建筑屋面节能技术

1、建筑屋面节能技术 中国建筑节能技术正 在夏季太阳辐射和室 量多得多，因此，建 建筑能耗在我国总能 当大的差距，例如热八、还有 相家要 建筑面处在发展的初期，建筑能耗很高，能源利 用率还很低，我国南方地区 外气温的综合作用下 , 从屋顶传入室内的热量要比从墙体传入室内的 筑屋面的隔热节能尤为重要。 耗中所占的比例是很大的，约为 25%-40%。 与世界发达国家相比 ，我国绝大多数采暖地区围护结构的热功 能性都比气候相近的发达国 差许多，外墙传 热系数为他们的 3.5-4.5 倍，外窗为 2-3 倍，屋面为 3-6 倍；而且单位 积的能耗还很 高，能源利用率还很低，仅为 28%， 欧美平均近 50

2、%，日本为 57%。 但是我国 的可利用能 源是极为有限的，这已经引起了我国的高 度重视。提高围护结构的保 温性能是降 低建筑能 耗的关键。屋顶作为一种建筑物外围护结 构所造成的室内外温差传热 耗热量，大于 任何一 面外墙或地面的耗热量。华中大部分地区 属湿热性气候 ,全年气温变化 幅度大 ,干湿交变频繁。如武汉市区年绝对最高与 最低温差近50C ,有时日温差接近20C ,夏 季日照时间长，而且 太阳辐射强度大，通常水平屋面外表面的空气综合温度达到6080C，顶 层室内温度比其下层室内温度要高出24C。因此,提高屋面的保温隔热性能，对提高抵抗 夏季室外热作用的能 力 尤其重要，这也是减少空调耗

3、能，改善 室内热环境的一个重要措施。 在多层建筑围护结构 中， 屋顶所占面积较小，能耗约占总能耗 的 8%-10%。据测算，每降低， 空调减少能耗 10 ，而人 体的舒适性会大大提高。因此，加强屋 顶保温节能对建筑造价影 响不大，节能效益却 很明显。 本文就屋面节能方面的技术进行 了初步的理论探讨 ，期望能对 工程设计起到某种参 考作用。1 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“憎水性”保温材料，工程中常 用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭 石、矿棉岩棉等都是非憎

4、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 材料暴露于 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

5、与普通保温屋 面的比较如下表，由表可知，倒置式屋面 的优越性显而易见。节能屋面优劣比 较表 性能 工法USD 屋面 (XPS)BUR屋面水泥珍珠岩屋面保温隔热性极佳视选用材料高厚度才能达到XPS的标准施工方便性低加施工麻烦成本无形中增加施工简易、质轻 好搬、易切割、施工期短、成本无形中降 需考虑防水层的 施工与防水材料的选用，要配合绝热材增 施工困难、搬运 慢且需要做隔气层与排气孔，施工期长，屋顶结构负荷极小 (40kg/m3)视选用材料极大 (400kg/m3)老化性几乎不老化，可 以说与建筑物同寿无翻修问题防水层一旦破裂 ，绝热材可能也会老化分解一旦受潮就开始 有老化分解现象 ,时候 一到

6、就要翻修排气孔隔气层不需要某些情况需要， 如室内是潮湿环境一旦受潮就开始 有老化分解现象 ,时候 一到就要翻修屋顶使用性屋顶可再利用，如花园因有隔气层再利用性低与不便施工气候性无特别要求甚至雨天也可施工需晴天需好天气施工队专业性不需专业训练施工极为简易人人都会因在防水层下方先选用材料决定施工难易施工人员需训练过防水层日后维修性方便只要移开XPS即可一旦修补可能连 绝热层都一齐伤损不易注：USD工法-将绝热层放在防水层上方的工法 (UP-SIDEDOWNBUR工法-将绝热层放在防水层下方的传统工法。XPS挤塑式聚苯乙烯保温板2 屋面绿化随着我国城市化 进程的高速发展和建筑面积的急剧增加， 建筑能

