一種十分有效的隔熱節(jié)能屋面。如果植被種類屬于灌木，則還可以有利于固化CO2，釋放氧氣，凈化空氣，能夠發(fā)揮出良好的生態(tài)功效。種植屋面相對(duì)施工要求較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)層采用整體澆筑或預(yù)制裝配的鋼筋混凝土屋面板；防水層應(yīng)選用設(shè)置涂膜防水層和配筋細(xì)石混凝土剛性防水層兩道防線的復(fù)合防水設(shè)防的做法，以確保其防水質(zhì)量；在結(jié)構(gòu)層上做找平層，找平層宜采用1∶3水泥砂漿，其厚度根據(jù)屋面基層種類（按照屋面工程技術(shù)規(guī)范）規(guī)定為15～30 mm，找平層應(yīng)堅(jiān)實(shí)平整。找平層宜留設(shè)分格縫，縫寬為20 mm，并嵌填密封材料，分隔縫最大間距為6 m；種植屋面栽培的植物宜選擇淺根植物，如各種花卉、草等，一般不宜種植根深的植物；種植屋面坡度不宜大于3%，以免種植介質(zhì)流失。此種形式的屋面適用于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)的住宅屋頂防熱。

2、蓄水屋面

蓄水屋面就是在屋面上儲(chǔ)一薄層水用來(lái)提高屋頂?shù)母魺崮芰?。水在蒸發(fā)時(shí)要吸收大量的汽化熱，而這些熱量大部分從屋面所吸收的太陽(yáng)輻射中攝取，所以大大減少了經(jīng)屋頂傳入室內(nèi)的熱量，相應(yīng)地降低了屋面的內(nèi)表面溫度。用水隔熱是利用水的蒸發(fā)耗熱作用，而蒸發(fā)量的大小與室外空氣的相對(duì)濕度和風(fēng)速之間的關(guān)系非常密切。其中相對(duì)濕度的蒸發(fā)作用最強(qiáng)烈，從屋面吸收而用于蒸發(fā)的熱量最多，而這個(gè)時(shí)刻的屋頂室外綜合溫度恰恰最高，即適逢屋面?zhèn)鳠嶙顝?qiáng)烈的時(shí)刻。這時(shí)就是在一般的屋頂上噴水，亦會(huì)起到蒸發(fā)耗熱而削弱屋頂?shù)膫鳠嶙饔谩Ｒ虼嗽谙募練夂蚋稍?、白天多風(fēng)的地區(qū)，用水隔熱的效果必然顯著。

蓄水屋頂也存在一些缺點(diǎn)，在夜里屋頂蓄水后外表面溫度始終高于無(wú)水屋面，這時(shí)很難利用屋頂散熱。且屋頂蓄水也增加了屋頂靜荷重，為防止?jié)B水還要加強(qiáng)屋面的防水措施。防水層的做法是采用40 mm厚、200#細(xì)石混凝土加水泥用量0. 05%的三乙醇胺或水泥用量1%的氯化鐵，1%的亞硝酸鈉（體積濃度98%），內(nèi)設(shè)Φ4@200雙向的鋼筋網(wǎng)，防滲漏性能最好。混凝土防水層應(yīng)依次澆筑完畢，不得留施工縫，立面與平面的防水層應(yīng)一次做好，防水層施工氣溫宜為5～35℃，應(yīng)避免在負(fù)溫或烈日暴曬下施工，剛性防水層完工后應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，蓄水后不得斷水。此種形式的屋面適用于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)的住宅屋頂防熱。