現代建筑連鎖瓦屋面施工及節能應用技術研究

馬少杰 江 玉 張 力 王 甲 張 宇

1 研究背景

節能減排已成為當今社會發展的重要課題。建筑行業作為能源消耗和碳排放的主要源頭之一，其節能減排的重要性不言而喻。屋面作為建筑圍護結構的重要組成部分，其材料的節能性能對于降低建筑能耗、改善室內環境質量具有重要意義。因此研究新型節能屋面材料及其施工技術，具有重要的現實意義和理論價值。

2 研究目的

本文研究目的是探索現代建筑連鎖瓦屋面施工及節能應用技術，以滿足當今社會對節能環保和建筑質量的要求。具體為：

1）分析和評估現有建筑連鎖瓦屋面施工技術的優缺點，尋找提高施工效率和質量的方法。通過研究施工過程中存在的問題和挑戰，提出改進措施和解決方案。

2）研究現代節能技術在建筑連鎖瓦屋面中的應用，包括但不限于隔熱、保溫、降噪等方面。通過對不同節能技術的分析和比較，確定最適合連鎖瓦屋面的應用方式和效果。

3）探討現代建筑連鎖瓦屋面施工及節能應用技術在實際工程中的應用前景和推廣價值。通過分析市場需求和趨勢，評估這些技術在建筑行業中的發展前景，并提出相應的推廣策略和建議[1]。

3 連鎖瓦屋面的基本特性

3.1 結構和組成

3.1.1 瓦片

連鎖瓦屋面的基本組成是瓦片。瓦片是一種常見的屋面材料，通常由陶瓷、混凝土、金屬或復合材料制成。在連鎖瓦屋面中，瓦片通常具有特定的形狀和尺寸，便于安裝和連接。

3.1.2 連接件

連接件是將瓦片固定在屋面結構上的關鍵組成部分，連鎖瓦屋面中常見的連接件包括屋面龍骨和螺栓等。屋面龍骨是垂直安裝在屋面結構上的木質或金屬構件，用于支撐和連接瓦片，且能提高屋面的穩定性和承載能力。螺栓用于將瓦片和連接件固定在一起，確保屋面的牢固性和穩定性。

3.1.3 附屬部件

在連鎖瓦屋面中，還有一些附屬部件起到輔助功能。例如，屋脊是安裝在屋頂頂部的特殊瓦片，用于防止雨水滲入屋頂的頂部。

3.2 耐候性和隔熱性能

連鎖瓦屋面具有優異的耐候性，能夠在各種惡劣氣候條件下長期使用而不受損。其耐候性能主要體現在2個方面：第1，耐腐蝕性能。連鎖瓦屋面材料通常具有優異的耐酸堿性和耐化學腐蝕性能，能夠在酸雨等惡劣環境下長期保持穩定性能。第2，抗風壓性能。連鎖瓦屋面具有良好的抗風壓性能，能夠在強風、颶風等惡劣氣候條件下保持穩固，不易受到風力影響而脫落或受損。連鎖瓦屋面具有出色的隔熱性能，能夠有效減少室內外溫度差異，提高建筑的節能效果。其隔熱性能主要體現在3 方面：第1，熱傳導系數低。連鎖瓦屋面材料通常采用具有較低熱傳導系數的材料制成，能夠有效阻止熱量傳導，減少熱能損失。第2，熱輻射反射性能。連鎖瓦屋面通常具有較高的熱輻射反射率，能反射太陽輻射，減少熱量的吸收，降低室內溫度。第3，空氣層隔熱。安裝連鎖瓦屋面時，配合龍骨通常會形成一道空腔，該空腔具有隔熱性能，能夠有效隔離室內外溫度差異。

4 連鎖瓦屋面施工技術研究

4.1 施工方法研究

在現代建筑領域，連鎖瓦屋面作為一種常見的屋面材料，其施工方法對確保屋面質量和性能至關重要。本文將詳細探討連鎖瓦屋面施工的各環節和具體操作步驟，包括準備工作、基層驗收、鋪設連鎖瓦、固定瓦片等。

4.1.1 準備工作

連鎖瓦屋面施工前的準備工作十分重要，直接關系到整個施工過程是否能順利進行，包括以下3 個方面：第1，材料準備。根據設計要求準備好所需的連鎖瓦、連接件、固定材料等，并檢查產品和各種附件材料的質量，如瓦片是否有破損、掛瓦條是否符合防火和防腐要求等。第2，工具準備。檢查施工所需工具是否齊全，如墨斗線、卷尺、記號筆、電鋸、手鉆等。第3，施工人員交底。確保施工人員熟悉施工流程和操作技巧[2]。

