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【摘要】随着社会生产力的发展和人民生活水平的提高，建筑中消耗的能量日益增加，如何降低能源消耗，减少建筑物中热量的损失，已成为我国当前建筑设计中的一项重大技术政策。本文从屋顶设计的角度出发，探究了多种实现屋顶“零能耗”的措施。
【关键词】零能耗建筑屋顶绿化屋顶太阳能屋顶
中图分类号：TU231文献标识码： A 文章编号：
一、引言
我国每年新建建筑面积高达20多亿m2，其中采取了节能措施的不到5%。据测算，如不采取积极有效措施，到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。目前，我国建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列成为三个“耗能大户”之一。建筑屋顶直接与自然环境相接触，最容易受到诸如外界气温、日光辐射等外界因素的影响，屋顶所造成的室内耗能量大于任何一面外墙和地面的耗能量。
建筑节能的设计过程中，提高外维护结构的保温性能是降低建筑能耗的关键。屋顶作为一种建筑物外围护结构所造成的室内外温差传热耗热量大于任何一面外墙或者地面的耗热量。浙中大部分地区属于亚热带季风气候，全年气温变化幅度大，所以提高屋顶的保温隔热性能，提高抵抗夏季室外热作用的能力尤其重要，這也是减少空调耗能，改善室内热环境的一个重要措施。对在多层建筑围护结构中，屋顶所占面积较小，能耗却占总能耗的8％～10％。据测算，夏季室内气温每降低1℃，空调减少能耗10％，而人体的舒适性却会大大提高。因此，加强屋顶保温节能对建筑造价影响不大，节能效益却很明显。
二、“零能耗”建筑屋顶设计
1、隔热保温平屋顶构造
传统的保温屋面就是在屋顶的结构层之上，先铺以隔热保温材料形成保温层，再铺以防水层及保护层。而在保温屋顶构造上架设架空隔热板，就形成了既保温又通风降温的具有保温及隔热双重特性屋顶。成为了夏热冬冷地区居住建筑中较为常见的屋顶节能构造。
传统的保温平屋顶构造各工序之间紧密结合、环环相扣节能效果较好。但存在着工序繁多、施工复杂、且施工过程易受到环境因素影响等不足。尤其是采用的非憎水性的保温材料，一旦受潮湿润，不仅起不到保温作用，反而会增加屋顶的热负荷，这也是该节能构造的发展受到制约的主要原因。而目前采用了“憎水性”的保温材料以后，节能效果更加显著。
2、绿化屋顶
在平屋顶的防水层上铺设土壤或水渣，蛭石等作为种植层，上面种植绿色植物而形成的屋顶称为绿化屋顶。绿化屋顶不仅能增强屋顶隔热效果，也能小范围改善生态环境，是集合了生态效益、节能效益和经济效益为一体的最佳的民用建筑屋顶形式之一，尤其适宜于夏热冬冷地区的民用建筑。
绿化屋顶又分为覆土种植式和无土种植式两种。覆土种植式屋顶是在屋顶上覆盖种植土壤，其隔热保温效果明显。无土种植式屋顶是用水渣，蛭石代替土壤作为种植层，其重量仅为同厚度覆土种植屋顶的1/3，不仅减轻了屋顶荷载，而且大大提高了屋顶的保温隔热效果，降低了能源的消耗。
绿化屋顶的防水层应选用耐腐蚀、耐霉烂、耐穿刺性能好的卷材防水层如P型聚氯乙烯材料或高密度聚乙烯材料与SBS或APP改性沥青卷材复合材料，可有效提高防水层的封闭性，防止植物对隔水层的伤害。卷材防水层上应设置细石混凝土保护层。另外，可在防水层上抹一层火山灰硅酸盐水泥砂浆防止种植土基层受水压和侵蚀。
绿化屋顶也可分为坡屋顶和平屋顶两种，应根据日照、温度、风力和空气成分等生态条件种植耐旱、耐移栽、生命力强、抗风力强、外形较低矮的植物。坡屋顶多选择帖伏状藤本或攀援植物。平屋顶可种植观赏性较强的花木，并适宜配置水池、花架等形成周边式和庭园式绿化。绿化屋顶的坡度一般不宜大于3%。
3、太阳能屋顶
