节能建筑屋面

【摘 要】能源的过度消耗逐渐被越来越多的人重视,节约能源已成为国家发展中不可或缺的一部分,而建筑节能则又是节能的重中之重.通过对建筑外部围护结构中最容易被人们忽视的屋顶结构的分析、对比,从中得出不同屋面形式在节能、构造上的优势与劣势,对今后建筑设计屋面形式的选择有因地制宜、取长补短之效.

【关 键 词】建筑屋面节能；屋面形式；适用范围；节能效果

在影响建筑节能的各因素中,建筑围护结构的保温无疑是最重要的因素之一.建筑围护结构,是由包围空间的、将室内与室外隔开的结构材料和表面装饰材料构成,包括墙体、门窗和屋面.改善建筑围护结构的热工性能是保证室内热舒适条件的关键问题之一,对于建筑在运行中的能量消耗是一个主要因素,而屋面节能技术是其中的重要组成部分；屋面节能技术又与建筑屋顶的构造形式息息相关.屋面构造形式大致有构造式保温隔热屋面、建筑形式保温隔热屋面、生态覆盖式保温隔热屋面等.

一、构造式保温隔热屋面

构造式保温隔热屋面,也就是我们常说的板材式保温隔热屋面,这类建筑屋面多以在屋顶构造中增加保温材料层,通过低传热系数和大热惰的材料来阻挡外部热量的进入和内部能量的流失.这类形式的屋面大致分为传统保温隔热屋面和倒置式屋面.

1.传统保温隔热屋面

传统屋面构造做法,即正置式屋面.其构造一般为隔热保温层在防水层的下面.因为传统屋面隔热保温层的选材一般为珍珠岩、水泥聚苯板、加气混凝土、陶粒混凝土、聚苯乙烯板（EPS）等材料.这些材料普遍存在吸水率大的通病,如果吸水,保温隔热性能大大降低,无法满足隔热的要求,所以一定要使防水层做在其上面,防止水分的渗入,保证隔热层的干燥,方能隔热保温.为了提高材料层的热绝缘性,最好选用导热性小、蓄热性大的材料,同时要考虑不宜选用容量过大的材料,防止屋面荷载过大.屋面保温隔热材料不宜选用吸水率较大的材料,以防止屋面湿作业时,保温隔热层大量吸水,降低隔热性能.设计人员可根据建筑的热工设计计算确定其厚度.此种形式的屋面适用于寒冷地区和夏热冬冷地区的新建和改造住宅的屋顶保温,并能够保证冬季屋顶内表面温度和室外采暖环境的差值小于4℃.

2.倒置式屋面

倒置式屋面是将保温层设计在防水层之上,大大减弱了防水层受大气、温差及太阳光紫外线照射的影响,使防水层不易老化,因而能长期保持其柔软性、延伸性等性能,有效延长使用年限.倒置式屋面省去了传统屋面中的隔气层及保温层上的找平层,施工简化,更加经济.即使出现个别地方渗漏,只要揭开几块保温板,就可以进行处理,易于维修.同时倒置式屋面的构造要求保温隔热层应采用吸水率低的材料,如聚苯乙烯泡沫板、泡沫玻璃、挤塑聚苯乙烯泡沫板等.且在保温隔热层上应用混凝土、水泥砂浆或干铺卵石作为保护层,以免保温隔热材料受到破坏.在使用混凝土板或地砖等材料做保护层时,可用水泥砂浆铺砌；采用卵石保护层,在卵石与保温隔热材料层间应铺一层耐穿刺且耐久性的防腐性能好的纤维织物.此种形式的屋面适用于寒冷地区和夏热冬冷地区的新建和改造住宅的屋顶保温,并能够保证冬季屋顶内表面温度和室外采暖环境的差值小于4℃；可使防水层的使用寿命延长2～4倍.