4.1.2 基層驗收

連鎖瓦屋面的基層處理對于整個屋面系統的穩定性和耐久性有著重要影響。因此在掛瓦前對基層驗收進行嚴格控制，基層表面應平整，且無開裂、起砂等現象，基層的強度應滿足設計和規范要求[3]。

4.1.3 鋪設掛瓦條

鋪設掛瓦條是連鎖瓦屋面施工過程中的關鍵步驟，采用正確的鋪設方法可以確保瓦片的牢固性和整體美觀，包括以下步驟：第1，確定起鋪線。據設計要求和標高要求，保證瓦頭出檐外50 mm 并彈1 條平行于屋脊的平行線。第2，鋪釘掛瓦條。使用合適的連接材料，將掛瓦條固定到基層上，根據瓦片的尺寸規格設置掛瓦條之間的間距[4]。第3，調整鋪設。根據需要局部調整掛瓦條的位置和角度，確保整體效果和屋面的平整度。

4.1.4 固定瓦片

固定瓦片分為主瓦、斜脊瓦、脊瓦，具體施工方法為：第1，主瓦施工。主瓦片之間有連鎖扣接設計，安裝后形成整體，整坡瓦面觀感平整，行列橫平豎直，且無翹腳和張口現象。采用不銹鋼木螺絲將瓦片固定在掛瓦條上，掛瓦應從兩坡的檐口同時對稱進行。瓦頭伸入檐溝和天溝內的長度為50 ～70 mm，從屋檐右下角開始鋪第1 片瓦，自右向左排列，至鋪滿第1 排，注意左右兩端的瓦片，必須保持在瓦楞突起的部位。否則，須重新調整瓦片的排列。鋪第2 排瓦時，將瓦片和第1 排瓦片交錯搭接，使整個屋面更牢固。第2，斜脊瓦、脊瓦施工。脊瓦開口處和脊瓦與平瓦間的縫隙處，要用聚合物纖維水泥砂漿嵌嚴刮平，脊瓦與平瓦的搭接長度不小于40 mm，脊瓦施工節點圖如圖1 所示。斜脊瓦施工應鋪平掛直，間距均勻，無起伏現象，脊瓦搭蓋應順流水方向。脊瓦在兩坡面瓦上的搭蓋寬度，每邊不小于40 mm，斜脊、斜溝處的平瓦要保證使用部分的瓦面排水順暢。屋脊應從一端開始施工，脊瓦安裝應拉通線，施工中應搭蓋正確，間距均勻，四周采用1 : 3 聚合物纖維水泥砂漿封固嚴密。施工時應保持瓦面整潔，隨裝隨抹干凈，且后期表面涂同屋面瓦同色的涂料。

圖1 脊瓦施工節點圖（來源：作者自繪）

4.2 施工工具和設備研究

砂漿攪拌機用于制備砂漿，而磨光機則用于將砂漿均勻地涂抹在基層上，并進行磨光，提高基層的光滑度和平整度。在防水層和保溫層施工過程中，使用噴涂機、壓實機等設備。噴涂機將防水涂料均勻地噴涂在基層上，形成一層連續的防水層。鋪設保溫層時，壓實機則用于確保保溫材料緊密地貼合在基層上，減少空氣和水分滲透的可能性。飾面層安裝階段使用切割機、固定架等工具。

此外，采用先進的施工工具和設備，如自動化鋪裝設備、智能傳感器等。自動化鋪裝設備能夠快速地鋪設連鎖瓦，減少人工操作誤差和時間成本。智能傳感器則實時監測施工過程中的各項參數，如溫度、濕度、壓力等，及時調整施工工藝，確保施工質量[5]。

4.3 自動化和數字化施工技術

隨著科技的不斷進步，自動化和數字化施工技術已經成為建筑行業的重要發展方向。針對連鎖瓦屋面的施工特點，開發相應的自動化和數字化施工設備及技術，對于提高施工效率、降低成本、保證質量以及減少安全風險具有重要意義，具體為：第1，提高連鎖瓦屋面的施工效率。通過采用機器人技術，能夠精確控制瓦片的鋪設位置和角度，實現快速、準確的自動鋪裝。第2，實時監測連鎖瓦屋面的施工過程和質量。通過采用智能傳感器和數字化技術，能夠幫助施工人員及時發現潛在的問題，調整施工工藝，確保施工質量。

