屋面建筑節能設計研究

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一、降低建筑熱量損耗節能設計對策

（一）植被生態化屋面節能設計

城鎮化不斷發展導致了城市環境問題日益惡化，尤其是城市熱島效應，針對裸露的屋面進行植被綠化，可以有效提高城市綠地覆蓋率，改善城市氣候，同樣也適用于建筑節能設計范疇。植被的首要作用便是遮陽降溫，尋常的遮陽構件只是通過反射的方式防止室內得熱，而植被可以進一步減少夏季外層空氣與建筑內部的熱交換，同時利用光合作用吸收太陽輻射，從而降低周圍環境溫度，提升室內空調的節能效果；植被的蒸騰作用可以將屋頂存留的雨水散發到空氣，降低周邊環境的干燥程度，植被可以吸收CO2和部分有毒氣體，凈化空氣指數，同時還有一定的降噪效果；秋冬季節植被枯萎，屋頂土壤層干燥，保溫效果明顯，而常綠植被有阻熱功能，防止建筑內部熱量不外散。但是，屋面綠化相較于地面綠化有著更高的技術要求，屋頂荷重決定了土壤層厚度，所以適宜選擇輕質材料，而植物容器也可以用木竹或者塑料來代替。而植被以淺根系的植物為宜，同時要求耐熱抗風耐貧瘠。

（二）科學蓄水層屋頂節能設計

植被生態化屋面需要一定的經濟支出，而蓄水層屋頂節能設計會更加實惠。水作為液體中比熱容最大的物質，有著熱穩定性的特點，同時隔熱散熱效果明顯。屋頂蓄水層設計可以消耗太陽的輻射熱量從而直接降低屋面溫度間接影響建筑周邊溫度，減少夏季室內降溫的電量支出。防水建筑屋面蓄水不僅隔熱降溫同時又可以改善屋面混凝土使用條件，比如避免暴熱驟冷引發的急劇伸縮，混凝土浸水有利于強度增加等。蓄水層設計可以和植被生態設計同時使用，以水生植物來避免蚊蟲來避免蚊蟲滋生。由于蓄水層蓄水管理將為繁瑣，所以建議采用天然雨水，但須在一定高度設置排水孔，以防蓄水太高超過建筑荷重，而雨水收集除了用以做建筑蓄水層外還有著更為科學積極的意義，比如將雨水收集進行清潔用水，減少水資源的浪費提高水資源使用率。

（三）疊合防水層式屋面節能設計

當前屋面從剛性防水設計到柔性防水設計，依舊沒有根本解決建筑滲、漏、滴的現象，這與屋面防水材料選擇與施工方法有著直接聯系。通過實踐觀察，將單一剛性防水層或者柔性防水層做成疊合防水層，既能達到防水效果同時又可以保溫隔熱。傳統的建筑工藝要求基面必須干燥，但是受露天作業下的潮濕雨水等因素影響，使作業效果大打折扣。而現在所講的疊合防水層是將剛性防水和柔性防水綜合使用，使剛性防水層成為第一層防水層，同時用成為柔性防水層的保護層。雖然工藝操作相對復雜，但是實際效果尤為明顯。實踐證明，疊合防水層在使用一定年數后油氈依舊如新，而暴露在空氣下的油氈已經非常老化，最終失去保護效果。

二、提升自然資源使用率的節能設計對策

（一）窗戶科技材料使用節能設計

基于采光通風需要和現代建筑特點，建筑物的窗戶面積占有更高的比率，甚至有全玻璃式的落地窗設計。以至于通過窗戶而消耗的熱占屋面熱能耗的四成左右，窗戶節能設計成為屋面節能設計的關鍵之一，而窗戶節能設計主要途徑是改善現有材料隔熱保溫性能和綜合封閉性能。當下科技含量較高的節能產品有鋁木復合型材、鋁合金斷熱型材、鋼塑整體擠出型材以及UPVC塑料型材等，尤其是以原料為硬質聚氯乙烯的UPVC塑料型材使用較為廣泛。而將鍍膜玻璃、中空玻璃替代普通玻璃可以在一定程度上解決大面積玻璃熱能損耗的問題。經過測算，防陽光雙層中空玻璃和熱反射中空玻璃的傳熱系數只有普通玻璃的四分之一左右。

（二）自然通風式屋面節能設計

傳統通風設計主要是開窗后的空氣對流或者空調系統的運行，而開窗后通風效果不明顯和空調設備運行所消耗的能源和帶來的環境污染問題都是無可避免。所以自然通風式的屋面節能設計成為環保新理念。自然通風是以風壓，熱壓或兩者結合形成的，可以根據區域性差異選擇不同的手段。翼型屋頂可以獨立形成自然風的低壓區和高壓區，也可以結合煙囪，天窗的氣流進出形成一個更為科學的通風系統?；蛘弋斀ㄖ車芷渌ㄖ挠绊憻o法形成通風系統時，可以建筑機械輔助組織氣流，雖然將消耗一定的能源，但是相比空調的使用效果會更加明顯，也更為健康環保。

（三）太陽能光熱電一體化屋面節能設計

我國屋面建筑節能設計目前應用最為廣泛的是太陽能熱水器，它的顯著特點是環保，節能，安裝便捷，加熱迅速等。但當下人們使用太陽能熱水器多是在建筑完工后獨立安置，集熱板，管道雜亂安置，甚至破壞了原本屋面設計的防水層保溫層。隨著人們對其優勢的重視，太陽能熱水器的普及將會持續發展，同時也會更加安全節能。單單太陽能熱水器并不能將太陽光的優勢充分利用。德國推廣普及的太陽能建筑，將其分為集熱系統，蓄熱系統，分配系統，輔助熱源和控制系統。其中集熱系統和屋面設計緊密相連共成一體。太陽能建筑可以通過介質在夏天將屋內的熱氣排出，作為調節氣溫的冷源，在冬季吸收熱能經過循環作為供暖的熱源。同時，通過太陽能集熱系統和屋面建筑設計的結合儲存的熱能還可以滿足不同溫度的熱水需求。太陽能屋面發電系統的建立使太陽能還可以轉化為人們日常所需的電能。河南財稅高等?？茖W校新校區七棟宿舍樓樓頂布滿了太陽能光伏板，據悉依靠這些光伏板產生的發電可以滿足學校80%的正常用電量，在夏季光能比較充足的時候，滿足學校用電的同時還可以將剩余電量賣給國家電網。目前國內部分地區正在開始推廣住宅屋面設計結合太陽能發電系統，相信這是繼太陽能熱水器之后對太陽光能的又一次重大利用，而太陽能光熱電一體化屋面節能設計，也將在不遠的將來得到全面廣泛的普及使用。

綜上所述，通過實施屋面建筑節能設計，不僅可以有效節省建筑資源，同時也能進一步保護環境，有效改善建筑居住條件提高居住者的生活質量，成為當前建筑設計范疇的一項根本創新，值得在后續建筑屋面節能設計工作中，作出進一步應用。

作者:王錫玉 單位:廣元方園建筑設計有限公司