既有建筑屋頂的綠色節能改造

王冰

摘要：隨著節能環保理念的不斷深入，對既有建筑的屋頂進行綠色節能改造十分必要。文章首先分析了建筑屋頂的設計要求，然后探討了既有建筑屋頂綠色節能改造的具體措施。

關鍵詞：既有建筑；節能改造；屋頂

建筑屋頂直接與自然環境相接觸，最容易受到諸如外界氣溫、日光輻射等外界因素的影響，屋頂所造成的室內耗能量大于任何一面外墻和地面的耗能量。因此，提高屋頂的隔熱保溫性能，對提高建筑抵抗夏季室外熱作用和冬季保溫作用的能力尤為重要。

一、建筑屋頂的設計要求

依據屋面的坡度以及主要形式，可以將屋頂分為以下幾種類型：第一，平屋頂，也就是屋面的坡度為2%-5%；第二，坡屋頂，也就是屋面的坡度一般大于10%；第三，曲面屋頂，主要是由薄殼結構、懸索結構以及網架結構等作為屋頂的主要承重結構，形成不同形狀的屋頂。例如雙曲拱屋頂等。建筑的屋頂在設計的時候必須滿足以下設計的要求：

（一）防水要求

作為維護結構，屋頂最基本的功能是防止滲漏，因此屋頂構造設計的主要任務是解決漏水問題。一方面需要使用不透水的屋面材料及采用合理的構造處理來達到防水的目的，另一方面需要采取適當的排水措施，將屋面積水及時排掉，以

減少滲漏的可能。因而一般屋面都需有一定的排水坡度。屋頂的防水止漏是一項綜合性技術，它涉及建筑及結構的形式、屋頂坡度、防水材料、屋面構造處理等問題，需加以綜合考慮。

（二）隔熱保溫要求

隔熱保溫是屋頂的重要功能，也是建筑節能的重要保障。對于有冬冷夏熱氣候特征的地區，屋頂應有良好的隔熱保溫性能，減少能量損失，以保持室內溫度適宜。屋頂的保溫，一般是采用熱阻很大的材料，阻止室內熱量由屋頂流向室外。屋頂的隔熱則通常靠設置通風間層，利用風壓及熱壓差產生空氣流動帶走一部分輻射熱或采用隔熱性能很好的材料，減少由屋頂傳入室內的熱量來達到目的。

（三）結構要求

屋頂需承受風、雨、雪等荷載及其自重。屋頂將這些荷載傳遞給墻柱等結構，與其共同構成建筑的受力主體，因而屋頂也是承重構件，必須有足夠的強度和剛度，以保證房屋的結構安全。從防水的角度觀之，則不允許屋頂受力后有過大的形變，否則易使防水層開裂，造成屋面滲漏。

二、既有建筑屋頂的綠色節能改造措施

（一）保溫屋面

通過給建筑外圍護結構增加保溫層是當前最為普遍的建筑節能措施之一。因其節能效果顯著，技術成熟，操作方便且經濟性能好，所以該技術的應用范圍極其廣泛。例如常見的金屬保溫屋面系統，主要是由結構底板、防潮材料、防水材料、屋面板、保溫棉板等共同組成。可以通過調整保溫材料以及防潮材料的厚度和密度來調節屋面的保溫效果。金屬保溫屋面的節能效果十分明顯。但是在使用的時候應注意以下幾點：第一，應優先選擇導熱系數低且密度較小的保溫材料，用以防止屋面的厚度和荷載力過大；第二，在施工的過程中尤其要注意保溫材料吸入水分，高濕度將會降低原保溫材料的效果；第三，防潮層兩邊的保溫材料應設置合理的厚度比例，防止防潮層下的溫度低于露點溫度而出現冷凝現象。

（二）綠化屋頂

1.屋頂綠化的設計原則

第一，以安全為前提，安全貫穿屋頂花園造園的全過程，屋頂的植土采用輕質營養植土與屋面的防水、綠化隔層板、過濾泥水防止落水管阻塞是屋頂綠化的關鍵技術要素；第二，植物以耐旱草皮和局部造景為主，充分發揮綠化的生態效益和環境效益，為人們提供良好的居住、工作和生活環境；第三，因“頂”制宜。景觀設計時，屋頂綠化全園結合周圍的環境采用自然式布局手法，根據屋面梁柱等結構構件承重能力較好，恰當進行微地形處理，使整個空間序列的展開多樣而富于變化；第四，盡量降低造價。