5 連鎖瓦屋面節能應用技術研究具體實施

5.1 熱阻隔熱層的施工研究

熱阻隔熱層作為連鎖瓦屋面的重要組成部分，其施工質量和效果直接影響屋面的隔熱性能和建筑物的能耗，應做到以下幾個方面：第1，選擇合適的熱阻隔熱材料是施工的關鍵。聚氨酯泡沫和膨脹珍珠巖等材料具有良好的隔熱性能和穩定性，是常見的熱阻隔熱材料。第2，鋪設方式和厚度也是影響熱阻隔熱層性能的重要因素。施工中，應根據工程要求和設計圖紙，采用適當的鋪設方式，如橫向或縱向鋪設，并控制好材料的厚度。過厚或過薄的隔熱層都會影響其隔熱效果和使用壽命。第3，熱阻隔熱層與基層、防水層、飾面層間的連接和固定是施工中的重要環節，應確保各層間的緊密結合，防止出現縫隙或脫層現象。

5.2 連鎖瓦屋面與太陽能發電系統的結合

連鎖瓦屋面作為一種新型的屋面材料，具有良好的節能性能和環境適應性，并且可以與太陽能發電系統結合，進一步提高建筑的能源利用效率。

連鎖瓦屋面與太陽能發電系統的結合，主要通過將光伏組件整合到瓦片中，實現屋面的雙重功能。具體而言，可以采用3 種方式實現瓦片和光伏組件的整合：第1，瓦片內置式。將光伏電池片嵌入瓦片內部，使其與瓦片表面平齊。第2，瓦片外置式。將光伏組件安裝在瓦片的表面，形成一個整體的太陽能屋面。第3，瓦片覆蓋式。在瓦片的表面覆蓋一層透明的太陽能薄膜或透明光伏玻璃，使瓦片具備太陽能發電功能。為實現連鎖瓦屋面與太陽能發電系統的有效連接和協同工作，需要設計合適的接口和電氣連接：第1，電氣連接。將光伏組件的直流電輸出與建筑電網連接起來，實現電能的輸送和利用。第2，機械連接。確保光伏組件與瓦片牢固連接，以抵御風力和其他外力的作用。

5.3 能源消耗評估與節能效果分析

從表1 可以看出，與傳統屋面相比，連鎖瓦屋面的室內外溫差較小，說明其隔熱性能較好。在空調和暖氣能耗方面，連鎖瓦屋面的能耗較低。具體來說，與傳統屋面相比，連鎖瓦屋面的空調能耗降低了25%，暖氣能耗降低了25%。這些數據表明，連鎖瓦屋面在節能方面有顯著的優勢。結合實驗和數據分析，得出結論：連鎖瓦屋面的隔熱性能較好，能有效降低室內外溫差，減少空調和暖氣的能耗。與傳統屋面相比，連鎖瓦屋面的節能效果顯著，空調和暖氣能耗均有降低。通過用連鎖瓦屋面，建筑物的能耗明顯降低，有助于實現節能減排的目標。

表1 能源消耗評估以及連鎖瓦屋面的節能效果對比

6 實驗與結果分析

6.1 施工效率與質量的對比實驗

從表2 可以看出，與傳統屋面相比，連鎖瓦屋面的施工時間更短，表明連鎖瓦屋面的施工效率較高，能夠縮短工期。施工質量方面，連鎖瓦屋面的合格率高達98%，比傳統屋面高8 個百分點。同時，連鎖瓦屋面施工誤差較小，能控制在±1 mm 范圍內，而傳統屋面誤差范圍為±3 mm。

表2 兩種屋面的施工效率與質量對比

6.2 節能應用技術實驗與數據分析

從表3 可以看出，與傳統屋面相比，連鎖瓦屋面的傳熱系數降低了33%，說明其隔熱性能較好，能夠有效地減少熱量傳遞。同時，連鎖瓦屋面的熱阻值增加了50%，進一步證明了其良好的隔熱性能。在能耗方面，連鎖瓦屋面的能耗比傳統屋面降低了25%。這表明連鎖瓦屋面能有效降低建筑物能耗，具有顯著的節能效果。

表3 連鎖瓦屋面的節能效果分析

7 結語

綜上，本文對連鎖瓦屋面的施工技術進行了全面而深入的探討，并提出相應的優化方向。連鎖瓦屋面施工技術的采用可以提高施工效率，減少人工誤差，提高施工質量和工程的可靠性。連鎖瓦屋面系統有模塊化特點，方便拆卸和維修，對減少建筑廢棄物和二次污染有積極的作用。