论文部分内容阅读
【摘 要】 中国建筑节能技术正处在发展的初期，建筑能耗很高，能源利用率还很低，我国南方地区在夏季太阳辐射和室外气温的综合作用下，从屋顶传入室内的热量要比从墙体传入室内的热量多得多，因此，建筑屋面的隔热节能尤为重要。
【关键词】 屋面节能;倒置式屋面;屋面绿化;蓄水屋面;坡屋面
建筑能耗在我国总能耗中所占的比例是很大的，约为25%-40%.与世界发达国家相比还有相当大的差距，例如，我国绝大多数采暖地区围护结构的热功能性都比气候相近的发达国家要差许多，外墙传热系数为他们的3.5-4.5倍，外窗为2-3倍，屋面为3-6倍;而且单位建筑面积的能耗还很高，能源利用率还很低，仅为28%，欧美平均近50%，日本为57%.但是我国的可利用能源是极为有限的，这已经引起了我国的高度重视。提高围护结构的保温性能是降低建筑能耗的关键。
1、倒置式屋面
倒置式屋面是与传统屋面相对而言的。所谓倒置式屋面，就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面。倒置式屋面的定义中，特别强调了“憎水性”保温材料，工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉岩棉等都是非憎水性的，这类保温材料如果吸湿后，其导热系数将陡增，所以才出现了普通保温屋面中需在保温层上做防水层，在保温层下做隔气层，从而增加了造价，使构造复杂化。
节能屋面优劣比较表
性能工法 倒置式屋面（挤塑板） 传统屋面 水泥珍珠岩屋面
保温
隔热性 极佳 视选用材料 高厚度才能达到挤塑板的标准
施工
方便性 施工简易、质轻好搬、易切割、施工期短、成本无形中降低 需考虑防水层的施工与防水材料的选用，要配合绝热材增加施工麻烦 施工困难、搬运慢且需要做隔气层与排气孔，施工期长，成本无形中增加
屋顶结构
负荷 极小（40kg/m3） 视选用材料 极大（400kg/m3）
老化性 几乎不老化，可以说与建筑物同寿无翻修问题 防水层一旦破裂，绝热材可能也会老化分解 一旦受潮就开始有老化分解现象，时候一到就要翻修
排气孔
隔气层 不需要 某些情况需要，如室内是潮湿环境 一旦受潮就开始有老化分解现象，时候一到就要翻修
屋顶
使用性 屋顶可再利用，如花园 高 因有隔气层再利用性低与不便
施工
气候性 无特别要求甚至雨天也可施工 需晴天 需好天气
施工队
专业性 不需专业训练施工极为简易人人都会 因在防水层下方先选用材料决定施工难易 施工人员需训练过
防水层日后维修性 方便只要移开挤塑板即可 一旦修补可能连绝热层都一齐伤损 不易
2、屋面绿化的保温隔热性能
当平屋面上的找坡层平均厚100mm，再加上覆土厚度为80mm的屋面，其传热系数K<1.5W/m2.k，若覆土厚度大于200mm时，其传热系数K<1.0W/m2.k.夏季绿化屋面与普通隔热屋面比较，表面温度平均要低6.3℃，屋面下的室内温度相比要低2.6℃。因此，屋顶绿化作为夏季隔热有着显著效果，可以节省大量空调用电量。例如，上海夏季空调的负荷最高值1048万KVA（最高气温时），一般负荷600万KVA（11月份），而上海的发电能力约为800万KVA，电力谷峰差的缺口要靠外地输入。提高建筑物的隔热功能，可以节省电能耗20%.对于屋面冬季保温，采用轻质种植土，如80%的珍珠岩与20%的原土，再掺入营养剂等，其密度小于650kg/m3，导热系数取值为0.24W/m.k，基本覆土厚度为220mm，可计算出k值<1.由于我国地域广阔，冬季温度的差别很大，因此可结合各地的实际情况作不同的工艺处理。
