建筑能耗在我國總能耗中所占的比例是很大的，約為25%～40%。與世界發(fā)達國家相比還有相當大的差距。在多層建筑圍護結(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)測算，房屋每降低1℃，空調(diào)減少能耗10%，而人體的舒適性會大大提高。因此加強屋頂保溫節(jié)能對建筑造價影響不大，但節(jié)能效益卻非常明顯。因此我們必須認真對待。本文從多方面、多角度來談談我國目前建筑節(jié)能屋面的技術(shù)問題。
　　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，再鋪防水層及保護層構(gòu)造的屋面。目前被廣泛地應用于南北地區(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層，這樣增加了屋面的造價，且屋面的構(gòu)造也比較復雜。
　　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、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，有很好的應用前景。泡沫塑料保溫板屋面是以樹脂為基料，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)氧樹脂泡沫塑料等等。其構(gòu)造做法是在防水層上鋪設泡沫塑料保溫板。這樣屋面的防水及保溫工作環(huán)境得到了改善，造價低，且防水效果明。這也是該構(gòu)造在國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。架空通風屋面是在屋頂中設置通風的空氣間層，利用空間層的空氣流動帶走一部分熱量，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空氣層。這個空氣層就起到了隔熱作用，不但可以通過隔熱板使屋頂太陽輻射的熱降低，還可以通過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，在太陽輻射最強的中午時間，太陽光線對于坡屋面是斜射的，而對于平屋面是正射的，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，并有檢修維護費用低、耐久之優(yōu)點。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，對改變建筑千篇一律的平屋面單調(diào)風格，豐富建筑藝術(shù)造型，點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用。
　　五、綠化式屋面
　　隨著我國城市化進程的高速發(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)象將更為嚴重。城市建筑實行屋面綠化，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，因為建筑屋頂結(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，又不能蓄水濕潤植根的問題(如采用碎石、陶粒等作為排水材料)。它同時具備蓄存水分濕潤植根、(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，帶走大量水層中的熱量，大量消耗曬到屋面的太陽輻射熱，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;混凝土長期浸泡在水中有利于混凝土后期強度的增長;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。同時蓄水的蒸發(fā)和流動能及時地將熱量帶走，減緩了整個屋面的溫度變化;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補償水面的蒸發(fā)，基本上不需要人為供水。一般說來水深不超過400mm，常見為150～200mm較適宜，否則將增加屋面靜荷載使結(jié)構(gòu)設計的難度加大。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，防水層采用設置涂膜防水層和配筋細石混凝土防水層的復合防水設施做法。一般應先做涂膜防水層，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<25mm，蓄水層(包括水和粗骨料)的深度≮60mm?？紤]到保持蓄水層的暢通，不至被雜質(zhì)堵塞，應在粗骨料的上面鋪60～80mm厚的細骨料濾水層。細骨料按5～20mm粒徑級配，下粗上細逐層鋪填。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設一個溢水孔，溢水孔處應鋪設粗骨料或安設濾網(wǎng)以防止細骨料流失。架空板設在蓄水層上、種植床之間，通?？芍С性趦蛇叺拇补∩?。以方便人的行走。
