建筑能耗在我國(guó)總能耗中所占的比例是很大的，約為25%～40%。與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有相當(dāng)大的差距。在多層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，屋頂所占面積較小，能耗約占總能耗的8%～10%。但據(jù)測(cè)算，房屋每降低1℃，空調(diào)減少能耗10%，而人體的舒適性會(huì)大大提高。因此加強(qiáng)屋頂保溫節(jié)能對(duì)建筑造價(jià)影響不大，但節(jié)能效益卻非常明顯。因此我們必須認(rèn)真對(duì)待。本文從多方面、多角度來(lái)談?wù)勎覈?guó)目前建筑節(jié)能屋面的技術(shù)問(wèn)題。
　　一、傳統(tǒng)的保溫式屋面
　　傳統(tǒng)的保溫隔熱式屋面就是在屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)層上，先鋪保溫隔熱層，如加氣混凝土，膨脹珍珠巖，礦棉等保溫隔熱材料，再鋪防水層及保護(hù)層構(gòu)造的屋面。目前被廣泛地應(yīng)用于南北地區(qū)中。為了保證屋面的防水性能其結(jié)構(gòu)層可做成現(xiàn)澆的，但由于其中的保溫材料大多數(shù)為非憎水性的材料。這類保溫材料如果吸濕后，其導(dǎo)熱系數(shù)將陡增。所以在保溫層下還要做隔氣層，又由于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，故一般在防水層上還要加作保護(hù)層，這樣增加了屋面的造價(jià)，且屋面的構(gòu)造也比較復(fù)雜。
　　二、倒置式屋面
　　“倒置式屋面”又稱外保溫屋面。就是將傳統(tǒng)屋面構(gòu)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(qiáng)調(diào)了“憎水性”保溫材料。新的研究表明，泡沫塑料保溫板具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、隔熱、吸聲、隔音、防震、電絕緣、耐熱、耐寒、耐溶劑等的物理性能，且成本低，施工方便，有很好的應(yīng)用前景。泡沫塑料保溫板屋面是以樹(shù)脂為基料，加入一定劑量的發(fā)泡劑、催化劑、穩(wěn)定劑等輔助材料，經(jīng)加熱發(fā)泡而成的泡沫塑料在一定負(fù)荷作用下，不發(fā)生明顯變形。其產(chǎn)品主要有聚苯乙烯、聚氨脂聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛、環(huán)氧樹(shù)脂泡沫塑料等等。其構(gòu)造做法是在防水層上鋪設(shè)泡沫塑料保溫板。這樣屋面的防水及保溫工作環(huán)境得到了改善，造價(jià)低，且防水效果明。這也是該構(gòu)造在國(guó)外廣泛采用的主要原因。
　　三、傳統(tǒng)的架空隔熱式屋面
　　架空隔熱屋面一般在炎熱地區(qū)采用。架空通風(fēng)屋面是在屋頂中設(shè)置通風(fēng)的空氣間層，利用空間層的空氣流動(dòng)帶走一部分熱量，使屋頂變成二次傳熱，從而降低了傳至屋里內(nèi)表面的溫度。一般情況下是在屋頂放置一些導(dǎo)熱性能較低的支撐物，并在上面蓋一層隔熱板，這樣在屋頂和隔熱板之間就形成了一個(gè)空氣層。這個(gè)空氣層就起到了隔熱作用，不但可以通過(guò)隔熱板使屋頂太陽(yáng)輻射的熱降低，還可以通過(guò)空氣層的隔熱作用使得隔熱板到屋頂?shù)膫鳠釡p少，從而減少室內(nèi)的熱。但由于架空隔熱的高度有限，因此隔熱的效果一般。
　　四、淺色坡屋面
　　目前，大多數(shù)住宅仍采用平屋頂，在太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的中午時(shí)間，太陽(yáng)光線對(duì)于坡屋面是斜射的，而對(duì)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(jié)省20%～30%的能源消耗。因此，平屋面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(nèi)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(hù)費(fèi)用低、耐久之優(yōu)點(diǎn)。特別是隨著建筑材料技術(shù)的發(fā)展，用于坡屋面的坡屋面的瓦材料形式多，色彩選擇廣，對(duì)改變建筑千篇一律的平屋面單調(diào)風(fēng)格，豐富建筑藝術(shù)造型，點(diǎn)綴建筑空間有很好的裝飾作用。在中小型建筑如居住、別墅及城市大量平屋面改坡屋面中被廣泛應(yīng)用。
　　五、綠化式屋面
　　隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的高速發(fā)展和建筑面積的急劇增加，建筑能耗將更加巨大，“城市熱島”現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。城市建筑實(shí)行屋面綠化，可以大幅度降低建筑能耗、減少溫室氣體的排放，同時(shí)可增加城市綠地面積、美化城市、改善城市氣候環(huán)境。利用屋頂植草栽花，甚至種植灌木或蔬菜，使屋頂上形成植被，成為屋頂花園，起到了良好的隔熱保溫作用。種植屋面又分為覆土種植式屋面和無(wú)土種植式屋面兩種，覆土種植式屋面是在屋頂上覆蓋種植土壤，厚度200mm左右，有顯著的隔熱保溫效果。但它將增加屋面的荷載。無(wú)土種植式屋面是用水渣，蛭石等代替土壤作為種植層，不僅減輕了屋面荷載，而且大大提高了屋面的隔熱保溫效果，降低了能源的消耗。但其后期保養(yǎng)較麻煩。