7、耗将更加巨大 ，“城市 热岛”现象将更为严 重。城市建筑实行屋面绿化，可以大幅度 降低建筑能耗、减少温室气体的排放，同时可增 加城市绿地面积、美化城市、改善城市气 候环境。2.1 屋面绿化的保温隔热性 能当平屋面上的找 坡层平均厚 100mm ， 再加上覆土厚度为 80mm 的屋面，其传热系数 K1.5W/m2.k ，若覆土厚度大于 200mm 时，其传热系数 K1.0W/m2.k 。夏季绿化屋面与普 通隔热屋面比较，表 面温度平均要低6.3C，屋面下的室内温度相比要低2.6C。因此，屋顶绿化作为夏季隔热 有着显著效果，可以节省大量空调用电量 。例如，上海夏季空调的负 荷最高值1048万KVA

8、 （最高气温时），一般负荷600万KVA（ 11月份），而上海的发电能 力约为800万KVA,电力谷峰差的缺口 要靠外地输入。提高建筑物的隔热功能，可以节省电能耗 20%。对于 屋面冬季保温，采用轻质种植土，如80%的珍珠岩与 20%的原 土，再掺入营养剂等，其密度 小于 650kg/m3 ， 导热系数取值为 0.24W/m.k ，基本覆土厚度为 220mm，可计算出k值1。由于我国地域广阔，冬季温度的差别很大，因此可结合各地的实际情况作不同的工 艺处理。2.2 屋面绿化对周围环境的 影响建筑屋顶绿化可 明显降低建筑物周围环境温度（0.5 C 4.0 C）,而建筑物周围环境的 温 度每降低，建

9、筑物 内部空调的容量可降低 6%， 对低层大面积的建筑物 ，由于屋面面积比 墙面 面积大，夏季从 屋面进入室内的热量占总围护结构得热量 的 70%以上，绿化的屋面外 表面最高温度比不绿 化的屋面外表面最高温度（可达 60 C以上）可低 20 C以上。而且城市 中心地区 热气流上升 时，能得到绿化地带比较凉爽空气流的自然补充，以调节城市气候。种植屋面保温效果很 明显。不论北方或南方都有保温作用。特别干旱地区，入冬后草木枯死，土壤干燥，保温 性能更佳。保温效果随土层厚增加而增加 。种植屋顶有很好的热惰性， 不随大气气温骤 然升 高或骤然下降而大幅波动。冰岛和斯堪的 那维亚半岛的种植屋面，已 有百年

10、历史，证实 上述情况。绿色植物可吸收周围的热量，其 中大部分用于蒸发作用和光 合作用，所以绿地温 度增加并不强烈，一般绿地中的地温要比空旷广场低1017.8C。另 外屋面绿化可使城市 中的灰尘降低40%左右；可吸收诸如 SO2 HF、CL2、NH3等有害气体；对噪声有吸附作用， 最大减噪量可达 10 分贝；绿色植物可杀灭空气中散布着的 各种细菌， 使空气新鲜清洁，增 进人 体健康。2.3 绿化屋面的防水不少人认为屋顶饱和后会自然形成一绿化对抗渗防漏不利，这是一种比较片面层憎水膜，可起到滞阻水的作用，从这个土种植后，可以起到保护作用：使屋面免受夏季阳光的曝晒、刚性防水层避免干缩 寿命十分有利。当

11、然开裂、缓解屋面震动影响，柔性防水层和 也有不利影响：当浇灌植物用的水肥呈一水层产生腐蚀作用，从而降低屋面防水性能。克服的办法是：的看法。实际上土壤在吸水 角度看对防水有利。并且覆 烘烤而显著降低温度，这对 涂膜防水层减缓老化、延长 定的酸碱性时，会对屋面防 在原防水层上加抹一层厚酸盐水泥砂浆相比，火山 灰显著优点，平常多用于液体其用，恰到好处。在它与覆。应根据屋顶的不同荷重以度超过允许值时，也格按照前面所述，确浅根系的多年生草本从而造成渗漏。所以必须严,种植层厚度的限制 ,植物 配植以、抗风、耐旱、耐贫瘠 ,如彩1.52.0cm 的火山灰硅酸盐水泥砂浆后再覆土种植。同普通硅 硅酸盐水泥砂浆具

