屋面节能系统

屋面节能系统（精选7篇）

屋面节能系统 篇1

坡屋面作为建筑物的第五立面，不仅功能上要求防水、保温、隔热、安全，而且在整个建筑立面上也要起到美化的效果。

坡屋面系统的各种功能，时刻影响着整栋建筑的节能效果。为了使屋面能够更好地体现其功能性，曼宁家公司基于现在中国房屋的结构，结合坡屋面应用方面的经验，逐渐研究出了两套可行且有效的屋面系统方案———凉爽通风屋面系统和呼吸透气屋面系统，同时结合干法施工工艺，让整个屋面不仅功能性上得到较大的提升，也让产品的美观性得到完美体现。

本文重点介绍曼宁家新型屋面系统构造，以及干法施工工艺。

1 传统坡屋面的构造

传统坡屋面结构比较复杂，而且由于混凝土结构的大量使用，造成屋面结构层厚度大、质量大，施工程序复杂，施工周期长，也给屋面增加了不少漏水隐患。图1所示为传统坡屋面构造层次。

1—英红彩瓦;2—木质挂瓦条;3—木质顺水条;4—防水层;5—找平层;6—细石混凝土保护层(内配Ф6@500×500钢筋);7—保温层(依据保温设计来定);8—防水层;9—找平层;10—结构板(预留Ф10钢筋头露出板面@1 000×1 000)

传统坡屋面结构设计存在以下隐患：

1)传统坡屋面在浇筑结构层时，需要预留1 000mm的钢筋头，以连接屋面板以上的混凝土结构，以保证结构的整体性。而在施工过程中预留的钢筋头，要穿透防水层、保温层，容易造成防水隐蔽工程的漏水隐患。

2)传统的保温结构往往满铺于屋面，仅靠上部刚性层重量压住保温层，因此屋面结构稳定性差，在施工过程中容易产生坡度方向的滑移，致使屋面结构受损。

3)为覆盖保温层，也为给上部结构提供紧固空间，传统的方法是在保温层上浇筑细石混凝土保护层。而此刚性保护层在浇筑后需要一定的养护期(3～7 d)，养护期结束后才能进入下一道工序的施工。这样的施工方式使得工期大大延长，且浇筑难度较大，坡屋面平整度也很难控制，而后期的修整会进一步耽误工期。刚性层设置会大大增加屋面荷载(约1 000kg/100 m2，不含瓦片质量)，这对建筑物结构承载力提出了更高的要求。此外，刚性层封闭了其以下的空间，下层空间中的湿气被封闭在保温层中无法排出，致使保温板吸水后保温性能下降;厚重的刚性层设置在保温板上时，又会压缩保温板，也会使其保温性能下降。

从以上分析可以看出，传统的屋面结构方式大量使用了钢筋混凝土，造成材料浪费，且施工周期长，劳动强度高，屋面容易漏水，节能效果不明显。

2 凉爽通风屋面系统

凉爽通风屋面集凉爽、通风两大功能于一体，通过屋面其他材料的使用，做到防水、保温、隔热一体化，且完成的屋面美观大方，为屋面干法施工的推广应用奠定了基础(图2)。

凉爽通风屋面从整体屋面结构上考虑了屋面各层材料之间的配合以及各种材料的应用，其施工工艺要点如下：

1)屋面结构找平结束后，即开始铺设具有自粘自闭功能的防水层。由于防水层上需要钉制顺水条，因此防水层的自闭性显得尤为重要。

2)保温板内嵌于顺水条内，不用在保温层上浇筑细石混凝土保护层，避免了传统施工方法中出现的保护层整体滑移以及浇筑平整度不好等缺陷。减少了混凝土保护层，不仅降低了屋面结构层厚度，而且还减少了混凝土养护造成的工期损失，从而降低了屋面施工成本。

1—30×30挂瓦条;2—“覆易”卷材;3—(30×30+h)保温层(依据保温设计来定);4—防水层;5—找平层;6—结构板(预留Ф10钢筋头露出板面@1 000×1 000)

3)在保温层上铺设“覆易”卷材，在提高坡屋面的隔热性能的同时，也为屋面创造了良好的结构导水能力，保证屋面瓦在铺设过程中不被破坏，避免漏水隐患。

4)挂瓦条架空层让整个屋面留有一定的空气层，给屋面的空气流通提供了条件。在夏季，这道空气层是室外40℃的风和瓦片下部75℃的热风交换的通道，通过不停的冷热循环，可以将瓦片下部的温度降低20℃左右;在冬季，这道空气层是室内潮湿热空气和室外冷风的接触面，通过冷热接触，可以避免在瓦片下部形成冷凝水，能够使保温材料长期保持干燥，增强冬季的保温效果。

从以上论述可以看出，凉爽通风屋面认真考虑了各层次材料之间的搭配问题，并且通过整体屋面系统方案，为坡屋面在设计、施工、安装及后期的功能性体现方面作出了一个很好的样板。

3 呼吸透气屋面系统

针对有些工程面临施工进度紧张、气候条件复杂等问题，曼宁家公司还推出了呼吸透气屋面系统。

呼吸透气屋面在凉爽通风屋面结构的基础上，进一步优化了局部功能，使施工更简单，并且防水层铺设不受外界影响，无需等到结构层干燥后再铺设防水层。图3所示为呼吸透气屋面构造层次图。

1—英红彩瓦;2—保温挂瓦板;3—聚合物水泥防水涂料;4—找平层;5—结构板(在水平檐口底部设置50×100混凝土返梁)

呼吸透气屋面在结构层次上，得到了进一步的优化，屋面构造简单、施工快捷、工期简短。其施工工艺要点如下：

1)在屋面简单找平后，借助找平层的摩擦力铺设具有透气防水功能的“帝柔”防水垫层或使用聚合物防水涂料，可以在争取工期的同时，保证屋面结构层顺利进行熟化反应。

2)铺设保温挂瓦板时采用点粘法，此层省去了顺水条、挂瓦条，将防水层以上除瓦片外的结构整合到一种材料上，从而减少了施工工序，提高了整体项目的施工效率。

3)直接在保温板上铺设瓦片(根据屋面坡度不同采取不同的瓦片粘结材料)，施工操作十分简便。

4 屋面系统干法施工工法

曼宁家屋面系统在施工中不使用水泥砂浆作为建筑材料粘结剂，采用干法施工实现了完善的屋面功能。在屋脊部位，使用具有防水通风功能的卷材类产品代替水泥砂浆，能有效防止湿法施工污染瓦面以及防水效果不可靠的问题。以下为各节点部位干法施工和传统施工方式的对比分析结果。

4.1 屋脊部位

对于屋脊的节点部位，传统工艺常采用砂浆卧浆粘贴施工。该工艺后期施工时需要在瓦片上运输砂浆，因此会对瓦片的成品保护造成很大影响。另外，砂浆的吸水性较大，抗冻融性能差，在应用过程中非常容易造成安全隐患。由于砂浆的封堵，会使屋面通风结构遭到破坏，影响屋面的有效使用年限。

干法施工避免了砂浆施工带来的美观影响和安全隐患，达到了美观与安全双赢的效果。采用干法施工套件后，屋面结构层的通风空间得到了充分利用，良好的通风结构让屋面在使用过程中功能性得到了有效的保障。

