目前國內(nèi)屋面節(jié)能技術的現(xiàn)狀和發(fā)展、相關標準如何。本文就這個問題闡述了正置式屋面、倒置式屋面、保溫層與結構層復合等屋面保溫技術，通風絕熱屋面、蓄水絕熱屋面和綠化屋面絕熱措施，松散材料保溫層、整體現(xiàn)澆(噴)保溫層、板狀材料保溫層等屋面保溫層的種類以及國外屋面節(jié)能技術與發(fā)展情況。

　　屋面節(jié)能的意義和相關標準

　　目前中國建筑節(jié)能技術與節(jié)能工作正處在發(fā)展期，建筑能耗高，而能源利用率低。2009年我國社會總能耗中建筑能耗約占28%，2012年該數(shù)據(jù)已經(jīng)超過30%，而且隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，這個比例有可能還會繼續(xù)增加。在城市，由于建筑采用多層或高層結構，屋面相對面積較小，產(chǎn)生的能耗約占建筑總能耗的8％～10％。在屋面結構中合理的設置保溫層與節(jié)能措施，可以大大提高建筑物的保溫隔熱效果，降低采暖、空調(diào)能源損耗，改善室內(nèi)舒適度，對建筑節(jié)能具有重要意義。

　　我國目前與屋面相關的國家標準有GB 50411-2007《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》和GB 50207-2002《屋面工程質(zhì)量驗收規(guī)范》等；另有一些標準與當?shù)氐臍夂颦h(huán)境相關，如JGJ l34-2001《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》、DBJ 41/062-2005《河南省居住建筑節(jié)能設計標準(寒冷地區(qū))》和DBJ 41/071-2006《河南省居住建筑節(jié)能設計標準(夏熱冬冷地區(qū))》；還有一些標準依行政區(qū)域制定，如DB 32/478-2001《江蘇省民用建筑熱環(huán)境與節(jié)能設計標準》和DBJ 41/065-2005《河南省民用建筑節(jié)能檢測及驗收技術規(guī)程》。這些標準對屋面節(jié)能技術有著良好的規(guī)范和引導效果。

　　按照屋面的坡度與形狀，可分為平屋面與坡屋面。本文主要研究平屋面保溫節(jié)能技術。

　　我國屋面節(jié)能技術與發(fā)展情況

　　1.屋面保溫絕熱技術

　　正置式屋面：目前我國屋面保溫的主要做法根據(jù)結構層、防水層和保溫層所處的位置不同，可分為：正置式屋面、倒置式屋面、保溫層與結構層復合屋面。

　　正置式屋面（圖1）是將保溫層做在結構層之上、防水層之下而形成封閉式保溫層。這種屋面保溫形式是把保溫材料做在屋頂樓板的外側，讓屋頂?shù)臉前迨艿奖貙拥谋Ｗo而不至受到過大的溫度應力。整個屋頂?shù)臒峁ば阅苣軌虻玫奖ＷC，能夠有效避免屋頂構造層內(nèi)部的冷凝和結凍，屋面可供人使用。通常做法是在樓板上設置絕熱材料，在絕熱材料外側設置防水層和保護層。保溫材料的厚度通過熱工計算后應符合所在建筑熱工分區(qū)節(jié)能設計標準。按照民用建筑節(jié)能設計標準和民用建筑熱工設計規(guī)范的要求確定的屋頂絕熱層，能夠保證冬季屋頂內(nèi)表面溫度和室內(nèi)采暖環(huán)境溫度的差值小于4℃。

圖1 正置式屋面

　　倒置式屋面：所謂倒置式屋面（圖2）就是將傳統(tǒng)屋面構造中的保溫層與防水層顛倒，把保溫層放在防水層的上面，防水層做在保溫層和結構屋中間，保溫層上部的保護層有良好的透水和透氣性能。這種屋面構造仍屬于屋面外保溫和屋面外絕熱形式，能有效地避免內(nèi)部結露，也使防水層得到很好的保護，屋面構造的耐久性也得到提高，但對保溫材料的憎水性能有較高的要求，保溫材料選擇時應以保溫材料本身絕熱性能受雨水浸泡影響最小為原則。國內(nèi)可供用于倒置屋面做法的保溫材料主要有泡沫玻璃、擠塑聚苯乙烯泡沫板等。倒置式屋面適用于寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)的新建和改造住宅的屋頂保溫。按照民用建筑節(jié)能標準和民用建筑熱工設計規(guī)范的要求確定的屋頂絕熱層，能夠保證冬季屋頂內(nèi)表面溫度和室內(nèi)采暖環(huán)境溫度的差值小于4℃，可使防水層的使用壽命延長2～4倍。