12、有 耐水性、耐腐蚀性、抗渗性好及喜湿润等 池壁的防水上。将它 用于屋顶覆土层下的防水处理，正好物尽 土层的共同作用下， 屋顶的防水效果将更加显著。2.4 绿化屋面的荷重及植被屋顶绿化与地面 绿化的一个重要区别就是种植层荷重限制 及植物配置要求 ,制定出种植层高度。种植土宜采 用轻质材料（如珍珠岩、蛭石、草炭腐殖土等）。种植层容器材料也可采用竹、木、工程塑料、PVC等以减轻荷重。若屋顶覆土厚 会导致屋顶钢筋砼板产生塑性变形裂缝，定覆土层厚度。由于层顶绿化的特殊性、匍匐类、矮生灌木植物为宜。要求耐热叶草、三色堇、假连屋面绿化的造价上人活动的绿化屋面于环境、有利于城市 3 蓄水屋面 蓄水屋面就是在翘

13、、鸭跖草、麦冬草等。为 70-120 元 /m2 ，与普通隔热屋面相似，从使用角度分析，改造一个每平方米只需增加 100 元左右。总之，屋面绿化的普及 和实施是有利 、有利于居民的综合性好事，应积极推广 。刚性防水屋面上蓄一层水 ,其 目的是利用水蒸发时 ,带走大量水层中的热曰,是量 ,大量消耗晒到 屋面的太阳辐射热 ,从而有效地减弱了屋面的传热量和降低屋面温度 种较好的隔热措施， 是改善屋面热工性能的有效途径。3.1 蓄水屋面的隔热性能在相同的条件下 ,蓄水 屋面比非蓄水屋面使 屋顶内表面的温度输出和热流响应要降低 得 更 多,且受室外扰动 的干扰较小 ,具有很好的 隔热和节能效果。对于蓄水

14、屋面 ,由于一 般是在 混凝 土刚性防水层上 蓄水 ,既可利用水层隔热降温 ,又改善了混凝土的使用条件 :避免了直接 暴晒和 冰雪雨水引起 的急剧伸缩；长期浸泡在水中有利于混凝 土后期强度的增长；又由于 混凝土有 的成分在水 中继续水化产生湿涨 ,因而水中的混凝土有更好的防渗水性能。同时 蓄 水的蒸发和 流动能及 时地将热量带走 ,减缓了整个屋面的温度变 化；另外 ,由于在屋面上蓄上 一定厚度的水 增大了整个屋面的热阻和温度的衰 减倍数 ,从而降低了屋面内表面的最高温 度。 经实测 ,深蓄水 屋面的顶层住户的夏日温度比普通 屋面要低25C。因此，由于上述优点,蓄 水屋面现在已经 被大 面积推广

15、采用顶层保温、隔热问题蓄水屋 面和种植屋面。3.2 蓄水屋面的水深但是 ，要设计 一个隔热性能好 ，又节能的蓄水屋面 ，必须对它的传热特性 进行动态分析和 计 算，以确定蓄水的 深度究竟取为多大才比较合适。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 向屋顶供水 ，以维 持一定的水面高度。 深蓄水屋面则可利用降雨量来 补 偿水面 的蒸发 ，基本上不需要人为供水。不同水深 与屋面外表和内表的最高温度如图 1 所示。 由图可 知当水深 H=0 时，即屋面仅作防水处理时其屋顶外表面及 屋顶内表面的最高温度都 远远高于 最高气温。 水深为 50mm 时，屋顶外 表面及顶棚面最高温度比不

16、蓄水时降低了许 多。由水深 曲线可知 ，单纯增加水深对降温效果不很明显。气 象资料表明，华中地区由于 夏天天气炎热， 蒸发量较大，日平均蒸发量在 9mm 左右，若无降水期长达 3050 天，水 太浅无人看管时， 可蒸发掉水深 270450mm 水，一般说来水深 400mm 较适宜。蓄水深 度超过一定程度则降 温效果不明显，且蓄水过深，使屋面静荷 载增加，将会增加结构设计 难度。3.3 蓄水屋面的防水蓄水屋面除增加 结构的荷载外 ，如果其防水处理不当 ，还可能漏水、渗水。 因此，蓄水屋 面 既可用于刚性防水 屋面 ，也可 用于卷材防水屋面。 采用刚性防水层时也应按规定做好分 格 缝， 防水层做好