图4所示为传统水泥卧浆施工的屋脊和干法施工的通风屋脊。

4.2 檐口部位

通风檐口挡篦能保证屋面结构具有良好的通风环境，加强屋面结构内部的空气对流，也能为避免鸟类进入起到重要作用。图5所示为通风檐口挡篦。

4.3 泛水部位

传统泛水节点有：砂浆节点、SBS卷材外露施工节点和金属泛水节点，图6所示为传统泛水节点做法。

砂浆节点在施工时容易污染瓦面，抗冻融差，并且美观性不佳。

SBS改性沥青防水卷材外露施工的节点，由于卷材暴露施工、使用，在紫外线的照射下老化速度加快，节点处的使用寿命短暂，不能发挥很好的防水效果。

金属泛水虽然在材料性能上有了一定的提高，但不能很好地与节点处的材料互相配合，尤其对于波形处无法完善处理，存在漏水隐患。

而曼宁家柔性泛水采用的是耐候性材料，并在材料中配备了铝制钢丝网，保证材料既具有良好的耐候性，又能够与各种面层材料完美贴合，这可为节点部位提供最佳的处理方式。图7所示为曼宁家柔性泛水做法。

5 结语

传统坡屋面构造层次复杂，施工程序多，施工周期长，屋面防水和保温性能都难以得到有效的保证。而曼宁家的新型屋面系统总体成本较低、施工便捷安全、节能保温效果好，特别是采用了无水泥砂浆的干法施工工艺，使得完成的屋面整洁美观，是较为理想的瓦屋面系统。

屋面节能系统 篇2

既有建筑的承载重量已经确定,改造不能增加屋面的负荷;拆除原屋面防水保温层,工期长、扰民多,应尽量避免。硬泡聚氨酯防水保温一体化屋面节能改造系统,由于质量轻(2～10 kg/m2),无需要拆除、破坏原屋面系统,直接在原屋面基层上施工(原保温防水层若存在破损部位需作局部修补),且可在任何外形上施工,适用于绝大部分既有屋面的快速改造,尤其是轻型框架、大跨度的建筑及高层建筑。

硬泡聚氨酯防水保温一体化屋面节能改造系统,通过现喷聚氨酯硬泡形成无缝整体,并在表面覆盖反射防护涂层,既保证了保温效果,又解决了渗漏问题。该屋面系统与传统混凝土屋面相比,具有防水保温、节能(节能达到65%以上)、隔音、质轻(不足传统屋面的5%)、环保(采用无氟利昂的戊烷等发泡体系)、几乎无建筑垃圾、使用寿命长、适应温度范围广(-50～150℃)、耐化学腐蚀、施工快速方便等优点。

系统初期材料费用虽然较高,但因直接在原屋面上施工,无拆除费用且施工快速,总体费用相对传统屋面结构提高较少。

1 工程概况

鹿泉市建筑业管理处办公楼既有建筑防水保温节能改造工程于2000年11月开始施工,2001年9月投入使用。工程总建筑面积约3 000 m2,主体为5层砌体结构,外墙体材料为混凝土空心小砌块(外纵墙墙厚400 mm,山墙墙厚200 mm),屋面为平顶不上人屋面。原屋面设置有水泥蛭石保温层,其上做沥青卷材防水层(图1)。经过几年使用后,发现保温效果差,沥青卷材防水层多处出现开裂、起鼓现象,屋面有几处出现渗漏。

2 防水保温一体化屋面系统设计

2.1 对既有建筑的审核

2.1.1 观察既有建筑

观察既有建筑是否存在开裂、沉降不均匀等现象,判定其沉降是否已稳定或尚在进行中(必要时应通过房屋检测后确定)。如存在上述现象,不宜采用本屋面系统。

屋面上有严重搭建物或屋面原有结构不合理的项目,应慎重对待。

2.1.2 查阅原始资料

查阅原始资料,包括总平面图(含周围建筑关系),建筑平、立、剖面图,结构基础平面图,屋面结构构造图,若结构较为复杂必须提供全套结构图纸;了解原保温隔热措施做法。

2.2 防水保温一体化屋面系统构造设计

屋面基层应符合GB 50207—2002《屋面工程技术规范》标准要求[1]。

由于聚氨酯硬泡体是现场喷涂,防水保温一次完成,对异型部位没有特殊要求,使设计大大简化,女儿墙、泛水等部位不再需要设计附加层和其他特殊加强处理,基层也不必作分割缝和隔汽层,同时也不用再为选材费心。改造后屋面构造示意,见图2。

通常,屋面传热系数K≤0.80时,硬泡聚氨酯厚度宜为35 mm;K≤0.60时,硬泡聚氨酯厚度宜为45mm。无需保温部位(如山墙、女儿墙及突出屋面的结构)的硬泡聚氨酯厚度,应不小于20 mm。经计算确定,本工程在原屋面基础上现喷80 mm厚硬泡聚氨酯进行节能改造,改造后的屋面传热系数K≤0.35W/(m2·K),实现了防水保温节能的改造目的。

2.3 主要原材料性能指标

本工程选用的主要原料性能指标,见表1、表2。

3 施工部分

3.1 工艺流程

施工工艺流程:基面清理及细部处理→现喷80mm厚硬泡聚氨酯防水保温层(密度≥45 kg/m3)→修补整平→刮涂3～5 mm厚聚合物砂浆保护层(中间附耐碱网格布)→工程验收。

3.2 施工环境

施工现场温度宜在15～30℃之间,空气相对湿度小于85%,风力不宜大于3级。风力大于4级时,应采取挡风措施或停止施工。

3.3 施工要点

3.3.1 基层清理

施工前需清扫原屋面尘土、浮灰。先将表面碎渣及松动的沙粒按序清扫1遍,然后用空气清扫枪将基层上的浮灰清扫干净。

3.3.2 现喷80 mm厚硬泡聚氨酯防水保温层

喷涂聚氨酯应分多次进行喷涂,第1遍为打底层,调整A、B料比例(1∶1),喷涂厚度为10 mm;第2遍喷涂厚度约为15 mm;以后每遍喷涂厚度约为15mm,最薄处不得低于设计厚度。硬泡聚氨酯表面应平整,最大喷涂波纹应小于5 mm,且无起鼓、断裂现象。屋面山墙处等凸出物周边应连续喷涂上翻250 mm以上,并具有一定的弧度。现喷聚氨酯防水保温层施工现场见图3。

硬泡喷涂过程中,应随喷一块500 mm×500 mm的同厚度试块,以备材料的性能检测。当日的施工作业面必须当日连续喷涂施工完毕。聚氨酯喷涂施工过程中及未做保护层之前,应作好防火防范,如采用电气焊等操作时,应有防火措施。

喷涂施工完毕20 min内严禁上人行走,验收合格后方可进行下一道工序施工。

3.3.3 刮抹聚合物水泥砂浆保护层

聚合物水泥砂浆保护层厚度约5 mm(最薄处不小于3 mm),分3次刮涂成型,每次刮涂方向应与上次垂直,接茬处应错开并不得有明显的接茬,每次刮涂间隔时间应超过12 h。第1遍聚合物砂浆挂上后随即铺贴耐碱网格布(用刮板压入聚合物砂浆中),网格布铺贴不得有外露、皱褶、起鼓现象;第2遍聚合物砂浆应在第1遍聚合物砂浆干燥凝固后施工。

屋山面墙、突出物等应连续、均匀随硬泡聚氨酯防水保温层上翻抹平。聚合物砂浆保护层施工完成后12 h内严禁上人行走,24 h内不得洒水养护。

3.4 细部处理

3.4.1 原保温防水层修补

对原屋面沥青防水卷材开裂处修补:先将开裂处清理干净,骑缝空铺100 mm宽聚酯胎无纺布(加强层),再在其上涂3遍聚氨酯涂料;对起鼓处修补:先打孔放气,后用无纺布加聚氨酯涂料修复好,对难以修复的起鼓处进行铲除,并用聚氨酯涂料加无纺布修复好防水层。