　　八、太陽能屋面
　　地球攔截的太陽輻射能相當于目前全球電力消費量的1500倍。而在現(xiàn)有技術(shù)、經(jīng)濟條件下可供開發(fā)利用的太陽能，只占理論資源量的很小一部分。據(jù)美國能源部評估，1990年美國太陽能經(jīng)濟可開發(fā)資源量約為22Mtce/年，僅為技術(shù)可開發(fā)量的0.6%。所以，太陽能的開發(fā)利用有巨大的潛力。太陽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。歐洲許多國家現(xiàn)在已經(jīng)廣泛采用屋面敷設太陽能光電板，通過光電板吸收太陽能進行發(fā)電。但太陽能光電板價格較高，我國目前還不能廣泛采用。還有就是太陽能光電瓦式屋面。太陽能光電瓦式屋面是將太陽能光電發(fā)電設備與房屋的屋面瓦結(jié)合在一起，開發(fā)出太陽能光電瓦，這種太陽能光電瓦可以滿足很多私人房屋的業(yè)主的愿望，不僅能夠用太陽能發(fā)電，同時又不至于在屋頂上裝一些又厚又笨重的太陽能電池板。這種太陽能系統(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能電池板。這種太陽能光電瓦共有八種色調(diào)，能夠與各種建筑風格相協(xié)調(diào)。即能產(chǎn)生清潔的能源，又保持了房屋的美觀。與此同時德國還研制開發(fā)出了燒結(jié)的、用于收集和儲存太陽能的屋面瓦。它是空心結(jié)構(gòu)，制作的非常精巧，每片太陽能收集瓦約5歐元，即每平方米約為65歐元，比常規(guī)的平板式太陽能收集板價格低一半多。因此，這種太陽能屋面瓦的市場前景非常好。
　　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)品看起來與傳統(tǒng)的產(chǎn)品沒什么兩樣，但可反射更多的太陽光。金屬屋面冷屋面涂料已經(jīng)市場化。此外，美國屋面瓦涂料公司已開發(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。太陽反射率是材料表面反射入射太陽光的能力，材料的反射率越高，屋面就越“冷”。ELK屋面公司利用3M公司開發(fā)的深色粒料推出第一個商品冷屋面油氈瓦，藍灰色，反射率可達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用大體與傳統(tǒng)的材料相當或稍高。然而節(jié)能的效果可以抵消較高的材料費用，也是一種非常有前景的屋面節(jié)能技術(shù)。
　　十、吸濕被動蒸發(fā)隔熱屋面
　　利用吸濕劑作為蓄熱材料，蓄熱與蓄冷通過吸-放濕過程實現(xiàn)，其實質(zhì)是利用水的液-氣相變蓄熱。膨脹珍珠巖具有密度小、導熱系數(shù)小、保溫隔熱能力強、價格便宜等優(yōu)點，在建筑圍護結(jié)構(gòu)中獲得了大量應用;在眾多的吸濕材料中，氯化鈣具有吸濕性能優(yōu)越且價格便宜、來源廣泛的優(yōu)點，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合而成。為保證吸濕多孔材料能始終與室外大氣之間進行質(zhì)交換，施工操作方便、有利于屋面節(jié)能改造。
　　吸濕被動蒸發(fā)隔熱屋而的施工過程基木上與傳統(tǒng)的架空通風屋而相同。在對我國夏熱冬冷地區(qū)大量使用的傳統(tǒng)平屋頂進行節(jié)能改造時。僅需在現(xiàn)有的平屋頂上鋪一層吸濕多孔材料層。其上再做架空保護層即可。節(jié)能改造方案簡單易行。有利于我國建筑節(jié)能工作的推廣和應用。
　　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、保溫隔熱的特點，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)方而來說，還具有變廢為寶，保護上地資源，稻草板原料豐富，價格便宜，可以降低建筑成本，還有利于生態(tài)節(jié)能，具有良好的社會和經(jīng)濟效益。目前主要應用于東北農(nóng)村地區(qū)。
　　本文提及的幾種屋面節(jié)能措施，是當前實現(xiàn)建筑節(jié)能目標的有效方法及未來建筑節(jié)能的發(fā)展方向，供有關(guān)人員參考。與發(fā)達國家相比，我國建筑節(jié)能還有很大的差距，隨著建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，我國的建筑節(jié)能目標將會進一步提高。隨著國家有關(guān)節(jié)約能源、環(huán)境保護的法規(guī)和政策貫徹力度的加強，以及國家居住建筑節(jié)能設計標準的強制執(zhí)行，屋面建筑節(jié)能技術(shù)必將呈現(xiàn)出多樣性、經(jīng)濟性、高效性的良好局面。
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