太阳能是一种巨大的、无污染的自然能源，地球每年从太阳获得的能量高达6×1017kW·h。民用建筑利用太阳能可以节省电能，改善、保护和优化环境，是民用建筑中符合生态节能的一个方向。太阳能屋顶是利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，把建筑技术和美学融为一体，可减少成本，提高效益。建筑屋顶利用太阳能的方式有以下三种：
第一种是太阳能被动制冷屋顶，在夏季以空气或水为媒介，夜间利用屋顶的辐射冷却板冷却室外空气，然后送入室内，或通过屋顶设水池，夜间通过向空中散发辐射制冷，白天关闭水池盖板，水吸收室内热量，从而达到制冷作用。
第二种为太阳能热水器屋顶，利用集热器吸收太阳光，将光能转化为热能，并通过储水箱将热水储存，这类屋顶集热效率高、保温性能好、使用寿命长，较适合日照丰富的地区，此时太阳能热水器作为房屋围护结构的一部分，应根据建筑特点形式，与建筑屋顶结合设计（图1）。
图1 太阳能集热器
第三种为太阳能光电屋顶，利用太阳能组件将太阳能转变为电能，其光电电池可以与外装饰材料结合使用，运行时不产生噪音和废气，目前，已经实现了将光伏发电元件与建筑材料或建筑结构一体化，具备发电、建筑、装饰三位一体的太阳能光电屋顶。
4、可控性玻璃屋顶
近年来，玻璃屋顶被建筑师们大量应用，但是据测算，玻璃屋顶比普通屋顶年耗能每平方米增加一倍，因此，出现了可控性玻璃屋顶对玻璃屋顶进行改造，以达到屋顶节能的目的。可控性玻璃屋顶不仅能够解决玻璃屋顶的节能问题，而且可以达到同样美观的艺术效果，因此具有很大的推动潜力。
可控性玻璃屋顶采取玻璃屋顶和贮水屋顶、冷屋面相结合的措施，通过对屋顶的调节，以最有利的状态满足室内温度要求，在冬夏按不同的环路围绕屋顶贮水进行热传递。其构造是在波形的玻璃贮水屋面上加一层涂有高反射率涂料的冷屋面，在玻璃贮水屋面和冷屋面之间留一个换气层，冷屋面采用可控制的开合结构，玻璃贮水屋面由许多菱形凸起的水箱组成，换气层设可控制通风口。
夏季日间，关闭冷屋面，遮阳板反射阳光对屋面的热辐射，打开通风口，使玻璃贮水屋面内水气蒸发，带走热量，从而降低屋面温度；夜间则开启冷屋面，散热通风。冬季日间则打开冷屋面遮阳板，随太阳角度调整遮阳板的角度，使阳光充分照射到玻璃贮水屋顶，关闭换气层通风口，使贮水屋面充分吸收太阳热辐射，增加室内温度；夜间关闭遮阳板，使室内向外辐射的热量反射回来，保持室内温度。据测算，可控性玻璃屋顶与玻璃屋顶相比，能耗费用节约57.24%；与贮水屋面相比，能耗费用节约43.99%；与冷屋面相比，能耗费用节约0.88%。
5、利用气候资源节能
利用自然能源节能降耗是世界各国建筑节能的发展方向。在我国南方地区，利用气候冷源隔热降温是一条重要的节能途径。夏季存在昼夜温差，传统建筑厚重围护结构所具有的热惰性可以有效削减室内高温辐射，改善居住热环境。而对于空调建筑，围护结构热惰性对昼夜温差的移峰填谷作用并不能有效降低空调能耗。夏季还存在晴雨相间天气，雨天分割晴天，雨天不仅提供了冷却建筑的低温空气，降雨还提供了晴天建筑表面被动蒸发冷却的基本条件。我国南方地区降雨丰富，年降雨量在1000 mm以上，大部分集中在5～9月，例如重庆的降雨资源时间分布与夏季热气候有很好的对应。这种气候资源为南方地区建筑节能提供了潜力。而现有的建筑表面都是不吸水的气候封闭型结构，在隔离气候不利因素的同时也隔离了建筑对气候的自我调节作用的利用，尤其是对降雨的隔热利用。因此，今后应将南方地区降雨利用作为建筑围护结构节能的发展途径，研究热湿气候作用下的节能设计理论，开发具有气候调节型的生态节能技术，促进人居环境的健康发展。
结束语
屋顶节能有多种途径，可以通过改变屋顶的构造、可以通过改变屋顶构成层次、还可以通过改变屋顶材质，加盖涂层等来实现建筑节能。也可选择两种或以上方法兼而施之,将达到更好的节能效果，从而逐步向“零能耗”的目标迈进。
参考文献
[1] 唐鸣放，李耕. 关于屋顶绿化节能技术化问题[J]. 建筑节能. 2007(04)
