建筑屋顶节能设计

建筑屋顶节能设计摘要：人们对屋顶的理解就是建筑物或构筑物的顶面，它们如同一顶顶保护伞帮助人类免受外界侵袭。而绿色屋顶的出现使普通屋顶的价值得到了进一步提升，它除了能起到基本的防护作用外，更能产生一系列丰富的生态、景观、经济价值。本文探讨了几种建筑屋顶节能设计方法。关键词：建筑;屋顶;节能;设计Abstract:thepeopletotheunderstandingoftheroofisabuildingorstructureoftopsurface,theylikeYiDingDingumbrellahelpmankindfromexternalinvasion.Andtheemergenceofgreenroofoftheaveragevalueoftheroofhasbeenfurtherascension,itbesidescanplaythebasicprotectiveeffectoutside,morecanproduceaseriesofrichecology,landscape,economyvalue.Thispaperprobesintoseveralenergysavingbuildingroofdesignmethod.Keywords:architecture;Roof;Energysaving;design中图分类号：TE08文献标识码：A文章编号：屋顶绿化是地面绿化的补充，不仅具有地面绿化一样的美化环境、净化空气、降低噪音、减少二次扬尘和环境污染、吸收降雨、缓解热岛效应的作用，而且还具有丰富城市立体景观、提高建筑物防水层使用寿命、降低空调能耗和减轻城市用电压力等作用。因此屋顶绿化以其具有节能、节地、节水、改善环境等综合效益而受到广泛关注。尤其荷载轻，管理简便，基本无须浇水、施肥、修剪、除草等措施的轻型屋顶绿化技术近年来取得了较大的进展。以耐旱、耐寒、耐贫瘠等抗逆指标为主结合景观效果的各种草地式屋顶绿化技术已经走向市场，为全面实施城市屋顶生态化节能改造提供了可靠保证。建筑节能提倡采用生态节能技术，尽管屋顶绿化的隔热和节能效果众所周知，然而屋顶绿化技术并未列入节能技术行列，在有关节能设计技术资料中，屋顶绿化只是一种辅助节能措施。因此，解决屋顶绿化的节能技术化问题，尽快将这种生态技术产品纳入节能技术行列具有重要的实际意义。由于太阳直射和大气长波辐射的双重作用，屋顶因接触上升热压气流，散热量较大，冬季保温性能较差，夏季吸收大量太阳辐射热，造成室内气温过高,所以屋顶的隔热保温历来是建筑师关心的重点。屋顶的节能设计应该从冬季保温、夏季通风隔热等方面进行考虑,通常的保温节能型屋顶有以下几种形式:1、倒置式屋面倒置式屋面是相对于传统屋面而言的，即把保温层放在防水层的上面。由于保温材料置于屋面防水层之上，基本上可以消除屋面各个部位的“热桥”影响，减少自然界温度、湿度、紫外线等对主体结构的破坏，在一定程度上可以阻止雨水等对屋面的侵入，延缓防水层老化,提高屋面的保温屋面及防潮性能，创造舒适的室内居住环境。采用倒置式屋面,保温层应按节能标准及建筑热工要求确定其厚度，北京地区的居住建筑一般采用聚苯板或挤塑聚苯板作为屋顶保温层的材料，厚度为50110mm。倒置式屋面特别强调“憎水性”保温材料，否则保温材料吸湿后，其导热系数陡增。普通屋面防水材料位于最上层，易老化，故需在防水层上加做保护层，额外增加投资。另外，为保证保温层和找平层干燥而采用的排汽屋面，则在屋面上伸出大量排汽孔，这样既不美观，而且影响防水层的整体性，排汽孔上防雨盖一旦脱落，反而使雨水灌入孔内。2、蓄水隔热屋顶和种植绿化屋顶（1）蓄水隔热屋顶是在平屋顶上蓄一定厚度的水层,利用水的比热大的优势,作为隔热材料,每蒸发1kg水能带走2428kJ的热量；另外,屋顶用水隔热后,大大降低了结构的平均温度与振幅,可防止防水层由于高温涨缩引起破坏,也防止构造由于温度应力而产生裂缝,兼顾节能与保护双重作用。在技术顶上蓄水屋顶要求有很好的防水质量,否则易发生漏水现象。