远望一座小山,有平整的山坡,嫩绿的草地,走近了才发现原来是个可以居住的“空中花园”。这不是描绘未来的科幻大片,而是距今2600余年前古巴比伦的真实建筑。当时巴比伦国王尼布甲尼撒二世娶了米提亚公主为妻,为了讨公主欢心,尼布甲尼撒二世下令在巴比伦的王宫附近修筑一座林苑。林苑是按照山坡草地式样所建,远望像一座小山,山高110米,每层之间有巨大的廊柱支撑,平台顶部先铺上用沥青粘合的芦苇,再砌以烧砖,最后铺上泥土,种植各种花草树木。还用巧妙的机械从幼发拉底河中将水抽到空中。这些水不仅用于灌溉,还形成了溪流、瀑布等水景。山顶百花争艳,因此被称为“空中花园”。这也堪称“绿色建筑”的鼻祖,如今,以种植屋面系统为代表的多种新型屋面系统正在引领现代绿色建筑的潮流。
绿色建筑的概念在全球范围内越来越深入人心、消费者普遍对居住品质需求越来越提升,节能、环保、隔热、保温、耐腐等性能与防水性一样成为屋面材料必不可少的内涵,高品质的屋面防水材料和屋面保温隔热材料必定会成为今后拉动内需市场的新亮点。尤其是新型、轻质、多功能、复合屋面材料将会受到市场和消费者的青睐。节能屋面系统将是未来5~10年不变的主题。种植屋面系统、单层屋面系统、通风瓦屋面系统、光伏一体化太阳能屋面系统和金属屋面系统,这五大节能、环保、低碳、领先的屋面系统和防水系统解决方案将会引领行业发展新方向。
花丛中的种植屋面
种植屋面技术是一种节能、生态和绿色的新兴技术,随着绿色建筑的兴起,人们对绿化越来越重视,不管是高层建筑还是低层建筑,在阳台、屋顶等可利用的地方都随处可见种植屋面的身影。在为健康生活提供一份绿色呼吸的同时,更给人带来精神和心灵上的享受。人们住在树木一样的房子里,花香鸟语缠绕耳畔,将不会是梦想。
目前应用的种植屋面系统由植被、生长介质、阻根层、排水过滤层、防水层、保温板和隔汽层构成,其中最为关键的一个环节就是防水层。因为首先要防止植物根穿透防水层而造成防水功能失效,还要防止植物根穿透结构层而造成更为严重的结构破坏。防水层一般处于最下面的一层,如果忽略了阻根防水层的设置,植物根穿透防水层,将会导致结构层大面积渗漏。情况严重时就意味着必须将屋面上已经精心培育成熟的植物层及土层全部铲除,重新更换。索普瑞玛公司首席代表贾伟一也表示:屋面绿化,防水材料是关键。
屋面绿化要考虑到“防止渗水、防止根部生长到建筑物、确保植物能承受风力、植物的品种能否适应长期暴晒的环境和该城市的气候和如何打理植物”技术问题。目前,市场比较看好的是有复合铜胎基的SBS改性沥青阻根防水卷材和以TPO(热塑性聚烯烃类)为原料的高分子防水卷材。
SBS改性沥青阻根防水卷材是一种理想的屋面种植用阻根防水卷材。它通过添加生物阻根剂可以使植物根发生角质化并改变植物根的生长方向,不会破坏防水层。SBS改性沥青阻根防水卷材在种植屋面系统中发挥了强大的阻根性能。还有一种以TPO为原料的高分子防水卷材,它也是一种理想的种植屋面用根阻防水卷材。这种材料通过本身坚硬的机械性能,可以有效地抵抗植物和营养土对材料的腐蚀作用。该材料本身不含有任何软化剂、增塑剂及其他添加剂,不会对动植物造成任何伤害。SBS改性沥青阻根防水卷材和以TPO为原料的高分子防水卷材的环保性能均通过了ISO14000的严格认证。这两种防水卷材突破了以往防水卷材容易变形、容易腐蚀的缺陷,真正实现了“防水”和“阻根”的完美结合。
最近几年,种植屋面在各地蓬勃发展,不少新建建筑设计和既有建筑改造都采用了种植屋面这样一种具有节能减排和改善生态效应的屋面形式。种植屋面的好处很多,比如吸收粉尘,吸收空气中的二氧化碳等等。而且推广屋面种植系统是世界潮流,屋面种植系统在国外推广的非常普遍,在巴黎一栋栋高楼大厦的平顶上,栽种着各种树木和花卉,令人赏心悦目;在英国伦敦,人们修筑带有屋顶林荫道的住宅区,顶上绿草如茵,同广场的花圃、喷泉相映成趣;在东京,新建的建筑物占地面积超过1000平方米者,屋顶必须有20%为绿色植物覆盖。此外,在俄罗斯、澳大利亚、瑞士等国的大城市,也都有千姿百态、风格各异的屋顶花园。
