屋面建筑工程节能设计探析

任佳颖

摘 要：随着建筑节能技术不断的发展，将建筑外围护的节能措施与手段逐渐地生态化、环保化的呼声也越来越大。屋面是继门窗之后另一个保温隔热性能比较薄弱的环节，约占房屋能耗的10%。屋顶的节能热工性能好坏将直接影响到顶层人们的生活质量，以及整个房屋热环境的好坏。

关键词：屋面；建筑；节能设计；对策

1 前言

建筑围护结构的节能已经成为我国实施经济、社会、资源与环境可持续发展的重大战略举措。本文探讨了屋面建筑节能设计的对策。

2 屋面空间绿化

屋面空间绿化指利用绿色植物具有的光合作用能力，在不同的地区，针对太阳辐射的差异，选择不同品种的植物进行屋面种植。绿色植物的种植不仅可以避免太阳光直接照射屋面，而且由于植物本身对太阳光的吸收利用、转化和蒸腾作用，大大降低了屋顶的室外综合温度。同时利用植物培植基质材料的热阻与热惰性，可以降低内表面温度，从而减轻了对顶楼的热传导。有资料显示，种植屋面的内表面温度比其他屋面低2.8℃～7.7℃。在炎热的夏季，从屋面进入室内的热量占总围护结构热量的70%以上，实施绿化的屋面外表面最高温度可以比不绿化的屋面外表面最高温度低20℃以上。同时，屋面绿化若在城市中大量应用，可以使整个城市成为高低错落的大花园，降低噪声，提高节能率，改善生态环境。

针对屋面绿化荷重较地面绿化小的特点，宜采用轻质材料作为种植土，目前一般采用草炭腐殖土、珍珠岩、蛭石等。覆土层厚度必须严格按照设计执行，种植层容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以减轻荷重，防止覆土荷重超过允许值使屋面钢筋混凝土板产生塑性变形裂缝，从而造成渗漏。由于屋面绿化的特殊性，种植层的厚度受到限制，植物的配植要求以耐热、抗风、耐旱、耐贫瘠且浅根系的多年生草本、匍匐类、矮生灌木植物为宜，如彩叶草、三色堇、假连翘、鴨跖草、麦冬草等。还要注意保护屋面防水层：（1）选择根系不发达的植物；（2）选择耐根系穿刺的防水层，如铝合金卷材高密度聚乙烯土工膜等。同时防水层应上翻超过土层15cm以上，且屋面应形成适当的坡度，以利于及时排除积水。高大的树木和水池等集中荷载应放在柱子或承重墙的位置上，有利于荷载的直接传递。

3 太阳能屋面

3.1 太阳能热水器

太阳能热水器节约能源、安装快捷、使用方便，其性能也在不断改进和提高，可以大大节省电能，越来越多的被用户安装使用。

（1）建筑设计要考虑太阳能热水器的安装位置等问题，结构设计要考虑太阳能热水器对屋面结构承载能力的要求。譬如平顶楼房设计要有足够的安装太阳能热水器的平台，并将屋面设计成刚性防水；钢筋混凝土屋面板要整体现浇，有足够的承载能力，并综合考虑冷热水管线的布置，便于接入各户管道井内。（2）开发商可以在房屋交付住户之前统一安装太阳能热水器，使屋面整洁有序，安全可靠，方便住户，这样，不仅有利于进行规范化管理而且还能促进房屋的销售。

3.2 太阳能屋面发电系统

它是将太阳能这一清洁能源转化为电能的环保产品，国外正迅猛发展，综合采用了当前微电子、化工、建材等领域先进技术生产而成光电新型建材及屋顶太阳能发电系统。目前该新型建材主要有3种：（1）太阳能瓦式电池组件，一般选用6个太阳能晶体硅电池片，串联或并联之后，配以玻璃表面和铝箔底面经特殊工艺压片制成面板，再将这种面板与高强水泥压力板粘合制成太阳能屋面平板瓦；（2）双层玻璃面板式组件，即两层玻璃之间夹硅片组成的太阳能板，这种玻璃太阳能板安放在金属托架和支架上，具有透光性好等特点，适用于作幕墙、天窗或窗玻；（3）薄膜式电池组件，即薄膜无定形硅光电板，可以做成质轻、柔软、像常见的卷材那样，使用时将这种材料直接粘贴到屋面上，不需要支架或托架。目前与建筑结合最为紧密的光电新型建材是太阳能瓦式电池组件，即太阳能屋面平板瓦。用该产品组成的发电系统大大改变了过去在屋顶上装一些又厚又重太阳能电池板且很难普及的局面，首次将太阳能电池与房屋的屋面瓦结合在一起。

4 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“僧水性”保温材料，工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛙石、矿棉岩棉等都是非僧水性的，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。其次，防水材料攀露于最上层，加速其老化，缩短了防水层的使用寿命，故应在防水层上加做保护层，这又将增加额外的投资。再次，对于封闭式保温层而言，施工中因受天气、工期等影响，很难做到其含水率相当于自然风干状态下的含水率：如因保温层和找平层干燥困难而采用排汽屋面的话，则由于屋面上伸出大量排汽孔，不仅影响屋面使用和观瞻，而且人为地破坏了防水层的整体性，排汽孔上防雨盖又常常容易碰踢脱落，反而使雨水灌入孔内。倒置式屋面与普通保温屋面的比较如下表，由表可知，倒置式屋面的优越性显而易。

5 采暖供热系统的节能设计措施

在建筑采暖节能的设计实践中我们可在楼体的每个单元均分别设置一套供水及回水立管，并将每层用户采暖系统接在同一根立管上，可依据建筑设计需求选择上供式连接及下供式连接。这样一来便可通过在每户入口设置计量表及锁闭伐的方式来控制用户的热使用量，进行按量收费。另外依据有些用户用热量高、有些需求低的现象，我们可在每户室内的散热器上装设温度控制阀，并通过在单元入口安装差压控制装置及流量调节的方式避免用户自行调节温度对其他用户造成的影响，从而使整个采暖系统在稳定压力、水力及流量的控制中持续运行。随着节能理念的不断深化，还出现了一种一气三用的独立式采暖方式，我们可在每位用户的厨房中安装一台小型壁挂的燃气锅炉，并将其在煤气管道的连接下实现对冷水的加热，对整个房屋的供暖、采暖功能。这样用户通过一台燃气锅炉就满足了对热水、热能的充分需求。另外我们可将每个房间的散热器用单独的回路进行连接，并将数条回路用一个分水器进行统一控制，从而满足用户单独调节室温的需求。

总之，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，改善室内热环境，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。

参考文献：

[1] 张一峰，何俊泽. 关于屋面建筑节能设计措施的分析[J].山西建筑，2008（23）.