（2）种植屋顶绿化是在钢筋混凝土屋面板上种植生长习性与之相适应的植物,利用植物的光合作用、叶面的蒸腾作用及对太阳辐射热的遮挡作用,来降低住宅的外表温度，减少屋面结构的温差变形，避免由其引起的伸缩裂缝，从而有效地改善顶层居民的生活环境。现如今，城市地面可绿化用地少而价高，占城市用地60%以上的建筑屋顶绿化，可以间接地减少冷暖空调的费用,具有保温隔热双重节能作用，是值得推广应用的生态节能措施。在夏季除了土壤的隔热效果外,由于植物的蒸腾作用、绿荫效果及水分蒸发,需要大量的热量和基质的阻滞作用能够发挥很高的隔热效果。据有关资料显示，夏季绿化屋顶的内表面温度仅有2025。在冬季由于绿化屋顶结构的热阻大，保温性能好，屋顶上的植物会进一步提高保温能力，尤其是常绿的地被植物，如常春藤和棉菊等，它们好似给屋面盖上了一层绿毛毯，可防止风把热量带走。另外,屋顶绿化,具有使绿化保持持续性的巨大效果。由于铺土种植屋顶自重大,造价相对较高。若屋顶覆土厚度超过允许值时，会导致屋面保护层产生塑性变形裂缝，破坏防水层。所以种植屋面的设计须根据屋顶的结构自重以及植物配置要求进行荷载验算,合理确定种植土厚度。如果选用质轻、松散、导热系数小的材料代替土壤来种植,其屋顶的重量仅为同厚铺土屋顶重量的1/3,而保温隔热效果却提高3倍以上。所以对于传统屋顶，可在防水层上铺上2030mm厚的豆石滤水层，然后再铺种植层，种植层可用蛭石或锯末等轻质材料掺适量黄土铺上厚300500mm左右。种植层容器材料也宜采用轻质材料。由于屋顶风力较大,以及种植土厚度的限制,宜配植浅根系的多年生草本、匍匐类、矮生灌木植物以保证成活率和便于养护。3、坡屋顶对于坡屋顶，可在四周檐口部位设置种植槽（如由檐口圈梁挑出）在槽内种植爬山虎、地锦等具有吸盘或气根的藤本植物，绿化时要注意屋面的防水与结构荷载的验算。目前北京市正在进行许多“平改坡”的工作，这样不仅可以提高屋顶的隔热性能，还有可能提供新的使用空间，并有利于防水，所以也是一项值得推广的节能措施。4、太阳能屋顶太阳能是一种巨大的、无污染的自然能源，地球每年从太阳获得的能量高达61017kWh。居住小区利用太阳能可以节省电能,改善、保护和优化环境,是小区建设中符合生态节能的一个方向。太阳能屋顶是利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，把建筑技术和美学融为一体，可减少成本，提高效益。（1）太阳能被动制冷屋顶在夏季以空气或水为媒介，夜间利用屋顶的辐射冷却板冷却室外空气,然后送入室内，或通过屋顶设水池,夜间通过向空中散发辐射制冷,白天关闭水池盖板,水吸收室内热量,从而达到制冷作用。另外，将被动制冷屋顶稍加改变即可成为采暖屋顶,如水池白天吸热,晚间盖板遮住向外的辐射,而向室内散热,冬天冷空气引入地下加热后进入室内,因此,也被称为被动式冷暖空调系统。双层幕墙结构也可通过调节,夏季尽量通过热压通风，降低玻璃表面温度；冬季充分利用玻璃的温室效应来蓄热。（2）太阳能热水器屋顶是利用集热器吸收太阳光，将光能转化成热能，并通过储水箱将热水储存的装置。具有集热效率高、保温性能好、使用寿命长等特点。利用太阳能来加热水,适合于日照较丰富的地区。太阳能热水器作为房屋围护结构的一部分,应根据建筑特点形式，与建筑屋顶结合一起设计。并结合建筑与地区特点，搞好太阳能防风、防雪、防雷等安全防护等。太阳能集热器应用如下：第一、嵌入式:将集热器呈阶梯状阵列镶嵌在建筑坡屋顶上，覆盖整个屋面，形成具有层次感的屋面形态。第二、整体式:将集热板覆盖整个坡屋面，其材质和色彩构成了屋面形态。例如荷兰某联排住宅，在屋面飘板式太阳能集热器上适宜接受阳光的角度做了坚固的标准化框架体系，将屋面结构与采光窗、太阳能集热板巧妙组合成一个整体，形成了科技含量较高的新型整合屋面体系，不仅使太阳能系统与建筑达到了有机的结合，同时也创造出了一种全新的外观形象。第三、板式:将集热器用钢结构支撑在平屋顶上，形成造型独特的飘板，加强了标识性，避免了立面的单调。适用于平屋顶多层住宅。第四、太阳能凉棚:集热器面积较小，造