[2] 唐鸣放，郑澍奎，杨真静. 屋顶绿化节能热工评价[J]. 土木建筑与环境工程. 2010(02)
[3] 徐小坚. 建筑节能技术探讨[J]. 江西建材. 2012(04)
【关键词】零能耗建筑屋顶绿化屋顶太阳能屋顶
中图分类号：TU231文献标识码： A 文章编号：
一、引言
我国每年新建建筑面积高达20多亿m2，其中采取了节能措施的不到5%。据测算，如不采取积极有效措施，到2020年中国建筑能耗将是现在3倍以上。目前，我国建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列成为三个“耗能大户”之一。建筑屋顶直接与自然环境相接触，最容易受到诸如外界气温、日光辐射等外界因素的影响，屋顶所造成的室内耗能量大于任何一面外墙和地面的耗能量。
建筑节能的设计过程中，提高外维护结构的保温性能是降低建筑能耗的关键。屋顶作为一种建筑物外围护结构所造成的室内外温差传热耗热量大于任何一面外墙或者地面的耗热量。浙中大部分地区属于亚热带季风气候，全年气温变化幅度大，所以提高屋顶的保温隔热性能，提高抵抗夏季室外热作用的能力尤其重要，這也是减少空调耗能，改善室内热环境的一个重要措施。对在多层建筑围护结构中，屋顶所占面积较小，能耗却占总能耗的8％～10％。据测算，夏季室内气温每降低1℃，空调减少能耗10％，而人体的舒适性却会大大提高。因此，加强屋顶保温节能对建筑造价影响不大，节能效益却很明显。
二、“零能耗”建筑屋顶设计
1、隔热保温平屋顶构造
传统的保温屋面就是在屋顶的结构层之上，先铺以隔热保温材料形成保温层，再铺以防水层及保护层。而在保温屋顶构造上架设架空隔热板，就形成了既保温又通风降温的具有保温及隔热双重特性屋顶。成为了夏热冬冷地区居住建筑中较为常见的屋顶节能构造。
传统的保温平屋顶构造各工序之间紧密结合、环环相扣节能效果较好。但存在着工序繁多、施工复杂、且施工过程易受到环境因素影响等不足。尤其是采用的非憎水性的保温材料，一旦受潮湿润，不仅起不到保温作用，反而会增加屋顶的热负荷，这也是该节能构造的发展受到制约的主要原因。而目前采用了“憎水性”的保温材料以后，节能效果更加显著。
2、绿化屋顶
在平屋顶的防水层上铺设土壤或水渣，蛭石等作为种植层，上面种植绿色植物而形成的屋顶称为绿化屋顶。绿化屋顶不仅能增强屋顶隔热效果，也能小范围改善生态环境，是集合了生态效益、节能效益和经济效益为一体的最佳的民用建筑屋顶形式之一，尤其适宜于夏热冬冷地区的民用建筑。
绿化屋顶又分为覆土种植式和无土种植式两种。覆土种植式屋顶是在屋顶上覆盖种植土壤，其隔热保温效果明显。无土种植式屋顶是用水渣，蛭石代替土壤作为种植层，其重量仅为同厚度覆土种植屋顶的1/3，不仅减轻了屋顶荷载，而且大大提高了屋顶的保温隔热效果，降低了能源的消耗。
绿化屋顶的防水层应选用耐腐蚀、耐霉烂、耐穿刺性能好的卷材防水层如P型聚氯乙烯材料或高密度聚乙烯材料与SBS或APP改性沥青卷材复合材料，可有效提高防水层的封闭性，防止植物对隔水层的伤害。卷材防水层上应设置细石混凝土保护层。另外，可在防水层上抹一层火山灰硅酸盐水泥砂浆防止种植土基层受水压和侵蚀。
绿化屋顶也可分为坡屋顶和平屋顶两种，应根据日照、温度、风力和空气成分等生态条件种植耐旱、耐移栽、生命力强、抗风力强、外形较低矮的植物。坡屋顶多选择帖伏状藤本或攀援植物。平屋顶可种植观赏性较强的花木，并适宜配置水池、花架等形成周边式和庭园式绿化。绿化屋顶的坡度一般不宜大于3%。
3、太阳能屋顶
太阳能是一种巨大的、无污染的自然能源，地球每年从太阳获得的能量高达6×1017kW·h。民用建筑利用太阳能可以节省电能，改善、保护和优化环境，是民用建筑中符合生态节能的一个方向。太阳能屋顶是利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，把建筑技术和美学融为一体，可减少成本，提高效益。建筑屋顶利用太阳能的方式有以下三种：