3.4.2 阴阳角做法

用聚氨酯涂料和无纺布做一布两涂的附加层,附加层的宽度为300 mm。

3.4.3 落水口做法

落水口的处理应符合《屋面工程技术规范》标准要求[1]:1)落水口埋设标高,应考虑落水口设防时增加的硬泡聚氨酯厚度及排水坡度加大的尺寸;2)落水口周围直径500 mm范围内的坡度应不小于5%;落水口与基层接触处应留宽20 mm、深20 mm的凹槽,嵌填密封材料;3)喷涂硬泡聚氨酯时距落水口500 mm范围内应逐渐均匀减薄,最薄处厚度应不小于15mm,并伸入落水口50 mm(图4)。

3.4.4 出墙管道做法

伸出屋面管道周围的找坡层应做成圆锥台;管道与找平层间应留凹槽,并嵌填密封材料;硬泡聚氨酯应直接、连续地喷涂至管道距屋面高度250 mm处;收头处应采用金属箍将硬泡聚氨酯箍紧,并用密封材料封严(图5)。

3.4.5 泛水、女儿墙做法

墙体为砖墙时,泛水部位应直接、连续地喷涂硬泡聚氨酯至山墙凹槽部位(凹槽距屋面高度应不小于250 mm)或至女儿墙压顶下,泛水收头应采用压条钉压固定和密封材料封严;墙体为混凝土时,泛水部位可直接、连续地喷涂硬泡聚氨酯至墙体距屋面高度不小于250 mm处。泛水收头应采用金属压条固定和密封材料封固,并在墙体上用螺钉固定能自由伸缩的金属盖板(图6)。

4 结语

1)通过在原屋面现喷80 mm厚防水保温一体化硬泡聚氨酯,屋面传热系数K由1.26 W/(m2·K)降至0.35 W/(m2·K)以下,节能72%,实现了防水保温节能的改造目的。产品耐温性好,可适用温度范围在-50～150℃,且耐弱酸、弱碱等化学物质侵蚀。

2)80 mm厚硬泡聚氨酯防水保温层荷载为3.6kg/m2,5 mm厚抗裂砂浆保护层荷载为12 kg/m2,总荷载仅增加约15.6 kg/m2,不需要拆除原有屋面;对于荷载设计更低的屋面系统,可以采用1.5 mm厚JS涂料作保护层,荷载为2.5 kg/m2。没有拆除费用和对环境的破坏,还节约了施工时间。

3)本工程外墙保温及饰面施工造价约160～180元/m2,屋面防水保温层及面层施工造价约150～170元/m2,公摊至总建筑面积造价约110～120元/m2。实际外墙、屋面防水保温节能改造花费,仅46.8万元。该工程投入使用后防水保温效果较好,屋面无渗漏现象。办公楼冬季取暖和夏季降温耗电费用节省约3～4万元/年,10～15年内即可全部收回改造成本(屋面使用年限达25年以上)。如果考虑节能改造工程量持续增加,施工成本将不断降低,投资成本也会随之下降,成本回收期将会更短。

4)系统采用独特的无氟利昂发泡技术,产品对环境和人身无害,符合环保要求。使电能和热能消耗大幅下降,也在一定程度上降低了燃煤对环境的污染。

摘要：现喷硬泡聚氨酯防水保温一体化屋面系统在既有建筑节能改造工程中应用,不破坏原屋面结构,现喷80 mm厚硬泡聚氨酯、上覆35 mm厚聚合物砂浆保护层;该屋面系统具有防水保温、隔音、节能、环保、质轻、使用寿命长、适应温度范围广、耐化学腐蚀、施工快速方便等优点。

关键词：聚氨酯硬泡,保温防水一体化,屋面改造,施工

参考文献

建筑屋面节能技术 篇3

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。

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 绿化屋面的防水

不少人认为屋顶绿化对抗渗防漏不利, 这是一种比较片面的看法。实际上土壤在吸水饱和后会自然形成一层憎水膜, 可起到滞阻水的作用, 从这个角度看对防水有利。并且覆土种植后, 可以起到保护作用:使屋面免受夏季阳光的曝晒、烘烤而显著降低温度, 这对刚性防水层避免干缩开裂、缓解屋面震动影响, 柔性防水层和涂膜防水层减缓老化、延长寿命十分有利。当然也有不利影响:当浇灌植物用的水肥呈一定的酸碱性时, 会对屋面防水层产生腐蚀作用, 从而降低屋面防水性能。克服的办法是:在原防水层上加抹一层厚1.5—2.0cm的火山灰硅酸盐水泥砂浆后再覆土种植。同普通硅酸盐水泥砂浆相比, 火山灰硅酸盐水泥砂浆具有耐水性、耐腐蚀性、抗渗性好及喜湿润等显著优点, 平常多用于液体池壁的防水上。将它用于屋顶覆土层下的防水处理, 正好物尽其用, 恰到好处。在它与覆土层的共同作用下, 屋顶的防水效果将更加显著。

2.2 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。应根据屋顶的不同荷重以及植物配置要求, 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。若屋顶覆土厚度超过允许值时, 也会导致屋顶钢筋砼板产生塑性变形裂缝, 从而造成渗漏。所以必须严格按照前面所述, 确定覆土层厚度。由于层顶绿化的特殊性, 种植层厚度的限制, 植物配植以浅根系的多年生草本、匍匐类、矮生灌木植物为宜。要求耐热、抗风、耐旱、耐贫瘠, 如彩叶草、三色堇、假连翘、鸭跖草、麦冬草等。

屋面绿化的造价为70-120元/m2, 与普通隔热屋面相似, 从使用角度分析, 改造一个上人活动的绿化屋面每平方米只需增加100元左右。总之, 屋面绿化的普及和实施是有利于环境、有利于城市、有利于居民的综合性好事, 应积极推广。

3 蓄水屋面

蓄水屋面就是在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, 是一种较好的隔热措施, 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2~5℃。因此, 由于上述优点, 蓄水屋面现在已经被大面积推广采用顶层保温、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30—50天, 水太浅无人看管时, 可蒸发掉水深270—450mm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。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。

参考文献

[1]张进嘉, 陈大昆.住宅的优化设计[J]住宅科技2001 (2) , 18-19

[2]浅色屋顶——节能省钱[N]2002-10-12

[3]孟祥柱.推广坡屋面改造平屋面势在必行[J]工程质量2003 (1) , 42

[4]唐鸣放, 孟庆林.蓄水屋面强化隔热研究[J]建筑技术开发2000 (6) , 36

[5]刘少斌.蓄水屋面的设计与施工[J]湖南城建高等专科学校学报2000 (4) , 21-22

浅谈屋面节能 篇4

1 平改坡的优点

目前,大多数住宅仍采用平屋顶,在太阳辐射最强的中午时分,太阳光线对坡屋面是斜射的,而对平屋面则是正射的。研究表明: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则至少能反射65%的日照,反射率高的屋面大约节省20%~30%的能源消耗。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的优点。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。大量平改坡屋面被广泛应用于中小型建筑,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设计、保温层的热工设计,使其能真正达到防水节能的要求。国家建设主管部门在全国范围内大力推广屋顶的“平改坡”,目的就是要解决城市屋顶的保温隔热性差、容易渗漏欠美观等问题。据上海市住宅发展局公布的数字,上海市从2003年开始“平改坡”工程,每年改造的屋顶面积有300多万平方米。目前,北京、天津、广州、南京、杭州、武汉等城市的屋面“平改坡”工程也已相继展开。

2 绿色屋顶为城市节能和降温

绿色屋顶绝非简单地铺上一层草皮,而是建造一个真正的生态系统。它不仅节约寸土寸金的市区地面,形成立体绿化,更能发挥降低室内温度、减少热岛效应、储存雨水、净化空气、节约能源等一系列功能。