轻装上阵的单层屋面
近几年来,随着建筑钢结构技术的迅速发展和机械化程度的日益提高,轻型金属板材及其配套的门式钢架等系列轻型钢结构已得到了较为广泛的应用,大量钢结构建筑拔地而起。由于轻钢结构施工周期短的原因,大量的工业厂房、超市、汽车展厅等都采用了钢结构的形式。但是钢结构建筑也存在很多缺陷,比如遇到连雨天气,屋面漏水现场十分普遍,严重影响了房屋的正常使用。而单层柔性屋面系统具有自重轻、防水保温性能好、施工快捷、易检修、寿命长、长期性价比优等特点。用于钢结构屋面,能够彻底解决传统屋面系统的渗漏水、冷桥结露、噪音、多曲面构造等问题。当单层屋面系统可以彻底解决漏水问题的时候,就也成了钢结构建筑的新宠。
北京东方雨虹防水工程有限公司的经理黄平良告诉记者,单层屋面系统是相对于叠层和多层系统,采用单层柔性防水层的屋面系统,通常包括结构层、隔汽层、保温层、防水层等屋面层次,采用机械固定、满粘或空铺法等不同方式将各层次依次结合起来。整个系统中防水层是关键。目前,在防水层构造中,高分子防水卷材最受欢迎。因为高分子防水卷材摆脱了沥青的束缚,以性能更好的聚合物为基材,厚度也降到1.2~1.5mm,这种增强型的卷材有利于单层施工、节能和节材,并且使CO2排放量进一步降低,成为了理想的防水材料。在各种高分子防水卷材中,三元乙丙橡胶(EPDM)、聚氯乙烯(PVC)和热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材,因为具有良好的耐候和耐老化性能,被誉为三大绿色防水卷材。
在欧美国家,单层屋面系统已成为平屋面工程的最主要屋面系统形式。据最新数据显示欧洲高分子卷材单层屋面市场份额接近30%,美国超过55%。单层屋面系统是一种拥有近50年历史的成熟系统。单层屋面在我们国家现在是方兴未艾、蓬勃发展,是低碳建筑环境下屋面系统的最佳选择之一。
会呼吸的通风瓦屋面
在中国五千年历史中,瓦在建筑中扮演了重要角色。它不仅仅是建筑材料,更成为一种文化、一种象征。但在施工工艺上由于材料的限制,一直采用“卧瓦”形式,限制了在节能领域的拓展。通风瓦屋面系统通过材料和构造创新,断绝了热传递的三种方式,大幅度提升了坡屋面的节能效果,在坡屋面建筑中得到了广泛应用。
通风瓦屋面作为一种隔热通风凉爽屋面系统,可以减少热量传递,增大舒适安逸生活空间,降低空调运行时间节约电费,保护屋面结构减少外部环境对建筑物的危害。通常瓦屋面的挂瓦基层是木质材料,如果没有设置通风构件,在雨季的连阴天气、空气湿度大的环境下,木挂瓦基层很容易受潮,时间一长就会腐烂。目前我国的屋坡面结构,是现浇钢筋混泥土结构,很容易受到环境温度的影响,产生热胀冷缩,经过一定的周期就会就会产生开裂,导致水气的渗漏。所以要实现通风屋面,关键在于屋檐部位和屋脊部位的通风构造:在屋脊部位应用通风卷材,同时可以起到屋面防水和屋面通风的双重作用,无需再使用任何水泥砂浆,美观、防水和通风一步到位,且施工简便。另外使用透气型防水垫层,可以使屋面拥有呼吸能力,将多余的湿气排出结构层,并将通风系统送出屋面,保持整个屋面的干爽健康。
曼宁家屋面系统有限公司技术经理方虎表示,一个理想完美的屋面系统要综合考虑隔热系统、保温系统和通风系统这三个方面。而完美的隔热通风屋面系统则要考虑隔热保温这一重要因素。通风瓦屋面系统采用铝箔卷材进行隔热,因为铝箔卷材能够反射95%以上的热能辐射,是绝好的隔热材料。还能有效隔绝水气,控制湿度,防辍指数可达260牛顿,不易撕裂破损,可将施工中因粗心而造成的破损减至最低。而且这种屋面的导热系数低,阻断了热量在夏天由外向内的传导,在冬天由里向外的散失,从而保证了顶层住户的舒适生活。通风瓦本身也具有很长的使用年限,从25年到40年不等。如果安装正确的话,彩色玻纤瓦屋面只需极少的维修甚至无需维修。