2.1绿化屋面的防水
不少人认为屋顶绿化对抗渗防漏不利，这是一种比较片面的看法。实际上土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜，可起到滞阻水的作用，从这个角度看对防水有利。并且覆土种植后，可以起到保护作用：使屋面免受夏季阳光的曝晒、烘烤而显著降低温度，这对刚性防水层避免干缩开裂、缓解屋面震动影响，柔性防水层和涂膜防水层减缓老化、延长寿命十分有利。当然也有不利影响：当浇灌植物用的水肥呈一定的酸碱性时，会对屋面防水层产生腐蚀作用，从而降低屋面防水性能。克服的办法是：在原防水层上加抹一层厚1.5—2.0cm的火山灰硅酸盐水泥砂浆后再覆土种植。
2.2绿化屋面的荷重及植被
屋顶绿化与地面绿化的一个重要区别就是种植层荷重限制。应根据屋顶的不同荷重以及植物配置要求，制定出种植层高度。种植土宜采用轻质材料（如珍珠岩、蛭石、草炭腐殖土等）。种植层容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以减轻荷重。若屋顶覆土厚度超过允许值时，也会导致屋顶钢筋砼板产生塑性变形裂缝，从而造成渗漏。所以必须严格按照前面所述，确定覆土层厚度。由于屋顶绿化的特殊性，种植层厚度的限制，植物配植以浅根系的多年生草本、匍匐类、矮生灌木植物为宜。要求耐热、抗风、耐旱、耐贫瘠，如彩叶草、三色堇、假连翘、鸭跖草、麦冬草等。
3、蓄水屋面的水深
但是，要设计一个隔热性能好，又节能的蓄水屋面，必须对它的传热特性进行动态分析和计算，以确定蓄水的深度究竟取为多大才比较合适。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顶供水，以维持一定的水面高度。深蓄水屋面则可利用降雨量来补偿水面的蒸发，基本上不需要人为供水。不同水深与屋面外表和内表的最高温度如图1所示。由图可知当水深H=0时，即屋面仅作防水处理时其屋顶外表面及屋顶内表面的最高温度都远远高于最高气温。水深为50mm时，屋顶外表面及顶棚面最高温度比不蓄水时降低了许多。由水深曲线可知，单纯增加水深对降温效果不很明显。气象资料表明，华中地区由于夏天天气炎热，蒸发量较大，日平均蒸发量在9mm左右，若无降水期长达30—50天，水太浅无人看管时，可蒸发掉水深270—450mm水，一般说来水深400mm较适宜。蓄水深度超过一定程度则降温效果不明显，且蓄水过深，使屋面静荷载增加，将会增加结构设计难度。
3.1蓄水屋面的防水
蓄水屋面除增加结构的荷载外，如果其防水处理不当，还可能漏水、渗水。因此，蓄水屋面既可用于刚性防水屋面，也可用于卷材防水屋面。采用刚性防水层时也应按规定做好分格缝，防水层做好后应及时养护，蓄水后不得断水。采用卷材防水層时，其做法与卷材防水屋面相同，应注意避免在潮湿条件下施工。例如，可设置一个细石混凝土防水层，但同时也可在细石混凝土中掺入占水泥重量0.05%的三乙醇胺或1%的氧化铁，使其成为防水混凝土，提高混凝土的抗渗能力，防止屋面渗漏。为了避免池壁裂缝，应采用钢筋混凝土池壁或半砖、半钢筋混凝土池壁。前者用于现浇钢筋混凝土屋面，后者适应于预制板屋面。采用砖砌池墙时，靠近池底应做60—100mm高混凝土反边，且砖池壁应适当配置水平钢筋。以上几种做法，均避免了池墙渗漏现象。不再出现池壁裂缝，池壁内抹灰可同池底。
4、结束语
如今建筑节能工作已在全国启动，节能住宅也是一项正在兴起的崭新事业，体现了建筑节能的前进方向。我们必须跟随世界和中国建筑节能发展的大趋势和大潮流，抓住机遇，迎接挑战、开拓进取，搞好建筑屋面的节能，改善市内热环境，促进建筑技术和建筑产业的发展，为合理利用资源、保护生态环境、提高人民生活质量而努力。
