住宅建筑屋面节能设计探讨

发表时间:2017/3/16   来源:《科技中国》2017年1期   作者:张博统
[导读] 本文以住宅建筑屋面节能设计为主题展开论述,首先对本文的背景进行了简要介绍。

滨州市沾化区住房和城乡建设局  山东滨州  256800

摘  要:本文以住宅建筑屋面节能设计为主题展开论述,首先对本文的背景进行了简要介绍,然后具体从倒置式屋面、屋面绿化、蓄水屋面等方面对住宅建筑屋面节能设计进行了探讨。
关键词:建筑屋面;节能设计;绿化
        引言
        在我国现代化建设过程中,建筑能耗在不断增加,与一些发达国家相比,我国的建筑能耗控制还比较落后。提升围护结构保温性能是降低建筑能耗的关键,屋面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。所以,住宅建设过程中,加强屋面节能设计则显得十分必要。本文从从多个方面对住宅建筑屋面节能设计进行了探讨。
        1.倒置式屋面
        倒置式屋面指的是将传统屋面中的保温层和防水层进行颠倒,使保温层置于防水层之上,为了达到节能效果,在倒置屋面中,比较注重保温材料的应用,通常情况下,会使用水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉岩棉等作为保温材料,上述材料被用作保温层之后,一旦吸水,导热性能则会迅速提升,因此,为了确保保温效果,则需要在保温层上增加防水层,而保温层下方需要设立隔气层,这一设计虽然提升了节能效果,但是会导致建筑工程造价增加。另一方面,在屋面设计中,为了确保节能效果,还应该对防水层作进一步防护,确保其作用的正常发挥,因为防水层处于屋面的最外层,在外部环境作用下,会受到侵蚀,为了确保其质量,并延长使用寿命,有必要对防水层作进一步防护。再者,在住宅建设过程中,受施工环境的影响,无法对封闭式保温层的含水率进行保障,例如,如果保温层和找平层干燥困难而采用排汽屋面,受屋面大量排汽孔的影响,会导致屋面的使用和观瞻效果下降,屋面防水层的整体性也会遭到破坏,屋面防雨盖也很容易被碰踢脱落,这会导致雨水渗入孔内,进而影响到屋面的保温效果。
        2.屋面绿化
        在城市现代化建设过程中,建筑面积在不断提升,建筑耗能也在不断增加,而屋面绿化则可以有效缓解建筑耗能问题,已成为建筑屋面节能设计的重要内容之一,具体而言,包括以下几方面的内容:
        2.1屋面绿化的保温隔热性能
        在住宅设计中,通常平屋面的找坡层平均厚度为100毫米, 而覆土层平均厚度为80毫米,其热传导系数在1.5W/m2·K以下,但是,在平屋面中,如果覆土层的厚度超过200毫米,那么其热传导系数则会在1.0W/m2·K以下。在夏季,绿化屋面与普通屋面的隔热效果会表现出明显的差别,通常前者表面温度要比后者表面温度低6℃左右,而室温则会相差2.5℃左右。所以,从隔热角度来看,绿化屋顶具有非常显著的效果,可以节省大量的空调用电量,从而表现出良好的节能效果。
        2.2屋面绿化对周围环境的影响
        在住宅节能设计中,屋面绿化还会对周围环境造成一定的影响,绿化屋顶的建设可以适当的降低周围环境温度,从而达到节能效果。通常情况下,在绿化屋顶的作用下,周围环境温度会降低0.4-0.5℃之间,促使建筑内部空调容量降低6%左右,在低层大面积建筑物中,屋面面积会大于墙面面积,特别在夏季,经过绿化处理的屋面温度会低于普通屋面温度20℃左右,从而达到节能降耗的目的。而且,当城市中心地区热气流上升时,绿化地带比较凉爽的空气流会进行自然补充,城市气候因此会得到有效调节。另一方面,在干旱寒冷的季节中,种植屋面能够起到良好的保温效果,这主要依赖于种植屋面的热惰性,即使气温急剧下降,种植屋面在绿色植物的作用下,可以吸收周围热量,从而达到节能降耗的目的。