17、后 应及时养护 ，蓄水后不得断水。采用卷材防水层时 ，其做法与卷材防水屋面 相同 ， 应注意避免在 潮湿条件下施工。例如 ，可设置一个细石混凝土防水层 ，但同时也可在细 石混凝 土中掺入占水 泥重量 0.05%的三乙醇胺或 1%的氧化铁 ，使其 成为防水混凝土 ，提高混 凝土的抗 渗能力 ，防止屋面渗漏。为了避免池壁裂 缝，应采用钢筋混凝土池壁或半砖、半钢 筋混凝土 池壁。前者 用于现浇钢筋混凝土屋面，后者适应于预 制板屋面。采用砖砌池墙时， 靠近池底 应做 60 100mm 高混凝土反边，且砖 池壁应适当配置水平钢筋。以上几种做法 ， 均避免了 池墙渗漏现 象。不再出现池壁裂缝，池壁内抹灰可

18、同 池底。4 浅色坡屋面目前，大多数 住宅仍采用平屋顶 ，在太阳辐射最强的中午时间，太阳光线对于坡屋面是斜 射的，而对于平屋面 是正射的，深暗色的平屋面仅反射不到30%的日照，而非金属浅暗色的坡屋面至少反射 65%的日照，反射率高的屋面大 约节省 20%-30%的能源消耗，美国外境保护署 U.S.EnvironmentalProtectionAgence(EPA) 和弗罗里达太阳能中心 FloridaSolarEnergyCenter 的研究表明 使用聚氯乙烯膜或其他单层材 料制成的反光屋面，确 实 能减少至少 50%的 空 调能源消耗。在夏季 高温酷暑季节节能减少 10%-15%的能源消耗。

19、 因 此，隔热效果不如 坡屋面。而且平屋面的防水较为困难 ,且 耗能较多。若将平屋面 改为坡 屋 面,并内置保温隔 热材料 ,不仅可提高屋面 的热工性能 ,还有可能提供新的使用空间 (顶层 面积 可增加约 60%),也有利于防水，并有检修维护费用低、耐久之优点。特别是随着建筑 材料技术的发展 ,用于坡屋面的坡瓦材料形式多 ,色彩选择广 ,对改变 建筑千篇一律的平屋面 单调风 格,丰富建 筑艺术造型 ,点缀建筑空间有很好的装饰作用。在中小型建筑如居住、别墅 及城市大量平改坡屋 面中被广泛应用。但坡屋面若设计构造不合理、施工质量不好 ,也可 能 出现渗漏现象。因此 坡屋面的设计必须搞好屋面细部构造

20、设计，保温层的热工设计，使其 能真正达到防水、节 能的要求。限于篇幅，本文对其细部构造 及保温层热工设计不作探讨。5 结语如今建筑节能工 作已在全国启动，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，改善市内热环境 ，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。从施工角度浅谈楼面 裂缝的防治随着建筑业的发展， 成了目前较难克服的 等一系列的问题。现浇结构楼屋面板的裂缝，也 缝发生后，往往会引起投诉 ，以及裂缝的防治

21、处理，从全现浇钢筋砼结构的建筑物越来越多。现 质量通病之一，特别是住宅工程楼板的裂 结合多年来大量施工实践中的经验和教训施工角度来分析如何防治楼面的裂缝一、商品混凝土的性 目前现浇结构已 品混凝土厂商以采用 泥量较高的中细砂作 要根据工程的不同部 格、低成本而忽视了 逐车严格检查商品混 壬曰.质量。烈的市场竞争，导致各个商 外掺剂以及细度模数低、含 在控制商品混凝土质量方面 不能片面的压价和追求低价 和收缩裂缝增多。同时现场 以保证混凝土熟料的半成品能改善经普遍采用商品混凝土进行浇筑，但受剧 大粉煤灰掺量，低价位、低性能的混凝土 为降低价格和成本的主要竞争手段，所以 位和性质提出对混凝土品质的