2.屋頂綠化的設計方法

（1）屋頂花園的設計要求

在屋頂綠化中，植被屋面設計相對比較簡單，一般選擇景天類植物做地被栽植，主要考慮屋面的排（蓄）水、承載力等因素。

1）花園形式屋頂綠化可做成小游園的形式服務于游人，多用于服務性建筑如賓館、酒樓等。小游園應有適當起伏的地貌，配以小型亭、花架等園林建筑小品，并點綴以山石。選擇淺根性的小喬木，與灌木、花卉、草坪、藤本植物等搭配。為滿足植物根系生長需要，種植土要30厘米至40厘米厚，局部可設計成60厘米至80厘米。此類屋頂花園要特別注意在建筑設計時統籌考慮，以滿足屋頂花園對屋頂承重能力的要求，設計時還要盡量使較重的部位設計在梁柱上方的位置。

2）色塊圖案形式采用大葉黃楊、紫葉小聚等觀葉植物或整齊、艷麗的各色草花配以草坪構成圖案，俯視效果好，多用于屋頂高低交錯時低層屋頂的綠化。

3）應季布置形式采用盆栽花卉，根據其盛花期隨時更換，并可在樓的邊緣處擺放懸垂植物，兼顧墻體綠化。此法多用于低層屋頂綠化。

（2）屋頂綠化的構造設計

屋頂綠化的屋面構造由下至上依次為：結構層、保溫層、找平層、屋面防水層、分離滑動層、隔根層、排水層、過濾層、基質層、植被層。在屋頂綠化中，屋面四周應設擋墻，擋墻下部應設泄水孔。屋頂綠化中的9個構造層并不是層層必有，根據氣候、地域、建筑形式可以減少某一層次。

3.屋頂綠化的施工

屋頂綠化施工時，應按照屋頂的構造結構層，一步步地操作，要嚴格按照設計的植物種類、規格和對栽培基質的要求而施工，并認真檢測，以保證施工質量。

4.屋頂綠化的維護

一般來說，所有的屋頂綠化都需要維護，屋頂植物移栽有一個適應環境的過程，植物移栽初期需要特別維護。一般只會對新環境有了一定的適應后，可以粗放管理，但必要時需要簡單的維護。主要應做好灌溉，施肥，雜草清除，修剪，病蟲害防治，防風防寒等工作。例如，由于屋頂種植土厚度較薄，土壤的保水能力相對于地面要差，同時，屋項因光照強、風大，植物的蒸騰量大、易失水，尤其是夏季高溫季節，當長時間沒有降水時，應該及時澆灌。

（五）屋頂平改坡

“平改坡”是指在建筑結構許可條件下，將多層住宅平屋面改造成坡屋頂，并對外立面進行整修粉飾，達到既改善住宅性能又改變建筑物外觀視覺效果的房屋修繕行為。其具有如下特點：第一，節能效果明顯。坡屋頂的熱量要比平屋頂小，而且由于坡屋頂的悶頂空間的存在，可以有效緩解屋頂外表面的高溫對頂層吊頂內表面溫度的影響，如果加上適當的通風設計將會使夏季居住熱舒適環境更好；第二，防漏性能好。平屋面建筑在防水上是依靠防水層“以堵為主”，而坡屋面則“以疏為主”，從根本上解決了屋頂雨水滲漏的問題；第三，改變建筑外部造型。為了充分利用坡屋面形成的空間，多層住宅頂層可設計成躍層，形成空中小別墅，使主要房間有良好的隔熱保溫性能，并增加了儲藏空間和活動空間。

（六）太陽能屋頂

目前更多的是利用智能化技術、生態技術實現建筑屋頂節能，如太陽能集熱屋頂和可控制通風屋頂等。太陽能屋頂是指可分別安裝在每棟獨立建筑上的光伏發電系統。太陽能屋頂一方面能通過對太陽輻射能的吸收減少屋頂吸熱量，降低室內溫度，減少空調負荷。另一方面把吸收的太陽能轉化電能，供給房屋各種用電設備。總的來說，它不但減少了建筑能耗，而且為建筑提供了能源。但太陽能屋頂建筑成本太高，因而普及率度較低。

總之，屋頂作為建筑外圍護的重要組成部分，其所造成的能耗消耗十分巨大。因此我們必須采取一定的節能措施進行既有建筑的屋頂改造，屋頂節能改造的途徑很多，應依據建筑物所處的地理位置和氣候條件等，采取合適的改造方法。

參考文獻

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[2]張蕾.夏熱冬暖地區既有建筑節能改造探討[J].能源與環境，2007（3）