建筑屋顶绿化可明显降低建筑物周围环境温度(0.5℃~4.0℃),而建筑物周围环境的温度每降低1℃,建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℃以上)可低20℃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。特别是干旱地区,入冬后草木枯死,土壤干燥,保温性能更佳。保温效果随土层厚度的增加而增加。种植屋顶有很好的热惰性,不会随大气气温的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,已有百年历史,证实了上述情况。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10℃~17.8℃。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 dB;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。

位于美国乔治亚州罗斯韦尔的绿色技术公司(Green Tech Inc)在蒸蒸日上的景观建筑和绿色建筑物领域中开发了一种耐久的118 cm见方的模块系统,并成功地将其应用于2004年雅典奥林匹克运动会的体育场。这种系统不仅增加了一种可供选择的方案,并且与传统的多层屋面系统比较具有很多优点:模块可移动、可更换,一旦发现屋面有渗漏便于处理;模板用高密度聚乙烯制成,并加有增强材料,因而具有优异的结构强度;模块的深度变为22 cm,土壤堆起后最厚的地方可达91 cm,因而可以种植多种多样的植物,包括草皮、树和灌木,使设计人员在选择植物种类和创意方面具有更多的余地;此外,这些模块很容易搬运到屋顶铺装,搬运时模块可以是空的,到屋顶后再在模块中装填相应材料或者用吊车搬运预先装填好的模板。先进的模块技术使绿色屋面的应用前景格外广阔。

3“冷屋顶”节能

所谓“冷屋顶”(cool roofs)是指日射反射率高的屋顶,它通过对普通屋顶涂上高反射率的涂料,提高屋顶的日射反射率,减少太阳热量的吸收,从而达到减少空调冷负荷和空调节能的目的。研究表明:采用“冷屋顶”节能可使空调负荷减少约10%~50%。

一般来说,如果材料表面反射太阳能的能力强,即反射率大,并且还能辐射其吸收的大部分热量,即热辐射系数大,则材料表面温度低。对屋面而言,屋面表面温度低,对于暖和地区的建筑物是十分有利的。换言之,两种指标数值越高,则越有利。有数据表明:高吸收黑色屋面材料,其表面和周围温度之差可高达50℃,而高反射浅色屋面材料该温差仅为11.1℃。研究表明:节能效果也与屋面材料的太阳反射能力密切相关,深灰色屋面只反射与太阳光有关热量的8%,而白色(沥青油毡)瓦和黏土瓦的反射能力分别为25%和34%。白色金属和水泥瓦可反射太阳能达66%和77%。当然进入建筑物的热量的多少还与另一个因素有关,即整个屋面结构的R值。R值越大,保温性能越好,进入建筑物内部的热量就少。因此从屋面角度考虑,空调负荷既与屋面的“冷”度有关,也与屋面保温材料的性能、厚度等因素有关。两者之间有一个平衡的问题。将屋面涂刷成白色可以使空调负荷降低15%~50%,具体多少取决于屋面下保温层的厚度、整个建筑物的热工性能以及气候条件。

此外,“冷”屋面还有其他一些优点,如延长屋面使用寿命,保护环境和降低大城市中的热岛效应。

4 金属屋面为节能屋面的新员

金属屋面有两种基本类型:结构金属屋面和建筑金属屋面,前者是将金属板直接与檩条或条板相连,而后者金属板下面一般需要铺胶合板、定向纤维板等。金属屋面表面往往有涂层或罩面使其在性能上跻身于冷屋面和可持续屋面的行列,金属屋面的外观可以与传统的沥青油毡瓦、石板瓦、木瓦相仿,有各种颜色。

金属屋面的节能效应除了涂成白色使其具有很好的反射性能外,还主要表现在使用寿命长。大多数金属屋面有很好的耐候性,使用寿命长达20年~50年;每年平均维修费用很低,是任何一种屋面都无法相比的;金属屋面的材料几乎100%可以再利用,不像其他屋面到达使用寿命需要更新时会产生大量的废料;再生材料的含量高,通常至少在25%以上;重量轻,只有一般油毡瓦屋面的1/3~1/8,因而可直接用于旧屋面上而无需拆除。

推广金属屋面的主要障碍是一次性投资比较高。实际上由于超长的使用寿命,其使用寿命周期费用要比其他的屋面系统低。加上这种屋面的维修费用很少甚至没有,给业主带来极大的方便,因而必须综合加以考虑。另外,有些人还有对金属屋面存在认识误区,例如金属传热好保温差、会生锈、褪色。许多研究表明,今天用在金属屋面上的涂料和罩面已经使其具有足够的资格成为节能屋面的一员。

5 结语

屋面节能应遵循可持续发展原则,以高新技术为主导,针对建筑全寿命的各个环节,通过科学的整体设计,全方位体现“节约能源,节省资源,保护环境,以人为本”的基本理念,创造高效低耗,无废无污,健康舒适,生态平衡的建筑环境。

摘要：结合屋顶保温节能的效益,分别介绍了平改坡、绿色屋顶、冷屋顶、金属屋面等几种节能屋面的节能效果及优点,阐述了屋面节能方面的技术理论,以期创造高效低耗,无废无污,健康舒适,生态平衡的建筑环境。

关键词：屋面节能,平改坡,绿色屋顶,冷屋顶,金属屋面

参考文献

[1]孟祥柱.推广坡屋面改造平屋面势在必行[J].工程质量,2003(1):42.

[2]高经发.浅谈建筑节能设计[J].科技信息,2007(20):31-33.

[3]杨子江.建筑屋面节能技术[J].工业建筑,2005(2):26-27.

[4]许家涌,李振宇.浅谈生态建筑屋面与建筑节能[J].山西建筑,2008,34(27):258-259.

4种低碳节能屋面 篇5

单层卷材屋面系统简称单层屋面, 主要是指采用单层高分子防水卷材施工的屋面系统。单层柔性屋面系统是相对于叠层和多层系统, 采用单层柔性防水层的屋面系统, 通常包括结构层、隔汽层、保温层、防水层等屋面层次, 采用机械固定、满粘或空铺法等不同方式将各层次依次结合起来。

单层柔性屋面系统具有自重轻, 防水、保温性能好, 施工快捷, 易检修, 寿命长, 性价比高等特点, 是未来屋面形式的发展方向。

单层屋面系统在1999年被正式引入国内, 并开始在各种不同的工程中使用。鉴于其诸多的显著优点, 单层屋面系统迅速被国内市场认可, 并得到快速的发展, 被广泛应用于体育场馆、展览馆、机场、工业厂房、物流中心、商场、医院、火车站等工程项目中。

光伏屋面

光伏屋面能够吸收太阳光并转变成电能, 具有替代石油煤炭的潜能, 随着石油煤炭价格的攀升和短缺, 目前光伏屋面形式受到各国的重视, 正进入高速发展期。光伏技术主要有晶体技术和薄膜技术两种形式。晶体技术的太阳能转换率高达34%, 是目前主要的产品形式。薄膜技术的太阳能转换率仅为9%。但薄膜技术使用比晶体技术方便, 更适合在屋顶上使用。国外现在已有一种在工厂内将柔性薄膜光伏组件和单层防水卷材复合在一起的技术, 可以铺设在既有屋面上, 也可以作为新的屋面系统。

目前, 我国光伏屋面还处于起步阶段, 国家也出台了一系列相关扶持政策, 其应用也将逐步广泛。

种植屋面

种植屋面是辅以种植土, 或在容器、种植模板中栽植植物来覆盖建筑屋面和地下建筑顶板的一种绿化形式。可使土地得到更有效的利用, 同时改善环境。种植屋面不占用地面土地, 更好地解决建筑与园林绿化用地的矛盾。在楼顶隔热防水层上培育一层植被, 则扩大了绿化面积, 拓展了城市的绿肺。种植屋面能够增加绿化覆盖率, 提高绿视率。植物具有维持大气中氧气和二氧化碳平衡、吸滞尘埃、吸收有毒有害气体、杀菌等净化空气的作用, 还可为人们提供良好的休息场所。