22、明确要求， 混凝土的品质，从而导致混凝土性能下降 凝土的坍落度，不符合要求的坚决退场，二、施工中应采 取的主要技术措施楼面裂缝的发生 除以阳角 450 斜角裂缝为主外，其他还有常见 的两类： (1)预 埋线管及 线管集散处； (2) 施工中用转材料临时较集中和较频繁的 吊装卸料堆放区域。现从施工角度 进行综合分析，采取 以下几项主要技术措施可防治楼面裂缝：(一) 重点加强楼面上层钢筋网的保护钢筋在楼面混凝 土板中的抗拉受力起着抵抗外荷载所产生 的弯矩和防止混凝土收缩和 温 差裂缝发生的双重 作用，而这一双重作用均需钢筋处在上下 合理的保护层前提下才能确 保有 效。但是，楼面 上层钢筋网的有效保

23、护一直是施工中的一 大难题。板的卜层钢筋一般 较细。 受到施工人员 踩踏后就立即弯曲、变形、下坠；钢筋离 楼层模板的高度较大，无法 受到模板 的依托保护 ；而在施工过程中，各工种交叉作业，上面又有大量人员走动、踩踏， 这就造成了上层钢筋 容易弯曲、变形。所以，这些原因要必须在施工过程中加以改进，具体措施如下：1根据大量的施工实践，楼面双层双向钢筋必须设置钢筋小撑马，其纵横 向间距不应大于600mm(即每平方米不得少于 3只)，特别是对于细小的 钢筋，这样才能起到较好的效果。2尽可能合理地安排好各个工种交叉作业时间，在绑扎完板底钢筋后，线 管预埋和模板收头应及时穿插并 争取全面完成，以有效减少板

24、面钢筋绑扎后的作业人员数量；同时对施工人员加强教育和 管理，使他们充分认识到保护板面钢筋的重要性，必须行走时，尽量沿钢筋小马撑支撑点 通行。3在混凝土浇筑时对裂缝易发生部位和负弯矩筋受力最大区域应铺设临时 性活动跳板，扩大接触面，尽量避 免上层钢筋受到重新踩踏变形。混凝土浇 筑时安排足够数量的钢筋工 进 行护筋，确保钢筋 位置正确。4在楼梯、施工缝等频繁通行处应搭设临时的简易通道，以供施工人员通 行。（二）预埋线管处的裂缝防治预埋线管的集散 处是截面混凝土受到较多消弱，从而引起应力集中容易导致裂缝发生的部位。尤其是当预 埋管线的直径较大，开间宽度也较大，并且线管的敷设走向又垂直于混凝土的收缩方

25、向时 ，就很容易发生裂缝。所以可以采用：1,增设垂直于线管的短钢筋网加强，0 6Q 8,间距w 150mm,两端的锚固长度应不小于 300mm 。2线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越,交叉处可以采用线盒。并且当 线管数量很多时,宜按预留孔洞 构造要求在四周增设上下各 20 12 的井字形抗裂构造钢筋 。（三）材料吊卸区域的楼面裂缝防治由于目前在实际 施工中存在着质量和工期之间的较大矛盾 ,楼层施工速度过快,因此当楼层混凝土浇筑完毕后不足 24 小时的时间,上面就已经开始进行钢筋绑扎、材料吊运等工作,这就使大开间 的楼面非常容易在强度不足的情况下而引 起受力裂缝,而且这种裂缝 一旦形成就是永久裂 缝。对于这类裂缝的防治措施可以采用以 下方法：1施工速度方面不能过快,楼层 混凝土浇筑完后的必要养护一定要保证（不宜小于 24小时 ）,以确保楼面混 凝土获得最起码的养护时间。2在楼面混凝土浇筑完 2-4 小时之内,尽量避免吊卸较重的大宗材料和大量人员 进行 钢筋绑扎施工,并且 在吊运少量的材料时做到轻卸、轻放。两 、三天以后方可进行正常支 模 等施工。在模板安 装时,不得将材料集中堆放,应做到分散 就位,以减少楼面集中荷载。3对于大开间的楼面应