　　另有一種屋頂綠化排水蓄水隔根板(又稱屋頂綠化隔板)，它解決了傳統(tǒng)的屋頂綠化中，因?yàn)榻ㄖ蓓斀Y(jié)構(gòu)層超厚超重，排水不暢，不能使用原有建筑物屋頂走坡走水功能，又不能蓄水濕潤(rùn)植根的問(wèn)題(如采用碎石、陶粒等作為排水材料)。它同時(shí)具備蓄存水分濕潤(rùn)植根、(架空)二層排水道，排除雨季積水、架空透氣、保溫隔熱和隔斷植根等主要功能，是建筑技術(shù)與綠化技術(shù)相銜接的環(huán)保節(jié)能創(chuàng)新產(chǎn)品。是很有發(fā)展前景的一種節(jié)能屋面。
　　六、蓄水式屋面
　　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(fā)時(shí)，帶走大量水層中的熱量，大量消耗曬到屋面的太陽(yáng)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。對(duì)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;混凝土長(zhǎng)期浸泡在水中有利于混凝土后期強(qiáng)度的增長(zhǎng);又由于混凝土有的成分在水中繼續(xù)水化產(chǎn)生濕漲，因而水中的混凝土有更好的防滲性能。同時(shí)蓄水的蒸發(fā)和流動(dòng)能及時(shí)地將熱量帶走，減緩了整個(gè)屋面的溫度變化;因此蓄水屋面現(xiàn)在已經(jīng)被大面積推廣采用。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(lái)補(bǔ)償水面的蒸發(fā)，基本上不需要人為供水。一般說(shuō)來(lái)水深不超過(guò)400mm，常見(jiàn)為150～200mm較適宜，否則將增加屋面靜荷載使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度加大。這種節(jié)能屋面比較適合在夏熱冬暖地區(qū)中應(yīng)用。
　　七、蓄水種植隔熱式屋面
　　蓄水種植隔熱屋面是將一般種植屋面與蓄水屋面結(jié)合起來(lái)，防水層采用設(shè)置涂膜防水層和配筋細(xì)石混凝土防水層的復(fù)合防水設(shè)施做法。一般應(yīng)先做涂膜防水層，再做剛性防水層。 種植床內(nèi)的水層靠輕質(zhì)多孔粗骨料蓄積，粗骨料的粒徑不應(yīng)<25mm，蓄水層(包括水和粗骨料)的深度≮60mm。考慮到保持蓄水層的暢通，不至被雜質(zhì)堵塞，應(yīng)在粗骨料的上面鋪60～80mm厚的細(xì)骨料濾水層。細(xì)骨料按5～20mm粒徑級(jí)配，下粗上細(xì)逐層鋪填。為盡量減輕屋面板的荷載，載培介質(zhì)的堆積密度不宜>10kN/m3。床梃宜高于種植層60mm左右，床梃底部每隔1200～1500mm設(shè)一個(gè)溢水孔，溢水孔處應(yīng)鋪設(shè)粗骨料或安設(shè)濾網(wǎng)以防止細(xì)骨料流失。架空板設(shè)在蓄水層上、種植床之間，通常可支承在兩邊的床埂上。以方便人的行走。
　　八、太陽(yáng)能屋面
　　地球攔截的太陽(yáng)輻射能相當(dāng)于目前全球電力消費(fèi)量的1500倍。而在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件下可供開(kāi)發(fā)利用的太陽(yáng)能，只占理論資源量的很小一部分。據(jù)美國(guó)能源部評(píng)估，1990年美國(guó)太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)資源量約為22Mtce/年，僅為技術(shù)可開(kāi)發(fā)量的0.6%。所以，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用有巨大的潛力。太陽(yáng)能作為一種可再生的潔凈能源，是建筑上非常有利用潛力的新能源之一。歐洲許多國(guó)家現(xiàn)在已經(jīng)廣泛采用屋面敷設(shè)太陽(yáng)能光電板，通過(guò)光電板吸收太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電。但太陽(yáng)能光電板價(jià)格較高，我國(guó)目前還不能廣泛采用。還有就是太陽(yáng)能光電瓦式屋面。太陽(yáng)能光電瓦式屋面是將太陽(yáng)能光電發(fā)電設(shè)備與房屋的屋面瓦結(jié)合在一起，開(kāi)發(fā)出太陽(yáng)能光電瓦，這種太陽(yáng)能光電瓦可以滿足很多私人房屋的業(yè)主的愿望，不僅能夠用太陽(yáng)能發(fā)電，同時(shí)又不至于在屋頂上裝一些又厚又笨重的太陽(yáng)能電池板。這種太陽(yáng)能系統(tǒng)由光電模塊組成，不用在屋頂上安裝支架，也不用在屋頂上鑿洞安裝太陽(yáng)能電池板。這種太陽(yáng)能光電瓦共有八種色調(diào)，能夠與各種建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)。即能產(chǎn)生清潔的能源，又保持了房屋的美觀。與此同時(shí)德國(guó)還研制開(kāi)發(fā)出了燒結(jié)的、用于收集和儲(chǔ)存太陽(yáng)能的屋面瓦。它是空心結(jié)構(gòu)，制作的非常精巧，每片太陽(yáng)能收集瓦約5歐元，即每平方米約為65歐元，比常規(guī)的平板式太陽(yáng)能收集板價(jià)格低一半多。因此，這種太陽(yáng)能屋面瓦的市場(chǎng)前景非常好。