【关键词】 屋面节能;倒置式屋面;屋面绿化;蓄水屋面;坡屋面
建筑能耗在我国总能耗中所占的比例是很大的，约为25%-40%.与世界发达国家相比还有相当大的差距，例如，我国绝大多数采暖地区围护结构的热功能性都比气候相近的发达国家要差许多，外墙传热系数为他们的3.5-4.5倍，外窗为2-3倍，屋面为3-6倍;而且单位建筑面积的能耗还很高，能源利用率还很低，仅为28%，欧美平均近50%，日本为57%.但是我国的可利用能源是极为有限的，这已经引起了我国的高度重视。提高围护结构的保温性能是降低建筑能耗的关键。
1、倒置式屋面
倒置式屋面是与传统屋面相对而言的。所谓倒置式屋面，就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面。倒置式屋面的定义中，特别强调了“憎水性”保温材料，工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉岩棉等都是非憎水性的，这类保温材料如果吸湿后，其导热系数将陡增，所以才出现了普通保温屋面中需在保温层上做防水层，在保温层下做隔气层，从而增加了造价，使构造复杂化。
节能屋面优劣比较表
性能工法 倒置式屋面（挤塑板） 传统屋面 水泥珍珠岩屋面
保温
隔热性 极佳 视选用材料 高厚度才能达到挤塑板的标准
施工
方便性 施工简易、质轻好搬、易切割、施工期短、成本无形中降低 需考虑防水层的施工与防水材料的选用，要配合绝热材增加施工麻烦 施工困难、搬运慢且需要做隔气层与排气孔，施工期长，成本无形中增加
屋顶结构
负荷 极小（40kg/m3） 视选用材料 极大（400kg/m3）
老化性 几乎不老化，可以说与建筑物同寿无翻修问题 防水层一旦破裂，绝热材可能也会老化分解 一旦受潮就开始有老化分解现象，时候一到就要翻修
排气孔
隔气层 不需要 某些情况需要，如室内是潮湿环境 一旦受潮就开始有老化分解现象，时候一到就要翻修
屋顶
使用性 屋顶可再利用，如花园 高 因有隔气层再利用性低与不便
施工
气候性 无特别要求甚至雨天也可施工 需晴天 需好天气
施工队
专业性 不需专业训练施工极为简易人人都会 因在防水层下方先选用材料决定施工难易 施工人员需训练过
防水层日后维修性 方便只要移开挤塑板即可 一旦修补可能连绝热层都一齐伤损 不易
2、屋面绿化的保温隔热性能
当平屋面上的找坡层平均厚100mm，再加上覆土厚度为80mm的屋面，其传热系数K<1.5W/m2.k，若覆土厚度大于200mm时，其传热系数K<1.0W/m2.k.夏季绿化屋面与普通隔热屋面比较，表面温度平均要低6.3℃，屋面下的室内温度相比要低2.6℃。因此，屋顶绿化作为夏季隔热有着显著效果，可以节省大量空调用电量。例如，上海夏季空调的负荷最高值1048万KVA（最高气温时），一般负荷600万KVA（11月份），而上海的发电能力约为800万KVA，电力谷峰差的缺口要靠外地输入。提高建筑物的隔热功能，可以节省电能耗20%.对于屋面冬季保温，采用轻质种植土，如80%的珍珠岩与20%的原土，再掺入营养剂等，其密度小于650kg/m3，导热系数取值为0.24W/m.k，基本覆土厚度为220mm，可计算出k值<1.由于我国地域广阔，冬季温度的差别很大，因此可结合各地的实际情况作不同的工艺处理。
2.1绿化屋面的防水