        2.3绿化屋面的防水
        就目前的情况来看,屋面绿化在屋面抗渗防漏方面发挥了重要的作用,受绿化作用的影响,当土壤吸收水分并达到饱和状态时,会出现一层憎水膜,在一憎水膜可以起到滞阻水的作用,从而达到防水的目的。在屋面进行覆土种植之后,又能够发挥应有的保护作用,在夏季高温暴晒并不会对屋面造成较大的负面影响,具体而言,刚性防水层不会因此而干裂,柔性防水层和涂膜防水层使用寿命也会被延长,从而达到屋面节能的目的。但是,屋面绿化也存在弊端,屋面植物的长期生长会导致土壤的酸碱性发生一定的变化,因此会对屋面防水层产生腐蚀,屋面防水性因此会受到影响,屋面节能效果也会受到影响。为了有效应对上述问题,确保屋面节能效果,则可以在屋面防水层表面加涂火山灰硅酸盐水泥砂浆,涂抹厚度控制在1.5-2.0厘米,做好涂层后再覆盖土壤,通过这种方式,既确保了屋面绿化节能效果,又不会对屋面造成损毁,值得注意的是火山灰硅酸盐水泥砂浆耐水性更强,耐腐蚀性更好,而且具有明显的抗渗效果,所以,得到了广泛的应用。
        2.4绿化屋面的荷重及植被
        相对而言,屋面的承受能力有限,所以在屋面绿化过程中必须考虑到荷重因素,为此,应该根据屋顶特定,对其荷重进行评估,从而确定所覆盖土壤以及植物的配置要求。具体而言,在屋面绿化过程中,所覆盖的土壤应该尽可能选择轻质材料,如珍珠岩、蛭石、草炭腐殖土等,而植物种植所选用的容器也应该尽可能选用塑料、木质品等。在屋面绿化过程中,如果土壤以及植物配置不当而导致屋面荷重超标,则很容易导致屋面产生裂缝,从而引发渗漏。另一方面,还应该对种植层的厚度进行严格控制,在植物配设时,应该尽可能选择那些多年生草木、匍匐类、矮生灌木植物,而且要选择那些耐热性、抗旱性较强的植物,如三色堇、麦冬草等。
        3.蓄水屋面
        3.1蓄水屋面的隔热性能
        于普通屋面相比,蓄水屋面的温度输出和热流响应会降低更多,而且受到外部环境的干扰程度较小,从而表现出良好的隔热和节能效果。在蓄水屋面中,主要在混凝土刚性防水层上蓄水,在蓄水层的作用下不仅达到了隔热降温的效果,而且有效改善了混凝土的使用条件,即使出现暴晒或者冰雪等环境变化,也不会导致明显的伸缩变化,而且在水中的长期浸泡,还可以进一步增强混凝土的强度,再加上混凝土因水化而产生的湿涨,进一步提升了混凝土的防渗性能。再者,由于屋面上蓄积了水层,所以,隔热效果明显提升。
        3.2蓄水屋面的水深
        通常情况下,蓄水层屋面可以分为普通蓄水屋面和深蓄水屋面,而在普通的蓄水屋面中,需要定期向屋顶供水,从而确保水面高度。深蓄水层面则利用自然降水来对其水面蒸发来进行补偿,所以没有必要进行人为供水。在蓄水屋面中,不同的水深往往会导致屋面温度产生不同的变化,当水深为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。当水深达到50毫米时,屋顶外表面温度则会明显降低。单纯增加水深对降温效果不很明显,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。
        4.总结
        综上所述,住宅屋面节能设计议程建筑设计的重要组成部分,在住宅建筑屋面节能设计中,会涉及到多个方面的内容,具体而言,包括倒置式屋面、屋面绿化、蓄水屋面等,在未来一段时期内,应该通过进一步的技术改进,不断提升屋面节能效果。
参考文献:
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