建筑屋面節能技術

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

關鍵詞：屋面節能；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屋面相對而言的。所謂倒置式屋面，就是將傳統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，其導熱系數將陡增，所以才出現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。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水化產生濕漲，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，從而降低了屋面內表面的最高溫度。經實測，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，由于上述優點，蓄水屋面現在已經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，又節能的蓄水屋面，必須對它的傳熱特性進行動態分析和計算，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，基本上不需要人為供水。不同水深與屋面外表和內表的最高溫度如圖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，華中地區由于夏天天氣炎熱，蒸發量較大，日平均蒸發量在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定做好分格縫，防水層做好后應及時養護，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%的空調能源消耗。在夏季高溫酷暑季節節能減少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、耐久之優點。特別是隨著建筑材料技術的發展，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、施工質量不好，也可能出現滲漏現象。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、節能的要求。

結語

如今建筑節能工作已在全國啟動，節能住宅也是一項正在興起的嶄新事業，體現了建筑節能的前進方向。我們必須跟隨世界和中國建筑節能發展的大趨勢和大潮流，抓住機遇，迎接挑戰、開拓進取，搞好建筑屋面的節能，改善市內熱環境，促進建筑技術和建筑產業的發展，為合理利用資源、保護生態環境、提高人民生活質量而努力。

參考文獻

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