最干净的屋面
太阳能光伏一体化
随着经济的发展、社会的进步,人们对能源提出越来越高的要求。寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,足以供全球人类一年能量的消费。而且太阳能发电绝对干净,不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。
太阳能光伏一体化屋面系统有两层意思,一是太阳能发电,二是要与建筑一体。在不破坏屋面防水层的基础上,做到了屋顶发电的最大限度。省掉了大量的安装支架,即节材,又减少屋顶穿孔带来的渗漏隐患,是光伏屋面的首选。
目前,受技术发展和生产成本的影响,太阳能屋顶发电比较传统发电还是比较昂贵的,其初始投资成本较高,一般需要通过20至25年才能收回投资成本。由于太阳能屋顶发电的特殊性,一旦装机发电投入使用后不可能对使用中的屋面进行翻新,这样,其对建筑物屋面防水系统的要求也同时提高了。
太阳能光伏建筑一体化屋面主要由建材型太阳电池组件、太阳电池方阵装饰边框等组成。这种屋面系统技术是针对商业、工业和社会发展而制造的一种轻型、柔性的光伏电池。这个系统主要使用沥青卷材,提供光伏电池解决方案。未来10年屋顶太阳能电站的大规模开发,必将提高对屋面防水的要求:首先,屋面系统的防水寿命必须在20年以上;其次,大多数现有建筑结构强度可以承受额外的太阳能装置以及屋面防水系统的总重量。 同时,这一发展趋势也为高端单层高分子防水材料供应商带来巨大的市场机遇。
目前,太阳能屋顶发电系统主要应用于我国东部沿海及中部的大中城市,其现有及新建大面积厂房和公共设施等建筑的屋面是安装太阳能发电系统的最佳场所。光伏屋面吸收太阳光转变成电能,是新兴的清洁能源,具有替代石油煤炭的潜能,目前正进入高速发展期。光伏屋面在国内正处于起步阶段,国家出台了一系列扶持政策鼓励发展,相信很快会有防水企业进入这一新兴领域。
百炼成钢的金属屋面
金属屋面包括钢、铝、不锈钢、铜等,使用最多的是钢板屋面,它具有显著的节能减排特点。因为许多金属本身具有节能效果,可以节约10%~30%的空调费用,质量轻,使用寿命长,耐火性好,太阳反射率可达70%以上,辐射率高达95%,并且可以再回收利用。一直受到众多建筑设计者的青睐。但由于金属热延展变形的特性,使得屋面存在缝隙,造成渗漏隐患。成功的金属屋面在防水设计理念、选材上必须经受考验。
金属屋面防水系统长久以来通常采用防水卷材、树脂、硅铜耐侯胶、聚氨酯涂料、JS水泥基防水涂料等防水产品。但是这些材料都不能长久的应用于金属屋面的防水。要应对金属板表面因温度变化、钢结构颤动、人为踩踏等因素产生的破坏力,必须要选择一种真正适用于金属屋面的防水材料来彻底解决金属屋面的防水问题才行。
浙江振申绝热科技有限公司建筑部副总经理肖德强在采访中告诉记者,目前最新的金属屋面防水系统是以美国优质100%纯丙烯酸乳液为基料,添加优质辅料精加工而成的高品质防水涂料,辅之以增强聚酯布而形成的无缝防水系统,此系统能一次性彻底解决金属材质屋面久治不愈的漏水顽症,工艺性能居国际一流。它具有超强的抗拉伸强度、抗紫外线、抗老化、抗疲劳、低温柔性、水性、无毒、无味、不燃、无腐蚀、品质稳定,系现今最佳的金属屋面防水系统。
金属屋面不失为一种良好的绿色屋面材料,在国外的应用正在迅速增长。金属屋面是美国增长最快的屋面之一。近年在国内,金属屋面在文化与体育建筑、航站楼、大型厂房中应用广泛。