現(xiàn)代建筑屋頂對建筑節(jié)能的作用

賈 月 王 維

（遼寧科技大學(xué)建筑與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，遼寧 鞍山 114051）

現(xiàn)代建筑屋頂對建筑節(jié)能的作用

賈 月 王 維

（遼寧科技大學(xué)建筑與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，遼寧 鞍山 114051）

中國是建筑業(yè)的發(fā)展大國，隨著建筑面積的逐年增加，建筑能耗也逐年增加，建筑節(jié)能在建筑行業(yè)成為首要而且重大的問題。建筑圍護結(jié)構(gòu)（門，窗，墻，屋頂，陰影等）對建筑能耗的影響很大，本文從建筑圍護結(jié)構(gòu)、建筑屋頂?shù)牟晒馀c通風(fēng)、保溫與隔熱等以及屋頂對太陽能的收集利用方面進行粗略的探討，為現(xiàn)代建筑屋頂?shù)墓?jié)能設(shè)計提供一些啟示與幫助。

現(xiàn)代建筑屋頂 建筑節(jié)能 光電屋頂

建筑的圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計對建筑的耗能、室內(nèi)空氣的質(zhì)量、用戶活動的熱舒適環(huán)境等都有很大的影響。對于建筑而言，屋頂還是最本質(zhì)的部分。屋頂?shù)墓δ苡泻芏?，可以通過屋頂?shù)钠露?、方向與方位、材料與顏色等和外部環(huán)境進行協(xié)調(diào)，使屋頂在夏季少吸熱，冬季少損失熱，降低建筑的能耗。

1屋頂?shù)牟晒馀c通風(fēng)

1.1 屋頂?shù)淖匀徊晒?/p>

太陽光是安全的、潔凈的可再生能源，建筑若充分利用白天的自然光進行采光可以非常有效的達到節(jié)能的目的。建筑充足良好的采光不僅可以給人們的生活提供舒適的環(huán)境，而且對的人心理積極向上的發(fā)展也起到很大的作用。屋頂，作為建筑五大立面之一，在采光方面有以下優(yōu)點：一是因立面門窗的采光高度較低容易造成眩光，而從屋頂漫射進來的自然光就不會發(fā)生這種現(xiàn)象；二是當(dāng)建筑屋頂?shù)牟晒饷娣e與立面門、窗的采光面積相同時，屋頂提供的照度是立面所提供的5-10倍；三是對于大進深建筑的中心功能區(qū)域或四周圍合的中庭，當(dāng)立面采光無法滿足要求時，可以利用屋頂采光來彌補其不足。

屋頂采光的方式有：矩形天窗、鋸齒形天窗、平天窗?，F(xiàn)代的新技術(shù)還有采光頂。

1.2 屋頂?shù)淖匀煌L(fēng)

建筑通風(fēng)是指將新鮮的空氣導(dǎo)入人們活動的空間，以提供呼吸的新鮮空氣，調(diào)節(jié)室內(nèi)的濕度，減少室內(nèi)的污染物等。通風(fēng)屋頂還可以阻隔熱量進入室內(nèi)，利用屋頂設(shè)置的空氣夾層的外層抵擋太陽輻射，熱量經(jīng)過兩次傳遞到達內(nèi)表面，減少傳入室內(nèi)的熱量，同時利用風(fēng)壓與熱壓形成的自然通風(fēng)帶走夾層中的熱量，降低室外熱環(huán)境對建筑室內(nèi)熱環(huán)境的影響。

2屋頂隔熱與冷卻

在夏季，屋頂?shù)奶栞椛浜軓娏?。熱通過輻射、對流和傳導(dǎo)的形式進行傳導(dǎo)，所謂隔熱就是阻止由輻射對流和傳導(dǎo)產(chǎn)生的傳遞[1]。從這個意義上講，降低屋頂外表面的太陽輻射吸收率和減少輻射率，也屬于隔熱。

空氣對流：屋面散熱量的大小與其表面對流強度有直接的關(guān)系，材料的光滑和凸凹程度的大小也會影響屋面的冷卻效果。

太陽能輻射：物體表面散熱量的大小與其表面溫度的4次方成正比，與物體表面的輻射率也有較大的關(guān)系[2]。對于長波長來說，與表面顏色無關(guān)，粗糙面的輻射率大，接近于1，二鋁箔那樣的光滑面則很小。對于太陽輻射（短波長）來說，白色的無光澤涂料容易反射太陽輻射，但是長波長則完全吸收。所以如何增加對太陽輻射的反射、減少對太陽輻射的吸收，對建筑節(jié)能也有影響。