冷屋面

冷屋面是指采用白色或浅色高分子防水卷材或防水涂层组成的屋面形式, 目前国内对冷屋面的研究尚未启动。

冷屋面在国外研究应用较多。美国要求冷屋面的初始太阳反射率大于65%, 使用3年后大于50%, PVC、TPO、EPDM以及防水涂料均有白色产品, 3种高分子防水卷材的太阳反射率均能达到80%以上, 白色丙烯酸防水涂料能达到90%。

环保节能屋面绿化技术研究 篇6

关键词：现代建筑,屋面绿化,环保节能

2010年的上海世博会, 成为了全球绿色建筑科技的大展台。绿色节能建筑的发展是全球建筑的目标。欧美日等发达国家已走在时代的前列。我国建设部统计数字显示, 我国每年城乡建设新建房屋建筑面积近20亿平方米, 其中80%以上为高能耗建筑;已有建筑近400亿平方米, 只有4%采取了节能措施, 已建建筑单位建筑面积能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。如任其发展, 到2020年中国建筑能耗将是现在的3倍以上。为此探讨建筑中的环保节能已成为建筑科学研究的重要课题。

1 屋面绿化发展的背景及意义

(1) 屋面绿化的背景。

经过改革开放30年以来中国的城市化进程取得了令世人瞩目的成果:城镇化率从1980年的19.4%增加到2010年的46.59%。预计到“十二五”末城市化率将达到51%。伴随城市化率的提高, 城市人口总量不断膨胀, 城市为适应人们工作、生活和居住的需要不断扩大其实际范围, 这与我国对各类用地进行控制, 尤其是对城市建设用地规模进行控制的国策背道而驰。如何解决这个发展中存在的实际问题成为城市规划者绕不开的障碍。著名的建筑大师勒-柯布西埃在1926年提出的“新建筑五点”中“屋顶花园”无疑为我们解决问题提供了很好的思路。

屋顶是建筑物承接阳光、雨水并与大气直接接触的重要界面。最初的功能是发挥其遮阳, 挡雨, 避风的功效, 保护建筑物或构筑物内人或物品的舒适性。简而言之, 即起庇护作用。而近年来的有关实践和研究表明, 通过不同的设计和改造, 屋顶可以发挥极其重要的生态功能, 即生态化绿色屋顶。

在我国, 屋面绿化被划分为两类:植被屋面和花园屋面。花园屋面类似于密集型绿化屋面, 而植被屋面则等同于开敞式与半密集型绿化屋面的综合。

(2) 屋面绿化国内外的发展现状。

西方发达国家在20世纪60年代后, 相继建造了各类规模的屋面花园和屋面绿化工程。

德国作为最先开发屋面绿化技术的国家, 在新技术研究方面处于世界领先的地位。1982年德国立法强制推行屋面绿化, 并通过政府补助或奖励的形式给予补贴。到2007年, 德国的屋面绿化率达到80%左右, 是整个城市绿地系统的组成部分, 基本解决了建筑占地与绿地的矛盾, 是全世界屋面绿化做得最好国家。

日本政府特别鼓励建造屋面绿化建筑。东京作为世界人口密度最大的城市之一, 建筑用地与绿地的矛盾关系十分紧张。2001年5月东京在修订的城市绿地保护法中, 提出了“屋面绿化设施配备计划”。并且规定新建建筑物占地面积超过1000m2者, 屋顶必须有20%为绿色植物覆盖, 否则要被予以罚款。此外政府还对建造屋面花园的业主提供低息贷款, 并要求在设计时加大阳台面积, 提供绿化面积。其它如美国、英国、瑞士、法国、加拿大、澳大利亚等国近年来都非常重视屋面绿化。

我国着经济水平的提升和建筑规模的扩大, 人们对建筑节能和环境的重视促使我国的屋面绿化技术在近十年获得了较快的发展。它为提高城市的绿化覆盖率, 改善城市生态环境起了巨大的作用

我国开展最早屋面绿化技术的是四川省, 在20世纪60年代, 他们利用平屋面的空地播种农副产品。20世纪70年代, 我国第一个屋面花园在广州东方宾馆屋面建成, 它是我国建造最早、并按统一规划设计与建筑物同步建成的屋面花园。上海与北京在2006年分别完成45万平方米和60多万平方米的屋面绿化工程。深圳市通过“屋面绿化课题”的研究和实施, 筛选出适应地区特色的黄花景天类植物, 并采取示范基地的方式为大面积推广做好准备。

2 屋面绿化环保节能的技术分析

屋面绿化的绿色节能优势根据德国沃尔纳.皮特.库斯特的理论可概括总结为以下几点。

(1) 空间的节约。

当今城市发展中, 中心城区人口密集, 寸土寸金, 容积率不断增高。我国城市公共绿地偏少, 城市建成区绿化覆盖率仅为19.2%人均绿地面积仅为3.9m2, 还经常受到城市建设的挤占, 地面绿化的发展空间十分有限。而屋面绿化不仅能有效缓解绿化用地紧张, 增加绿化覆盖面积, 提高城市总体绿化率, 更能突破绿化空间限制, 丰富绿化层次体系, 增添公众娱乐活动的空间, 并间接地降低购买土地的费用。屋面绿化与地面绿化的结合所形成的城市立体绿化带, 对减少城市建设所带来的“钢筋水泥森林”效应, 改善城市生态环境, 促进城市化的可持续发展意义重大。据有关人士统计, 如果能将北京住宅楼屋顶的一半绿化好, 北京就等于增加绿化面积3500万平方米, 将大大改变城市建设的规划和进程。

(2) 能量的节约。

屋面绿化的保温隔热效果显著, 据资料统计, 屋面绿化可明显降低建筑物周围环境温度0.5℃～4℃, 而每降低1℃, 建筑物内部的空调容量可降低约6%。故建筑物顶层对比无绿化时最大可减少约25%的空调能耗用于制冷。对于冬季保温而言, 屋面绿化所依托的土层为热的不良导体, K值小于1, 能降低建筑内部顶层热量流失, 减少采暖设备的能耗。故屋面绿化可节约能源的使用, 并降低了CO2的排放, 为绿色地球做出了贡献。根据唐鸣放教授以及助手以重庆某一自然绿化屋面进行了长达5个月的屋面绿化热工测试实验, 实验数据如 (表1) 。

实验结果表明:对于完全依靠天然补水的草地式屋面绿化, 其隔热效果采用夏季实测统计分析比较, 得出在日最高气温≥30℃的天数中, 有、无绿化屋面板内便面最高温度高于最高气温的频率分别为11%和100%, 高出的温度综合分别为14℃和316℃.有、无绿化屋面板内表面平均温度高于平均气温的频率分别为83%和100%, 高出的平均温度总和分别为88℃和329℃。

(3) 居住环境的改善。

屋面绿化对噪声的控制也非常有效。一个屋顶花园至少可减少3分贝的噪声, 并同时隔绝噪声达8分贝。对于周围有机场和喧闹场所的住宅来说, 屋面绿化能显著改善建筑居住环境。

屋面绿化中的植被能帮助过滤灰尘和烟雾颗粒, 从大气和雨水中吸收危害性物质, 并将其从土壤中去除, 明显降低PM10甚至PM2.5的浓度。同时植被由于进行光合作用要吸收阳光, 蒸发水分, 据资料统计, 屋面绿化对“热岛效应”的减弱量可达到20%。显著改善局部微气候, 若在城市中大量推广使用, 也能改善大气状况, 减少大气污染, 降低“热岛效应”影响。近日北京市政府宣布2012年除了增加20万亩平原绿化任务外, 还将完成10万平方米的屋顶绿化。其重要目的就是通过绿化抑制PM2.5, 改善城市空气质量。