二、建筑形式保温隔热屋面

通风屋顶就是一种典型的建筑形式保温隔热屋面,其屋盖由实体结构变为带有封闭或通风的空气间层的双层屋面结构形式,在我国夏热冬冷地区广泛地采用,尤其是在气候炎热多雨的夏季,更显示出它的优越性.通风屋面通过空气间层的空气流动带走太阳辐射热量,大大地提高了屋盖的隔热能力.但在通风屋面的设计施工中应根据基层的承载能力,简化构造形式,通风屋面和风道长度不宜大于15m,空气间层高度以200mm左右为宜；架空隔热板与山墙间应留出250mm的距离；同时在架空隔热层施工过程中,要做好完工防水的保护工作.带可通风阁楼层的住宅,其原理与通风屋面相同,所不同的是阁楼的空间高大,通风效果比架空阶砖的通风屋顶更好,且阁楼有良好的防雨防晒功能,能有效改善住宅顶部的热工质量.此种形式的屋面适用于夏热冬冷和夏热冬暖地区的新建和改造住宅的屋顶保温.

三、生态覆盖式保温隔热屋面

生态覆盖式保温隔热屋面是通过生态材料覆盖于建筑屋顶,利用覆盖物自身对周围环境变化而产生的相应反应,来弥补建筑本身不利的能源损耗,其中以种植屋面和蓄水屋面较为典型.

利用屋顶种草栽花,甚至种灌木、堆检测山、设喷泉,形成了“操场屋顶”或屋顶花园,是一种生态型的节能屋面.种植屋面的隔热原理有3个方面：一是植被茎叶的遮阳作用,可以有效地降低屋面的室外综合温度,减少屋面的温差传热量；二是植物的光合作用消耗太阳能用于自身的蒸腾；三是植被基层的土壤或水体的蒸发消耗太阳能.因此,种植屋面是一种十分有效的隔热节能屋面.如果植被种类属于灌木,则还可以有利于固化CO2,释放氧气,净化空气,能够发挥出良好的生态功效.种植屋面相对施工要求较为复杂,结构层采用整体浇筑或预制装配的钢筋混凝土屋面板；防水层应选用设置涂膜防水层和配筋细石混凝土刚性防水层两道防线的复合防水设防的做法,以确保其防水质量；在结构层上做找平层,找平层宜采用1∶3水泥砂浆,其厚度根据屋面基层种类（按照屋面工程技术规范）规定为15～30mm,找平层应坚实平整.找平层宜留设分格缝,缝宽为20mm,并嵌填密封材料,分隔缝最大间距为6m；种植屋面栽培的植物宜选择浅根植物,如各种花卉、草等,一般不宜种植根深的植物；种植屋面坡度不宜大于3%,以免种植介质流失.此种形式的屋面适用于夏热冬冷和夏热冬暖地区的住宅屋顶防热.

蓄水屋面就是在屋面上储一薄层水用来提高屋顶的隔热能力.水在蒸发时要吸收大量的汽化热,而这些热量大部分从屋面所吸收的太阳辐射中摄取,所以大大减少了经屋顶传入室内的热量,相应地降低了屋面的内表面温度.用水隔热是利用水的蒸发耗热作用,而蒸发量的大小与室外空气的相对湿度和风速之间的关系非常密切.其中相对湿度的蒸发作用最强烈,从屋面吸收而用于蒸发的热量最多,而这个时刻的屋顶室外综合温度恰恰最高,即适逢屋面传热最强烈的时刻.这时就是在一般的屋顶上喷水,亦会起到蒸发耗热而削弱屋顶的传热作用.因此在夏季气候干燥、白天多风的地区,用水隔热的效果必然显著.

蓄水屋顶也存在一些缺点,在夜里屋顶蓄水后外表面温度始终高于无水屋面,这时很难利用屋顶散热.且屋顶蓄水也增加了屋顶静荷重,为防止渗水还要加强屋面的防水措施.防水层的做法是采用40mm厚、200#细石混凝土加水泥用量0.05%的三乙醇胺或水泥用量1%的氯化铁,1%的亚硝酸钠（体积浓度98%）,内设Φ4@200双向的钢筋网,防渗漏性能最好.混凝土防水层应依次浇筑完毕,不得留施工缝,立面与平面的防水层应一次做好,防水层施工气温宜为5～35℃,应避免在负温或烈日暴晒下施工,刚性防水层完工后应及时养护,蓄水后不得断水.此种形式的屋面适用于夏热冬冷和夏热冬暖地区的住宅屋顶防热.

四、结束语

综上所述,从现有主要几种屋面的保温形式的比较中不难看出,保温节能屋面是建筑物上部与外界直接接触的重点部位,其保温与隔热对建筑节能具有重要意义.