　　九、冷屋面
　　用于金屬屋面涂料、粘土瓦、混凝土瓦和各種色調(diào)的瀝青油氈瓦的粒料中。冷屋面產(chǎn)品看起來(lái)與傳統(tǒng)的產(chǎn)品沒(méi)什么兩樣，但可反射更多的太陽(yáng)光。金屬屋面冷屋面涂料已經(jīng)市場(chǎng)化。此外，美國(guó)屋面瓦涂料公司已開(kāi)發(fā)出用于瓦翻新的冷涂料，冷涂料可以替代已褪色的舊瓦。更多的冷屋面油氈瓦和瓦產(chǎn)品正在研發(fā)中。太陽(yáng)反射率是材料表面反射入射太陽(yáng)光的能力，材料的反射率越高，屋面就越“冷”。ELK屋面公司利用3M公司開(kāi)發(fā)的深色粒料推出第一個(gè)商品冷屋面油氈瓦，藍(lán)灰色，反射率可達(dá)25%，而傳統(tǒng)的油氈屋面僅為4%～18%。淺色的平冷屋面具有70%的反射率。用“冷”顏料制造的屋面材料費(fèi)用大體與傳統(tǒng)的材料相當(dāng)或稍高。然而節(jié)能的效果可以抵消較高的材料費(fèi)用，也是一種非常有前景的屋面節(jié)能技術(shù)。
　　十、吸濕被動(dòng)蒸發(fā)隔熱屋面
　　利用吸濕劑作為蓄熱材料，蓄熱與蓄冷通過(guò)吸-放濕過(guò)程實(shí)現(xiàn)，其實(shí)質(zhì)是利用水的液-氣相變蓄熱。膨脹珍珠巖具有密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、保溫隔熱能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中獲得了大量應(yīng)用;在眾多的吸濕材料中，氯化鈣具有吸濕性能優(yōu)越且價(jià)格便宜、來(lái)源廣泛的優(yōu)點(diǎn)，屋面的吸濕多孔材料就以氯化鈣為摻合料、水泥為粘結(jié)劑、膨脹珍珠巖為骨料復(fù)合而成。為保證吸濕多孔材料能始終與室外大氣之間進(jìn)行質(zhì)交換，施工操作方便、有利于屋面節(jié)能改造。
　　吸濕被動(dòng)蒸發(fā)隔熱屋而的施工過(guò)程基木上與傳統(tǒng)的架空通風(fēng)屋而相同。在對(duì)我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)大量使用的傳統(tǒng)平屋頂進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)。僅需在現(xiàn)有的平屋頂上鋪一層吸濕多孔材料層。其上再做架空保護(hù)層即可。節(jié)能改造方案簡(jiǎn)單易行。有利于我國(guó)建筑節(jié)能工作的推廣和應(yīng)用。
　　另外利用稻草原料制作的稻草板屋面，在有些地區(qū)也可以作為節(jié)能屋面。它是以潔凈的天然稻草或麥草為主要原料，經(jīng)加熱擠壓成形，外表粘貼面紙而成的。具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱的特點(diǎn)，用其建造的住房冬暖夏涼。稻草板屋面房屋重量輕，具有良好的抗震性能。從生態(tài)方而來(lái)說(shuō)，還具有變廢為寶，保護(hù)上地資源，稻草板原料豐富，價(jià)格便宜，可以降低建筑成本，還有利于生態(tài)節(jié)能，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。目前主要應(yīng)用于東北農(nóng)村地區(qū)。
　　本文提及的幾種屋面節(jié)能措施，是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)的有效方法及未來(lái)建筑節(jié)能的發(fā)展方向，供有關(guān)人員參考。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)建筑節(jié)能還有很大的差距，隨著建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的建筑節(jié)能目標(biāo)將會(huì)進(jìn)一步提高。隨著國(guó)家有關(guān)節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)的法規(guī)和政策貫徹力度的加強(qiáng)，以及國(guó)家居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制執(zhí)行，屋面建筑節(jié)能技術(shù)必將呈現(xiàn)出多樣性、經(jīng)濟(jì)性、高效性的良好局面。
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