(4) 经济成本的降低。

屋面绿化的造价相对较低。在广州、深圳的中心城区, 建造1万平方米的绿地, 加上征地、拆迁补偿费用, 约3000万元, 而建造1万平方米屋面绿化仅需约300万元。

屋面绿化亦能降低房屋局部造价, 减少总体投资:首先由于有屋面绿化与无屋面绿化相比, 雨水的截留量可达到70%以上, (见表2) 。屋顶下水口的数量可适当减少, 管径大小也可做相应减小。因此能够减少管道施工的部分费用;其次, 屋面绿化可作为屋顶附加的保温隔热层使用。屋顶作为与外界大气直接接触部分, 白天与夜晚, 冬季与夏季的冷暖变化差异较大。这就意味着防水层, 保温隔热层, 连接处材料长期处于极限负荷状态, 易于老化。而屋面绿化所具备的蒸发、阴凉和大气循环的冷却效应, 保证屋顶不受高温伤害, 降低其他材料的工作强度, 延长其使用寿命, 直接减少建筑的维护成本。

(5) 人文成本的节约。

建筑物的屋面作为相对私人空间, 环境安静, 各种鸟类和生物可在被很少打扰的条件下, 快乐生存。而拥有了一个相当于私人花园的屋面, 居住在建筑中的人们可以不走出建筑即拥有与自然亲近的条件。尤其是夏天傍晚, 楼中的人们可在屋面集体纳凉, 不但加强邻里联系, 还能改善人际关系。

3 中国屋面绿化节能工程发展中存在的问题

(1) 法律法规的不完善。

截止到目前为止, 我国尚未制定专门针对屋面绿化的全国性法律。由于欠缺法律制约, 屋面绿化的—些项目实施起来存在许多问题。对建筑开发商来说, 由于归属投资方的建造成本投入较大, 他们主观上不愿意进行屋面绿化的设计开发。而对已建造好的建筑, 单套的住宅由于有物权法的颁布而产权明晰, 但作为公共部分的屋面, 产权归全体业主所有, 在涉及老式建筑屋面绿化改造时, 只要有一户业主不同意, 就无法对屋面进行改造。

(2) 屋面绿化的技术难点。

荷载问题:屋面绿化需要较厚的基质土 (土容重取值为18kN/m2) , 在对于大部分的老旧建筑, 除了屋面原有恒荷载外, 其活荷载的取值在0.7～2kN/m2, 如果不对其进行加固改造, 无法满足屋面种植的荷载要求。

绿化种类问题:屋面相对于地面来说, 风力大, 蒸发量高, 植物不易成活。而植物的根系在土中生长发展, 日积月累, 会对屋面材料产生破坏, 形成开裂, 导致建筑漏水, 造成额外的维修费用。

防水排水问题:屋面绿化需要定期灌溉养护, 对于雨水的收集利用必不可少。而城市中雨水的pH值显酸性, 对于储存在基质土中或是其他收集容器中长期置放, 由其腐蚀性所造成的屋面渗漏难以维修。另外由于浇灌所产生的水土流失会对排水系统有所影响。处理不当则会经常发生堵塞。所以必须面对维修成本在后期会直线上升的风险。

(3) 屋面施工的专业问题。

目前对于屋面绿化的施工相对混乱: (1) 技术上没有理论参数供参考, 施工单位盲目操作; (2) 施工单位各用各的土方。工程技术不统一, 施工标准不固定, 无章可循, 水平无法提高; (3) 因为没有良好而全面的施工程序进行管理和控制, 施工队伍无从规范, 施工中难免出现差错。

4 急需解决问题的方法和途径

(1) 法律政策的解决。

首先国家应普及屋面绿化知识, 向居民宣传介绍屋面绿化的优越性与必要性, 使公众对屋面绿化有一个正确的认识。避免在老式建筑改造过程中遇到的激烈反对。其次参照日本模式国家应尽早将屋面绿化纳入节能减排的重要组成部分, 并起草相应的法律法规, 从源头上强制规定屋面绿化工程的建造。再次政府可对主动增加屋面绿化工程的商品房建筑进行专项税收减免或者优惠措施, 从侧面鼓励开发商对其投资, 并作为卖点向社会推出。最后, 在原有老旧建筑的改造和新的建筑中, 参照德国政府的补贴行为给予补助或奖励, 推动其积极性。

(2) 技术难点的解决。

通过法律政策的制定, 可以从设计伊始, 就对屋面的承载能力进行整体规划, 保证屋面绿化荷载强度的要求。我国地理跨度大, 气候变化复杂, 应加强对各地天文地质条件的研究, 确定适应各地情况的植物种类, 优先选取喜阳, 抗旱, 抗风, 水平根发达, 耐贫瘠的作物, 保证绿化的成活率。另外, 绿化的种类也需考虑生长缓慢, 根系浅的特点, 尽可能减少对基质土厚度的要求, 从而降低屋面荷载。在对屋顶材料的铺设方面, 可参见 (图1) 。

由此铺设的结构层, 不仅保证屋顶结构不受植物根系的破坏, 还尽可能的防范了水土的流失, 减小排水堵塞的风险。

(3) 施工问题的解决。

各地方建设主管部门, 协会可根据国家统一的法律法规起草屋面绿化的施工规范, 制定可行的标准, 并颁发资质证书, , 杜绝低水平企业进行施工建造。屋面绿化的从业人员必须经过专业的技术培训, 取缔无证上岗。从设计到施工必须严格按照屋面绿化的要求执行, 提高施工技术与质量。忌盲目设计施工.以免造成严重的安全隐患。

我国现在仍处在城镇化的发展进程中, 不可避免的需要进行大量的基本建设。如何利用占城市总建筑面积约20%的屋面开展绿色节能, 不仅是合理利用资源、保护生态环境、提高生活质量的需要, 更为重要的是人类的可持续发展的保证。

柯布西埃的“屋顶花园”思想的本意是恢复屋面所侵占的绿化面积, 便于建筑上部结构的人们接触自然。而随着科学技术发展到21世纪, 以及城市土地的日益紧张, 对屋顶以及垂直带空间的有效利用, 成为人们在建筑活动上必不可少的重要部分。21世纪的屋顶作为城市的第五立面, 通过充满智慧的设计, 结合科技环保能源材料的应用, 必将为人们提供与自然和谐交融的绿色立体空间。

参考文献

[1]杨晚生, 等.绿色建筑应用技术[M].北京:化学工业出版社, 2011.

建筑屋面节能与保温防水的研究 篇7

科技的进步与发展为人类生活带来了巨大的变化,但同时也带来了全球能源危机。据统计资料表明,世界能源消耗的1/3都与建筑业有关,并由此带来大气环境污染、城市热岛效应等一系列的环境问题。建筑节能不仅可以节约能源,获得明显的经济效益,而且可以提高室内热环境质量,减少环境污染,具有明显的社会和环境效益。随着人们对建筑节能和环保的日益重视,屋面保温隔热和防水技术迅速发展。

1屋面保温隔热材料的应用现状

我国现有的屋面保温材料主要有:膨胀珍珠岩、聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀蛭石等,其中硬质发泡聚氨脂材料泡孔致密,闭孔率高,具有光滑厚实的自结膜,施工时直接喷涂在结构找平层或找坡层上,形成一个无拼缝的,柔性、耐水性、抗渗性极好的整体保温层,用50mm厚聚氨脂做防水试验,经多次储水和雨后观察,未见渗漏,该材料传热系数K=1.1～1.5W/(m2·K),50 mm厚硬质聚氨脂可达到200 mm厚水泥珍珠岩的保温效果,其隔热保温性能明显优于一般绝热材料,该技术隔热防水一体化,节省了防水层,简化了施工工序,使用效果很好。