不少人认为屋顶绿化对抗渗防漏不利，这是一种比较片面的看法。实际上土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜，可起到滞阻水的作用，从这个角度看对防水有利。并且覆土种植后，可以起到保护作用：使屋面免受夏季阳光的曝晒、烘烤而显著降低温度，这对刚性防水层避免干缩开裂、缓解屋面震动影响，柔性防水层和涂膜防水层减缓老化、延长寿命十分有利。当然也有不利影响：当浇灌植物用的水肥呈一定的酸碱性时，会对屋面防水层产生腐蚀作用，从而降低屋面防水性能。克服的办法是：在原防水层上加抹一层厚1.5—2.0cm的火山灰硅酸盐水泥砂浆后再覆土种植。
2.2绿化屋面的荷重及植被
屋顶绿化与地面绿化的一个重要区别就是种植层荷重限制。应根据屋顶的不同荷重以及植物配置要求，制定出种植层高度。种植土宜采用轻质材料（如珍珠岩、蛭石、草炭腐殖土等）。种植层容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以减轻荷重。若屋顶覆土厚度超过允许值时，也会导致屋顶钢筋砼板产生塑性变形裂缝，从而造成渗漏。所以必须严格按照前面所述，确定覆土层厚度。由于屋顶绿化的特殊性，种植层厚度的限制，植物配植以浅根系的多年生草本、匍匐类、矮生灌木植物为宜。要求耐热、抗风、耐旱、耐贫瘠，如彩叶草、三色堇、假连翘、鸭跖草、麦冬草等。
3、蓄水屋面的水深
但是，要设计一个隔热性能好，又节能的蓄水屋面，必须对它的传热特性进行动态分析和计算，以确定蓄水的深度究竟取为多大才比较合适。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顶供水，以维持一定的水面高度。深蓄水屋面则可利用降雨量来补偿水面的蒸发，基本上不需要人为供水。不同水深与屋面外表和内表的最高温度如图1所示。由图可知当水深H=0时，即屋面仅作防水处理时其屋顶外表面及屋顶内表面的最高温度都远远高于最高气温。水深为50mm时，屋顶外表面及顶棚面最高温度比不蓄水时降低了许多。由水深曲线可知，单纯增加水深对降温效果不很明显。气象资料表明，华中地区由于夏天天气炎热，蒸发量较大，日平均蒸发量在9mm左右，若无降水期长达30—50天，水太浅无人看管时，可蒸发掉水深270—450mm水，一般说来水深400mm较适宜。蓄水深度超过一定程度则降温效果不明显，且蓄水过深，使屋面静荷载增加，将会增加结构设计难度。
3.1蓄水屋面的防水
蓄水屋面除增加结构的荷载外，如果其防水处理不当，还可能漏水、渗水。因此，蓄水屋面既可用于刚性防水屋面，也可用于卷材防水屋面。采用刚性防水层时也应按规定做好分格缝，防水层做好后应及时养护，蓄水后不得断水。采用卷材防水層时，其做法与卷材防水屋面相同，应注意避免在潮湿条件下施工。例如，可设置一个细石混凝土防水层，但同时也可在细石混凝土中掺入占水泥重量0.05%的三乙醇胺或1%的氧化铁，使其成为防水混凝土，提高混凝土的抗渗能力，防止屋面渗漏。为了避免池壁裂缝，应采用钢筋混凝土池壁或半砖、半钢筋混凝土池壁。前者用于现浇钢筋混凝土屋面，后者适应于预制板屋面。采用砖砌池墙时，靠近池底应做60—100mm高混凝土反边，且砖池壁应适当配置水平钢筋。以上几种做法，均避免了池墙渗漏现象。不再出现池壁裂缝，池壁内抹灰可同池底。
4、结束语
如今建筑节能工作已在全国启动，节能住宅也是一项正在兴起的崭新事业，体现了建筑节能的前进方向。我们必须跟随世界和中国建筑节能发展的大趋势和大潮流，抓住机遇，迎接挑战、开拓进取，搞好建筑屋面的节能，改善市内热环境，促进建筑技术和建筑产业的发展，为合理利用资源、保护生态环境、提高人民生活质量而努力。