目前国内屋面节能技术的现状和发展、相关标准如何。本文就这个问题阐述了正置式屋面、倒置式屋面、保温层与结构层复合等屋面保温技术,通风绝热屋面、蓄水绝热屋面和绿化屋面绝热措施,松散材料保温层、整体现浇(喷)保温层、板状材料保温层等屋面保温层的种类以及国外屋面节能技术与发展情况。
屋面节能的意义和相关标准
目前中国建筑节能技术与节能工作正处在发展期,建筑能耗高,而能源利用率低。2009年我国社会总能耗中建筑能耗约占28%,2012年该数据已经超过30%,而且随着国民经济的发展,这个比例有可能还会继续增加。在城市,由于建筑采用多层或高层结构,屋面相对面积较小,产生的能耗约占建筑总能耗的8%~10%。在屋面结构中合理的设置保温层与节能措施,可以大大提高建筑物的保温隔热效果,降低采暖、空调能源损耗,改善室内舒适度,对建筑节能具有重要意义。
我国目前与屋面相关的国家标准有GB 50411-2007《建筑节能工程施工质量验收规范》和GB 50207-2002《屋面工程质量验收规范》等;另有一些标准与当地的气候环境相关,如JGJ l34-2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、DBJ 41/062-2005《河南省居住建筑节能设计标准(寒冷地区)》和DBJ 41/071-2006《河南省居住建筑节能设计标准(夏热冬冷地区)》;还有一些标准依行政区域制定,如DB 32/478-2001《江苏省民用建筑热环境与节能设计标准》和DBJ 41/065-2005《河南省民用建筑节能检测及验收技术规程》。这些标准对屋面节能技术有着良好的规范和引导效果。
按照屋面的坡度与形状,可分为平屋面与坡屋面。本文主要研究平屋面保温节能技术。
我国屋面节能技术与发展情况
1.屋面保温绝热技术
正置式屋面:目前我国屋面保温的主要做法根据结构层、防水层和保温层所处的位置不同,可分为:正置式屋面、倒置式屋面、保温层与结构层复合屋面。
正置式屋面(图1)是将保温层做在结构层之上、防水层之下而形成封闭式保温层。这种屋面保温形式是把保温材料做在屋顶楼板的外侧,让屋顶的楼板受到保温层的保护而不至受到过大的温度应力。整个屋顶的热工性能能够得到保证,能够有效避免屋顶构造层内部的冷凝和结冻,屋面可供人使用。通常做法是在楼板上设置绝热材料,在绝热材料外侧设置防水层和保护层。保温材料的厚度通过热工计算后应符合所在建筑热工分区节能设计标准。按照民用建筑节能设计标准和民用建筑热工设计规范的要求确定的屋顶绝热层,能够保证冬季屋顶内表面温度和室内采暖环境温度的差值小于4℃。
图1 正置式屋面
倒置式屋面:所谓倒置式屋面(图2)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,防水层做在保温层和结构屋中间,保温层上部的保护层有良好的透水和透气性能。这种屋面构造仍属于屋面外保温和屋面外绝热形式,能有效地避免内部结露,也使防水层得到很好的保护,屋面构造的耐久性也得到提高,但对保温材料的憎水性能有较高的要求,保温材料选择时应以保温材料本身绝热性能受雨水浸泡影响最小为原则。国内可供用于倒置屋面做法的保温材料主要有泡沫玻璃、挤塑聚苯乙烯泡沫板等。倒置式屋面适用于寒冷地区和夏热冬冷地区的新建和改造住宅的屋顶保温。按照民用建筑节能标准和民用建筑热工设计规范的要求确定的屋顶绝热层,能够保证冬季屋顶内表面温度和室内采暖环境温度的差值小于4℃,可使防水层的使用寿命延长2~4倍。
图2 倒置式屋面
保温层与结构层复合屋面:保温层与结构层复合既是结构构件,又是保温构件。一般有两种做法:一是为槽板内设置保温层(图3),这种做法可减少施工工序,提高工业化施工水平,但成本偏高;另一种为保温材料与结构层融为一体,如加气的配筋混凝土屋面板(图4),这种构件既能承重,又能达到保温效果,简化施工,降低成本,但其板的承载力较小,耐久性较差,仅适用于标准较低且不上人的屋顶。
图3 槽板内设置保温层
图4 加气配筋混凝土屋面板
2.屋面节能措施
通风屋面:在屋顶中设置通风间层,使上层表面起着遮挡阳光的作用,利用风压和热压作用把间层中的热空气不断带走,以减少传到室内的热量,从而达到绝热降温的目的。一般有架空通风绝热板屋面和顶棚通风绝热屋面两种做法。这也是老式建筑屋面用的最多的保温绝热措施。
蓄水屋面:在屋顶蓄积一层水,利用水蒸发时需要大量的汽化热,从而大量消耗晒到屋面的太阳辐射热,以减少屋顶吸收的热能,从而达到降温绝热的目的。蓄水屋面构造与刚性防水屋面基本相同,主要区别是增加了一壁三孔,即蓄水分仓壁、溢水水孔、泄水孔和过水孔。虽然利用水蒸发可带走大量热量,但是并不利于水资源的节约,加上屋面渗水是一个大难问题,所以这个措施应用的比较少。
绿化屋面:绿化屋面在国际上的通俗定义是一切脱离了地气的种植技术,它涵盖面不单单是屋顶种植,还包括露台、天台、阳台、墙体、地下车库顶部、立交桥等一切不与地面自然土壤相连接的各类建筑物和构筑物的特殊空间的绿化。笔者认为绿化屋面是今后发展的一个大趋势,所以在此稍做详细介绍。
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