现在我们采用的还有XPS挤塑式聚苯乙烯保温板做屋面保温材料,本做法经实践检验是可行的。由于采用挤塑式聚苯乙烯保温板这种新材料,使我们可以用倒置式屋面。倒置式屋面是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒,将保温层放在防水层上面。而XPS这种材料具有“憎水性”,而我们以往在工程中常用的其它几种保温材料如:水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉、岩棉等都是非憎水性的,这类材料如果受潮、漏水、吸湿后,其导热系数将成倍增加,所以才出现了普通保温屋面中需要在保温层上做防水层,在保温层下面做隔气层,使构造复杂化,施工易受各种自然因素、施工工艺限制,从而增加施工难度,延长工期,增加造价。其次,防水材料放在建筑屋面最上层,经过长期的日晒、风吹、雨淋必将加速该材料的老化,从而缩短了防水层的使用寿命,所以还要在防水层上加做保护层,每年均需检修。3～5年就需要大维修,这又将增加额外投资。

而对于封闭式保温来说,施工中易受天气、人员及工期的限制其含水率也很难做到按规范要求应达到自然风干状态下的含水率。如果因为先期保温层和找平层干燥困难而采用排气屋面的话,则由于屋面上设大量排气孔,不仅人为地破坏和影响屋面的整体性也影响使用和观瞻,施工也很麻烦。排气孔上防雨盖,由于在屋顶易被风吹或踢碰而脱落,从而使雨水灌入孔内,成为一个漏点。另外,传统保温材料一旦因屋面漏水,进入保温材料,经过夏天日晒,冬天冻涨,非常容易起鼓、裂缝,造成房屋漏水,而且漏水点不易查找,给维修工作造成极大困难,特别是局部维修也不易解决漏水问题。

采用节能建筑材料不仅能使围护结构改善居室热环境,更重要的是解决了以前不易解决的平面屋顶屋面保温、隔热、漏水的问题。而建筑物采用挤塑式聚苯乙烯保温板,能够有效地使内外温度变化降低,减少雨水侵蚀对建筑物的破坏,从而解决了屋面渗水,墙体因日晒冻涨而开裂等建筑的常见顽症,延长了建筑物寿命,从而大大降低各种费用支出及各种维修等问题,使居民和物业关系更加和谐,从而有一个良好的生活和居住环境。

最后将新材料XPS和传统中使用最多的保温材料水泥膨胀珍珠岩做一个比较,使大家更加清晰地了解使用新材料的倒置式屋面的优越性:第一,采用新材料可以有效减轻屋面结构荷载,新材料每平方米仅40 kg,而珍珠岩屋面要达到每平方米400 kg,保温性能相同,厚度苯板远优于珍珠岩。新材料工艺简单,质轻容易搬,易切割,工期短,基本不受天气影响,而珍珠岩搬运困难、易受工艺和天气影响。新材料几乎不老化,不需要设排气孔、隔气层,而珍珠岩保温因防水层在上面一旦漏水就受潮,开始老化分解,过几年就需要维修。新材料使屋顶的再利用成为可能,而且简单方便,传统会去因有隔气层而使之利用性降低,不方便且成本高。

2屋面保温隔热材料的发展趋势

2.1 轻质化

轻质材料不会造成建筑结构的额外负担,减少了因结构变形造成渗漏的可能性。随着轻型房屋体系的发展,近年来国外开发了多种轻型多功能组合结构材料,如以压型钢板、铝板、玻璃纤维增强塑料等为面板,泡沫塑料、矿物棉为芯材的轻型复合保温板、钢丝网水泥泡沫塑料板等。

2.2 节能利废

近几年粉煤灰、废旧泡沫塑料、玻璃废弃品等固体废弃物得到了很好的开发应用,如已大面积应用的水泥聚苯板的主要成分就是废旧泡沫塑料,节能利废型材料的特点之一是由于材料主要来源于固体废弃物,加上国家相关政策上的倾斜,具有较大的价格优势。

2.3 多功能

各种材料各有优缺点:如有机类保温材料保温性能好,但是耐温低、强度低、易老化、防火性能差;无机类保温材料耐高温、无热老化、强度高,但吸水率高或机械加工性能差。为了克服单一保温材料的不足,则要求使用多功能复合型的建筑保温材料。

2.4 产品生产与应用绿色化

建筑保温材料从原料来源、生产加工制造过程、使用过程和产品的使用功能失效、废弃后,对环境的影响及再生循环利用等四个方面满足绿色建材的要求是必然趋势。开发日用废塑料制品为主要原料的建筑保温隔热制品,液态渣的矿棉生产技术,发展无石棉硅酸钙保温隔热制品等。

2.5 向农村市场转移

要将已经应用成熟的屋面保温隔热材料结合农村当地原生态材料的优势应用于农村屋面工程中,减少农村能源损耗,提高农宅室内居住环境,实现全社会的建筑节能。

3屋面保温防水新型材料的应用

屋面保温防水板集保温隔热和防水于一体,质轻,保温防水效果好,施工简单,较传统的保温隔热和防水层分两次施工成本低。其性能为:密度567 kg/m3、导热系数0.10W(/m·K),抗压强度1.72 MPa,在0.02 MPa下20 d不透水,本研究是以普通硅酸盐水泥、生石灰为胶凝材料,加入保温材料(膨胀珍珠岩)、粉煤灰、防水剂、憎水剂、泡沫剂及少量外加剂,充分利用工业废料、低造价的新型建筑材料。

3.1 保温防水原理及材料配比

3.1.1 保温防水板原料

32.5级普通硅酸盐水泥,膨胀珍珠岩,脂肪酸盐防水剂(自制),泡沫剂(自制),空心玻璃微珠,憎水剂(自制),生石灰,粉煤灰,外加剂。

3.1.2 保温防水板原料配比及制作

配比为:水泥∶生石灰∶膨胀珍珠岩∶粉煤灰∶空心玻璃微珠∶泡沫剂∶脂肪酸盐防水剂∶外加剂=4∶1∶0.8∶3∶0.05∶0.2∶0.4∶0.55。膨胀珍珠岩吸水率大,为降低水灰比,提高防水性能,要先将膨胀珍珠岩经憎水处理:按水∶肥皂∶明矾∶甲基硅醇钠=100∶2.5∶0.1∶0.5,在容器内搅拌均匀后即得憎水剂。将憎水剂装入喷雾器中,膨胀珍珠岩装入搅拌机中,在搅拌情况下,在膨胀珍珠岩颗粒的表面上喷洒憎水剂,直至无干料时为止,然后自然干燥,待用。先将空心玻璃微珠与水泥预混,按配比将硅酸盐水泥、生石灰、粉煤灰、经防水憎水处理的膨胀珍珠岩、空心玻璃微珠、外加剂在搅拌机中搅拌均匀,加入经稀释的脂肪酸盐防水剂、泡沫剂搅拌均匀后浇注入模。

3.1.3 保温原理

保温防水砂浆中起保温隔热作用的是膨胀珍珠岩和空心玻璃微珠。膨胀珍珠岩:堆积密度为100 kg/m3左右,导热系数0.03～0.04 W/(m·K);空心玻璃微珠:采用美国波特工业公司(Potter Lndustries Lnc)生产的产品,外观为白色微细粉体,微粒形态为刚性空心球体,平均粒径45μm,导热系数0.057 W/(m·K),堆积密度180 kg/m3左右。在砂浆中加入少量泡沫剂,通过搅拌产生大量微小、均匀分布、互不串通的封闭气泡,使毛细管变得细小、曲折、分散,减少渗水通道,同时提高砂浆保温隔热性能。