圖2 倒置式屋面

　　保溫層與結構層復合屋面：保溫層與結構層復合既是結構構件，又是保溫構件。一般有兩種做法：一是為槽板內(nèi)設置保溫層（圖3），這種做法可減少施工工序，提高工業(yè)化施工水平，但成本偏高；另一種為保溫材料與結構層融為一體，如加氣的配筋混凝土屋面板（圖4），這種構件既能承重，又能達到保溫效果，簡化施工，降低成本，但其板的承載力較小，耐久性較差，僅適用于標準較低且不上人的屋頂。

圖3 槽板內(nèi)設置保溫層

圖4 加氣配筋混凝土屋面板

　　2.屋面節(jié)能措施

　　通風屋面：在屋頂中設置通風間層，使上層表面起著遮擋陽光的作用，利用風壓和熱壓作用把間層中的熱空氣不斷帶走，以減少傳到室內(nèi)的熱量，從而達到絕熱降溫的目的。一般有架空通風絕熱板屋面和頂棚通風絕熱屋面兩種做法。這也是老式建筑屋面用的最多的保溫絕熱措施。

　　蓄水屋面：在屋頂蓄積一層水，利用水蒸發(fā)時需要大量的汽化熱，從而大量消耗曬到屋面的太陽輻射熱，以減少屋頂吸收的熱能，從而達到降溫絕熱的目的。蓄水屋面構造與剛性防水屋面基本相同，主要區(qū)別是增加了一壁三孔，即蓄水分倉壁、溢水水孔、泄水孔和過水孔。雖然利用水蒸發(fā)可帶走大量熱量，但是并不利于水資源的節(jié)約，加上屋面滲水是一個大難問題，所以這個措施應用的比較少。

　　綠化屋面：綠化屋面在國際上的通俗定義是一切脫離了地氣的種植技術，它涵蓋面不單單是屋頂種植，還包括露臺、天臺、陽臺、墻體、地下車庫頂部、立交橋等一切不與地面自然土壤相連接的各類建筑物和構筑物的特殊空間的綠化。筆者認為綠化屋面是今后發(fā)展的一個大趨勢，所以在此稍做詳細介紹。

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　　一般綠化屋面分為3類：只為解決城市生態(tài)效益的綠色植被，既重生態(tài)又供觀賞的屋頂草坪以及觀賞、休憩、活動于一體的屋頂綠化。其中觀賞、休憩、活動于一體的屋頂綠化從建筑荷載允許度和屋頂生態(tài)環(huán)境及功能的實際出發(fā)，其綠化又分為兩種形式：一是簡式輕型的綠化，以草坪為主，配置多種地被和花灌木等植物，講求景觀色彩。用不同品種植物配置出圖案，結合步道磚鋪裝出圖案。二是花園式復合型綠化，近似地面園林綠地。采用國際上通行的防水根阻材料、蓄排水新工藝，新設備，新技術，喬灌花草、山石水、亭廊榭合理搭配組合，可以點綴園藝小品，但硬鋪裝要少，且要嚴守建筑設計荷載、支撐允許的原則。但是目前在技術上還面臨一些問題：既要考慮屋頂?shù)耐饧雍奢d，又要解決好防水材料、保溫、排蓄水材料、種植基層材料、植物營養(yǎng)土、植物種類及給水設施等一系列問題；經(jīng)濟上，初始成本較高；此外，還需要日常的維護管理，這些都增加了推廣的難度。

　　其他新型屋面：

　　目前比較多的是利用智能技術、生態(tài)技術來實現(xiàn)建筑節(jié)能的愿望，如可控制的通風屋面和太陽能集熱屋面等。

　　3．屋面保溫層的種類

　　根據(jù)保溫材料的種類和施工方式的不同，屋面保溫層可分為松散材料保溫層、整體現(xiàn)澆(噴)保溫層、板狀材料保溫層。

　　松散材料保溫層：

　　松散材料保溫層是將粒徑為5～40mm的松散保溫材料（見圖5），如膨脹蛭石、膨脹珍珠巖等，根據(jù)設計規(guī)定的厚度分層鋪設在基層上，適當壓實。松散材料保溫層的主要缺點是：這是一種干做法施工的方法，必須嚴格控制材料的含水率；雨期施工要遮蓋防雨，并在鋪完后及時做找平層和防水層覆蓋；保溫層鋪壓不實或過分壓實均會影響使用功能，必須進行試驗確定壓實程度；不宜用于有振動的建筑工程上。