蒸發(fā)潛熱：水從液態(tài)變成氣態(tài)的水蒸氣時，吸收四周的熱量達到散熱的目的。在不改變屋頂結(jié)構(gòu)的前提下，可以利用屋頂灑水、屋頂蓄水以及在屋頂種植綠色植被來降低屋頂表面的溫度，進而改善室內(nèi)環(huán)境溫度。屋頂灑水是在太陽光照射最為強烈的時候?qū)ξ蓓斶M行灑水可以達到降低溫度的效果，而且這種間歇式的降溫方式是比較快速、有效的。流水的屋面顏色宜為白色，既能反射陽光，又不妨礙輻射冷卻。屋頂蓄水是指在建筑屋頂設(shè)置水箱或水池。這樣的設(shè)施可以收集雨水也可以人工蓄水，利用水（水的比熱容比較大）蒸發(fā)吸收熱量可以降低環(huán)境的溫度，達到降溫的效果。水在白天吸收太陽輻射熱，夜晚是放出白天吸收的熱量，調(diào)節(jié)周圍熱環(huán)境，提供舒適的生活溫度和濕度。屋頂綠化是在建筑物頂部及其他一些特殊空間，設(shè)置具有觀賞性的綠色景觀節(jié)點。利用植物本身的蒸騰作用和土壤中水分蒸發(fā)帶走熱量，降低環(huán)境溫度，使室內(nèi)變得涼爽。在屋頂上種植綠色植被不僅可以增加建筑本身的美觀性，而且樹葉也可以遮擋太陽輻射。

屋頂?shù)牟牧喜捎帽Ｋ愿叩牟牧弦部梢赃_到調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的目的。

試驗主要研究增壓柴油機TBD234V12的外部高壓EGR系統(tǒng)，由原機的試驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)柴油機在高工況運行時，進氣壓力明顯高于排氣壓力，此時實現(xiàn)EGR廢氣回流困難，因此,選擇在增壓器出口后串接文丘里管，可有效減小對柴油機和渦輪增壓器的運行影響。

3屋頂集熱與保溫

3.1 屋頂?shù)钠露扰c集熱

到達屋頂?shù)奶栞椛淞颗c太陽入射角、屋頂坡度都有極大的關(guān)系。所以，屋面在采用集熱管集熱時，必須注意集熱管的安裝角度。朝南時受熱量會很大，然而在東西兩面也能夠有相當(dāng)量的受熱，所以東西兩面也有利用的價值。當(dāng)受熱面朝東或朝西是需要調(diào)整其角度。最簡單的集熱的方法就是將屋頂朝南面的表面用深色的材料，由此來吸收部分熱量。還可在屋頂安裝太陽能集熱管、太陽能集熱板等。用朝南的大開口部位的直接獲熱得到的熱，得到了有效的利用，而且通過設(shè)置附屬溫室還可以減少開口部位的熱損失，通過直接獲得熱的方式進行蓄熱。

3.2 屋頂?shù)谋?/p>

保溫有兩種方式：一是在提供集中供暖的前提下，改善屋頂結(jié)構(gòu)形式，減少屋頂、墻體等熱量的損失來達到保溫要求；二是通過在建筑空間中添加供熱設(shè)備使室內(nèi)溫度達到舒適的要求。保溫不只是通過隔熱來實現(xiàn)，也不是只依靠供熱來保持溫度，而要這兩種方式相互結(jié)合、補充才能保持舒適的熱環(huán)境。

減少建筑屋頂熱量損失最主要的方法是增加屋頂?shù)目倐鳠嵯禂?shù)。

4太陽能的收集利用

建筑屋頂作為建筑五大立面中獲得的太陽能最多的立面，更需要得到充分的利用。例如，現(xiàn)代建筑中的屋頂上安置太陽能集熱器或太陽能板來吸收太陽能，為居民日常生活提供熱水等。因為該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝方便，經(jīng)濟性比較高，所以在我國得到了廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新型技術(shù)也越來越多地呈現(xiàn)于人們的眼前，其中光電屋頂是太陽能光伏建筑一體化技術(shù)中的一種。

光電屋頂?shù)膽?yīng)用是十分廣闊的。光電屋頂是是光電原理和傳統(tǒng)的墻體屋頂組合的新型建筑屋頂。這種屋頂一般采用的電學(xué)結(jié)構(gòu)是單路自然能--單蓄電池結(jié)構(gòu)。

在科技飛速發(fā)展的年代，國內(nèi)建筑總能耗占據(jù)了全社會總能耗的很大一部分，熱水、冬季的采暖、夏季的降溫等建筑能耗約占建筑能耗的65%。降低建筑總能耗的方式中最為簡單、有效的當(dāng)是充分利用太陽能。因此，全面實現(xiàn)光伏建筑一體化這種新技術(shù)是解決建筑能源消耗大的有效的措施之一。

5結(jié) 語

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑總能耗的增加，建筑的節(jié)能設(shè)計是現(xiàn)代建筑發(fā)展的必然趨勢。而通過屋頂利用自然能源，雖然需要有簡單的裝置和風(fēng)機的動力等少許人工能量，但其效果非常大。我們要充分利用降臨在屋頂上的熱、光、水等自然恩賜。

[1]彰國社（著），任子明（譯）。國外建筑設(shè)計詳圖圖集13。中國建筑工業(yè)出版社 , 2004：8

[2]彰國社（著），任子明（譯）。國外建筑設(shè)計詳圖圖集13。中國建筑工業(yè)出版社 , 2004：8

[3]楊紅。太陽能光伏-建筑一體化及其在美國的實施作者。工業(yè)建筑 2001年7期

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1007-6344（2015）05-0272-01