3.1.4 防水原理

防水剂的防水原理分为两种情况。一种是非反应型:防水剂在胶凝材料中填充或覆盖于材料表面,有机物与无机物仅为惰性地、机械地相互填充,经憎水处理的膨胀珍珠岩就属于这种情况;另一种是反应型:防水剂的活性基团与胶凝材料中的水化产物发生化学反应,生成了以化学键结合的界面结构。内掺含有-COO-等的防水剂,能与水泥水化产物Ca2+发生反应,形成疏水性的沉淀物质,在毛细管壁上作定向排布,形成“反毛细孔效应”,提高了材料的防水性。加入的脂肪酸盐防水剂属于反应型。由于脂肪酸盐防水剂是可溶性的表面活性剂,加入量较少时,达不到防水效果,加入量过大时,材料的防水性能及抗压强度均降低。砂浆中仅加防水剂、砂浆中加防水剂及憎水处理的膨胀珍珠岩经所制得的保温防水板的吸水率见图1。

3.1.5 脂肪酸盐防水剂的制备

在反应器内加水31 kg,加热温度至70 ℃,加入KOH 1.5 kg,边搅拌边加入油酸2.5 kg,搅拌,放置3 h。待温度降至50 ℃,加入三乙醇胺5 kg,搅拌,放置2 h。待温度降至30 ℃,边搅拌边加入柠檬酸1.5 kg,反应3 h。用KOH稀溶液调节PH值至9～10,即为脂肪酸盐防水剂。使用时加水稀释。

3.1.6 泡沫剂

聚合物改性松香皂发泡剂,自制。

3.2 保温防水板产生裂缝原因及影响因素

3.2.1 裂缝产生原因

刚性防水板容易产生裂缝是其通病,特别是加入轻骨料(保温材料)。产生裂缝的原因较多,主要由收缩引起。防水砂浆产生收缩有以下几种类型:

(1)自收缩。指砂浆在硬化阶段,在恒温、与外界无水交换条件下宏观体积变形。一般认为,砂浆自收缩主要由水泥水化引起的内部自干燥产生毛细管张力造成。

(2)碳化收缩。在大气环境中,二氧化碳在有水分条件下与水泥的水化物发生化学反应产生CaCO3和游离水等,从而引起收缩。

(3)干燥收缩(干缩)。硬化后的砂浆在不饱和湿空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水引起的体积变形。

(4)温度收缩。由于砂浆随温度的下降而发生的收缩变形。水泥水化使砂浆内部温度升高,体积膨胀,但表面散热快,温度低,体积膨胀较小,这种不一致膨胀在表面产生了拉应力,内部产生压应力。拉应力超过砂浆抗拉强度时,就产生裂缝,这种裂缝一般是表面的或浅层的。内外温差、早晚温差、气温急剧下降等有可能同时产生,这几种作用的叠加,可能造成结构截面的全部断裂。除以上收缩变形外,还有化学收缩和塑性收缩。在所有收缩中,有较大影响的是干燥收缩、自收缩和温度收缩。有资料表明,干燥收缩占收缩的80～90%。

3.2.2 影响裂缝的因素

(1)水胶比对干缩的影响。

试验中发现,水胶比在0.35～0.5时对干缩影响较小。

(2)骨料的影响。

试验表明,砂浆的干缩值随骨料含量增大几乎呈直线下降。

(3)化学外加剂(膨胀剂、减水剂)的影响。

减水剂可明显降低砂浆的干缩值,其减缩的原因是减水剂能明显降低水溶液的表面张力。膨胀剂本身或与水泥中某些组分反应,生成具有微膨胀效应的水化硫铝酸钙(钙矾石)或氢氧化钙等,在约束条件下产生有制约的膨胀,建立预应力,使砂浆的抗压强度和抗拉强度有较大幅度增长。

(4)粉煤灰的影响。

含粉煤灰的砂浆与不含粉煤灰的砂浆比较,在相同的水灰比下,含粉煤灰砂浆的干缩要小于不含粉煤灰砂浆的干缩。

(5)施工环境的影响。

环境因素如温度、湿度、风速等对干缩起着关键性作用,由于硬化后的水泥砂浆中的水分损失,使干缩不可避免。

3.2.3 防止裂缝措施

根据以上产生裂缝原因和影响因素,在制作和施工保温防水板时,采取以下措施,可避免和消除裂缝的产生。

(1)掺加减水剂,减少水泥用量,降低水化热,减缓水化速度或掺加缓凝减水剂,同时减缓浇注速度,本实验采用木质素系MNC-MJ减水剂。

(2)掺加粉煤灰,同时加入激发剂,减少水泥用量,显著推迟和减少发热量,降低温度。

(3)掺加膨胀剂UEA,制备补偿收缩砂浆,以部分或全部抵消干缩和冷缩在砂浆中产生的约束应力,防止或减少温度和收缩裂缝的出现。

(4)降低水泥等原材料的入模温度,原材料堆放场搭遮阳棚,同时避免高温时段施工。

(5)进行砂浆表面处理,在砂浆初凝后终凝前进行搓平压实,拍打表面浆,以闭合收水裂缝,消除早期的塑性裂缝。

(6)做好湿养护,在砂浆表面处理后,及时覆盖、喷水养护,以控制内外温差,减缓降温速度和表面水分蒸发速度。湿养护不少于7 d,之后再用塑料薄膜覆盖养护7 d。

(7)适当延长拆模时间,使砂浆的拉伸强度得到增长,提高抗裂能力,减少砂浆温度梯度,一般宜在20d后拆模。

(8)避免在气温高、湿度小、风速大等恶劣天气施工,防止砂浆表面水分蒸发过快,内外干缩不一致。

(9)控制水胶比在0.5内。

(10)在屋面设置必要的纵横向仓缝(即温度伸缩缝),纵横向仓缝间距不小于3 m,防止不规则裂缝,以适应屋面变形,缝宽15 mm,用油膏或沥青麻丝嵌缝。

4结束语

屋面保温隔热和防水材料是节能屋面的基础,随着屋面工程材料研究的深入和建筑节能环保意识的提高,研制和开发轻质、绝热性能良好、环境污染小、使用寿命长的建筑屋面保温隔热和防水材料,将成为改善建筑人居环境、节约能源的有效途径,随着对节能工作的日益重视和对屋面保温材料研究的进一步深入,还会研制出更为理想的建筑屋面保温隔热和防水材料。屋面保温防水板集保温隔热和防水于一体,质轻,保温防水效果好,施工简单,较传统的保温隔热和防水层分两次施工成本低。其性能为:密度567 kg/m3、导热系数0.10 W(/m·K),抗压强度1.72 MPa,在0.02 MPa下20 d不透水,耐热、抗氧化、耐辐射等性能优于高分子材料。笔者建议在倡导节约性社会、创建和谐社会的今天,我们建筑工作者应坚持科学发展观,将新技术、新材料、新工艺、新设备不断运用到建筑的设计、施工中,为创造高质量、节能型环保建筑而努力。 [ID:6934]

摘要：随着我国城乡建筑业的发展,建筑用能数量激增,建筑能耗比重也越来越大。建筑节能降耗成为我国应严肃对待的一个问题。建筑节能在我国的发展前景是广阔的,而科技创新使建筑节能成为可能。本文详细阐述了新材料、新方法在屋面节能、保温防水中的具体应用以及和传统方法相比,在设计、施工中的优势。

关键词：节能,屋面保温防水,挤塑式聚苯乙烯保温板

参考文献

[1]钱鹏飞.屋面节能技术[J].节能技术,2008,(8).

[2]安明颉.高性能混凝土自收缩研究[M].北京:清华大学,2010.

[3]张杰,胡章记,梁慧锋,等.屋面发泡保温板[J].新型建筑材料,2007,(8):32-33.

[4]DB J04-216-2006,民用建筑节能设计标准[S].