圖5 膨脹珍珠巖

　　整體現(xiàn)澆(噴)保溫層：保溫材料在現(xiàn)場人工拌和澆筑或噴涂而成，需要分層、分段鋪設。

　　水泥珍珠巖、水泥蛭石屋面保溫：

　　水泥珍珠巖、水泥蛭石屋面保溫是以水泥或建筑石膏為膠凝材料，以膨脹珍珠巖、膨脹蛭石為集料，并加入少量助劑配制成保溫料漿現(xiàn)澆在基層上形成整體保溫層。現(xiàn)澆水泥珍珠巖、水泥蛭石整體保溫是前些年我國寒冷地區(qū)應用比較廣泛的屋面保溫形式，這種保溫做法存在以下通?。核嗾渲閹r、水泥蛭石施工后，其含水率可高達100％以上，且吸水率也很大；由于保溫層含水率過高，當氣溫增高時，保溫層中的水分汽化，體積膨脹，使卷材防水層空鼓或破裂，造成屋面滲漏；工程中常采用排氣式屋面來處理，需要在屋面上留出大量排氣孔，一方面人為破壞了防水層的整體性，容易使雨水順排氣孔進入保溫層；另一方面，容易造成寒季時保溫層中出現(xiàn)“冷橋”及“冷道”，致使室內(nèi)屋面產(chǎn)生結露。由于工程質(zhì)量和保溫效果難以保證，目前，我國一些地區(qū)已經(jīng)開始禁止在民用建筑中使用這種保溫做法。

　　屋頂發(fā)泡保溫板：屋頂發(fā)泡保溫板（見圖6）以粉煤灰為主要原料，加入石灰、水泥及膨脹珍珠巖(或膨脹蛭石、廢舊聚苯乙烯泡沫塑料顆粒)，經(jīng)發(fā)泡成型。這種保溫板利用了工業(yè)廢料，具有質(zhì)輕、熱導率小、成本低、施工簡便等特點。

圖6 發(fā)泡保溫板

　　聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料屋面：聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料是由二元或多元有機異氰酸酯與多元化合物，加上其他助劑，相互發(fā)生反應而成的高分子聚合物。PU硬泡層有優(yōu)異的耐油、耐磨、耐臭氧及一定的耐堿腐蝕性能，柔軟、富于彈性，對基層伸縮和開裂的適應性強。施工采用分層噴涂，每一層均為完整獨立的防水層，提高了保溫效果，而且施工方便、效率高。但是，PU硬泡屋面投資較高，在室外環(huán)境中易老化，導致保溫層與房屋結構層使用壽命不同步。

　　現(xiàn)澆（噴）整體式泡沫混凝土屋面保溫：泡沫混凝土（見圖7）是用機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫，再將泡沫加入到水泥膠凝鈣質(zhì)材料、水及各種外加劑等組成的料漿中，經(jīng)混合攪拌澆筑、養(yǎng)護而成的一種多孔材料。由于泡沫混凝土中含有大量封閉的孔隙，使其具有輕質(zhì)、保溫隔熱、施工過程中可操作性好等特點，并且降低造價、施工快捷、干整潔凈，因此，目前屋面保溫隔熱層大量采用這種混凝土。但是比起聚苯板、聚氨酯等材料，泡沫混凝土自重較大，且在混凝土澆筑成型后需要3天養(yǎng)護期，才能繼續(xù)施工，如養(yǎng)護不良，由于干縮可能引起裂縫，造成屋面防水性能下降。

圖7 現(xiàn)澆（噴）整體式泡沫混凝土屋面保溫

　　整體現(xiàn)澆(噴)保溫層的突出優(yōu)點是：整體性好，保溫效果好，施工簡單；缺點是：施工時受環(huán)境影響較大，材料浪費率高，澆筑或噴涂厚度及平整度不易控制。

　　板狀材料保溫層：板狀材料保溫層采用的是工廠預制好的板、塊狀保溫產(chǎn)品（圖8），具體鋪設方法分為干鋪和粘結鋪設：干鋪是將保溫板、保溫塊直接鋪設在結構層或隔氣層上；粘結鋪設是將板、塊狀保溫材料用粘結材料平粘在屋面基層上。板狀保溫材料一般是聚苯乙烯泡沫塑料板和巖棉板，聚苯乙烯泡沫塑料板可用于倒置屋面，巖棉板由于良好的防火性和良好的化學穩(wěn)定性目前被廣泛采用。