第一种是太阳能被动制冷屋顶，在夏季以空气或水为媒介，夜间利用屋顶的辐射冷却板冷却室外空气，然后送入室内，或通过屋顶设水池，夜间通过向空中散发辐射制冷，白天关闭水池盖板，水吸收室内热量，从而达到制冷作用。
第二种为太阳能热水器屋顶，利用集热器吸收太阳光，将光能转化为热能，并通过储水箱将热水储存，这类屋顶集热效率高、保温性能好、使用寿命长，较适合日照丰富的地区，此时太阳能热水器作为房屋围护结构的一部分，应根据建筑特点形式，与建筑屋顶结合设计（图1）。
图1 太阳能集热器
第三种为太阳能光电屋顶，利用太阳能组件将太阳能转变为电能，其光电电池可以与外装饰材料结合使用，运行时不产生噪音和废气，目前，已经实现了将光伏发电元件与建筑材料或建筑结构一体化，具备发电、建筑、装饰三位一体的太阳能光电屋顶。
4、可控性玻璃屋顶
近年来，玻璃屋顶被建筑师们大量应用，但是据测算，玻璃屋顶比普通屋顶年耗能每平方米增加一倍，因此，出现了可控性玻璃屋顶对玻璃屋顶进行改造，以达到屋顶节能的目的。可控性玻璃屋顶不仅能够解决玻璃屋顶的节能问题，而且可以达到同样美观的艺术效果，因此具有很大的推动潜力。
可控性玻璃屋顶采取玻璃屋顶和贮水屋顶、冷屋面相结合的措施，通过对屋顶的调节，以最有利的状态满足室内温度要求，在冬夏按不同的环路围绕屋顶贮水进行热传递。其构造是在波形的玻璃贮水屋面上加一层涂有高反射率涂料的冷屋面，在玻璃贮水屋面和冷屋面之间留一个换气层，冷屋面采用可控制的开合结构，玻璃贮水屋面由许多菱形凸起的水箱组成，换气层设可控制通风口。
夏季日间，关闭冷屋面，遮阳板反射阳光对屋面的热辐射，打开通风口，使玻璃贮水屋面内水气蒸发，带走热量，从而降低屋面温度；夜间则开启冷屋面，散热通风。冬季日间则打开冷屋面遮阳板，随太阳角度调整遮阳板的角度，使阳光充分照射到玻璃贮水屋顶，关闭换气层通风口，使贮水屋面充分吸收太阳热辐射，增加室内温度；夜间关闭遮阳板，使室内向外辐射的热量反射回来，保持室内温度。据测算，可控性玻璃屋顶与玻璃屋顶相比，能耗费用节约57.24%；与贮水屋面相比，能耗费用节约43.99%；与冷屋面相比，能耗费用节约0.88%。
5、利用气候资源节能
利用自然能源节能降耗是世界各国建筑节能的发展方向。在我国南方地区，利用气候冷源隔热降温是一条重要的节能途径。夏季存在昼夜温差，传统建筑厚重围护结构所具有的热惰性可以有效削减室内高温辐射，改善居住热环境。而对于空调建筑，围护结构热惰性对昼夜温差的移峰填谷作用并不能有效降低空调能耗。夏季还存在晴雨相间天气，雨天分割晴天，雨天不仅提供了冷却建筑的低温空气，降雨还提供了晴天建筑表面被动蒸发冷却的基本条件。我国南方地区降雨丰富，年降雨量在1000 mm以上，大部分集中在5～9月，例如重庆的降雨资源时间分布与夏季热气候有很好的对应。这种气候资源为南方地区建筑节能提供了潜力。而现有的建筑表面都是不吸水的气候封闭型结构，在隔离气候不利因素的同时也隔离了建筑对气候的自我调节作用的利用，尤其是对降雨的隔热利用。因此，今后应将南方地区降雨利用作为建筑围护结构节能的发展途径，研究热湿气候作用下的节能设计理论，开发具有气候调节型的生态节能技术，促进人居环境的健康发展。
结束语
屋顶节能有多种途径，可以通过改变屋顶的构造、可以通过改变屋顶构成层次、还可以通过改变屋顶材质，加盖涂层等来实现建筑节能。也可选择两种或以上方法兼而施之,将达到更好的节能效果，从而逐步向“零能耗”的目标迈进。
参考文献
[1] 唐鸣放，李耕. 关于屋顶绿化节能技术化问题[J]. 建筑节能. 2007(04)
[2] 唐鸣放，郑澍奎，杨真静. 屋顶绿化节能热工评价[J]. 土木建筑与环境工程. 2010(02)
[3] 徐小坚. 建筑节能技术探讨[J]. 江西建材. 2012(04)