圖8 板狀材料保溫層

　　用預制保溫板作為屋面保溫層是目前應用比較廣泛的一種屋面保溫做法，其主要優(yōu)勢在于：產(chǎn)品工廠化生產(chǎn)，保證保溫層設計厚度和平整度要求；可以通過產(chǎn)品設計實現(xiàn)功能復合，提高屋面的整體性能；減少現(xiàn)場濕作業(yè)環(huán)節(jié)，保證材料(尤其是巖棉等無機保溫材料)的保溫性能；施工靈活，可控性強，可根據(jù)需要調(diào)整施工進度；技術簡單，不需要專業(yè)的施工隊伍和大型施工機械，降低屋面綜合造價。

　　4．存在的問題

　　目前屋面開裂、起皮、起灰、起砂、滲水的問題時有發(fā)生，是困擾用戶和設計師的難題。

　　國外屋面節(jié)能技術與發(fā)展情況

　　國外在屋面節(jié)能方面更加重視對屋面節(jié)能功能的開發(fā)與應用。屋面的節(jié)能可以通過各種途徑加以實現(xiàn)。下面對各種屋面節(jié)能的情況作簡單介紹。

　　1．“冷”屋面

　　“冷”屋面是指日射反射率高的屋頂,它通過對普通屋頂涂上高反射率的涂料,提高屋頂?shù)娜丈浞瓷渎?減少太陽熱量的吸收,從而達到減少空調(diào)冷負荷和空調(diào)節(jié)能的目的。研究表明:采用冷屋面節(jié)能可使空調(diào)負荷減少約10%～50%。據(jù)勞倫斯國家實驗室估計，采用“冷”屋面可使美國全國每年公用事業(yè)消費節(jié)省75億美元。“冷”屋面推廣中最頭疼的是高反射性與不惹人喜愛的白色之間的矛盾。為此，2002年加利福尼亞能源委員會邀請勞倫斯伯克利國家實驗室和橡樹嶺國家實驗室及由16家制造商組成的集團，共同研制非白色“冷”屋面產(chǎn)品，通過研究各種顏料的光學特性找出吸收不可見近紅外線少的材料。目前，市售的深色屋面產(chǎn)品的反射率已經(jīng)從0.05～0.25提高到0.25～0.45。

　　2．太陽能屋面

　　太陽能屋面通常是指安裝有太陽能發(fā)電系統(tǒng)的屋面。美國在屋頂上安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)的大型建筑物越來越多，這種趨勢幾乎擴展到全美各州。如今，屋面太陽能利用的目標是追求性價比更佳、質(zhì)輕、耐久的建筑一體化太陽能系統(tǒng)(簡稱BIPV系統(tǒng))。但是太陽能屋面技術區(qū)別最大的還是在支架安裝方式還有太陽能利用效率的高低上。

　　3.綠色屋面：

　　綠色屋面在國內(nèi)部分已經(jīng)介紹，目前國外和國內(nèi)都面臨相同的技術難題。

　　幾年前，由美國綠色建筑委員會提出的綠色建筑物標準(LEED)認證用評分的方法評估建筑物對各項環(huán)境因素的影響，包括節(jié)能、再生能源、熱島效應、再生材料利用等。一些州規(guī)定，只有通過LEED認證的建筑物才能獲得信用貸款。美國聯(lián)邦政府的中央管理部門已經(jīng)要求，自2003財政年度起其所有的建筑物都必須通過LEED認證。隨著越來越多的州和地方政府將各種優(yōu)惠政策與可持續(xù)發(fā)展掛鉤，LEED認證已經(jīng)深入人心，從而促進了節(jié)能屋面的發(fā)展。

　　當前，我國政府正積極倡導建設節(jié)約型社會，促進可持續(xù)發(fā)展，各行各業(yè)正積極行動起來為實現(xiàn)這一利在當代、功在千秋的事業(yè)做出貢獻。雖然我國的屋面節(jié)能工作有了一些進展，但此項工作還剛剛起步，有些基本上還是空白，相關的科研工作還十分薄弱。我們要認真學習國外的經(jīng)驗，充分發(fā)揮相關行業(yè)協(xié)會和企業(yè)的作用，發(fā)揮實驗室、研究所及高等學校的作用。湖北工業(yè)大學已率先在國內(nèi)招收防水專業(yè)學生，為行業(yè)人才的培養(yǎng)帶了個好頭。我們有理由相信，在不久的將來節(jié)能屋面之花必將在我國盛開。