建筑屋面的节能技术

注:USD工法——将绝热层放在防水层上方的工法。(UP—SIDEDOWN)

BUR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。

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K</,若覆土厚度大于200mm时,其传热系数K</夏季绿化屋面与普通隔热屋面比较,表面温度平均要低℃,屋面下的室内温度相比要低℃。因此,屋顶绿化作为夏季隔热有着显着效果,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(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/,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。

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(℃—℃),而建筑物周围环境的温度每降低,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10—℃。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。

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、烘烤而显着降低温度,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—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着优点,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着。

; 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。

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。

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。

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。采用刚性采蓄水后不得断水。,防水层做好后应及时养护,防水层时也应按规定做好分格缝

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(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。

25．洗澡时淋浴温暖而舒适的室内温人的体温是39 ℃度是℃D.80℃6.下列温度值最接℃，温度计的工作原理是利用液体的__热胀冷缩__。．摄氏温度规定，在标准大气压下，沸水的温度为近实际的是A.120℃．让人感觉B.100．健℃晨，草叶上出现的晶莹剔透的露珠属于

固态变为液态康成年现象．晒在太阳下的湿衣服变干是气态变为液态精很快现象．擦在皮肤上的酒变干是液态变为气态C.90现象．初冬树上的霜是液态变为固态现象．下面是四位同

学用温度计测水温的实验操作过程，其中正确的是所示方)4．在测量水的温度时，甲、乙、丙三位同学按如图法读数，正确的是__乙接近．下列温度最23 ℃的是__，．人体的正常体

水的温温．北方冬季的平均人感觉气温．让温暖、舒适的房间温化。下度．冰水混合物的温度．当温度发生变化时，物质的状态通常会发生变列现象中物态变化判断正确的是度是

__42__．初秋的早制成的．在使用该温度计测量物体温度时，可以离开被测物体读数10．物质通常有三种状态：__固态、液

__态和__气__态。在个标准大气压下5 ℃的酒精、氢气、铁三种物质中，有固定的体积和

形状的是__铁__，既没有固定的体积又没有固定的形状的此时的示数约为确的是21℃9.如图所示是实验室常用温度计，关于它的说法正是__．该温度计的示数为39 氢℃．该温度计的分度值是0.1 气℃．常用温度计是根据固体热胀冷缩的原理__。11．把①糖、②醋、③白雾、④碗、⑤变化与的适宜水温是60 ℃第一节物态计测液温度．在一个标准大气压下盐水的凝固点是0 ℃．下面分别表示几位同学在练习用温度体的温度实验中的做法，正确的是勺

子)8．如图所示的温度计，关于它的说法正确的是、．该温度计是根据固体热胀冷缩的原理

制成以离开的．在使用该温度计测量物体温度时，可被测物⑥体读数．该温度计的量程是味精20℃～、100．该℃温度计－－10℃14.科学家发明了一种世界上最小的温度计碳纳米管温度计。研究人员在长约10米，直径10米的碳纳米管中充入液态的金属镓，当温度升高时，管中的金属镓会膨胀，通过电子显微镜就可读出温度值。其测量范围为冷的冬天，河面上结了一层厚厚的冰，若冰面上方气温是－正确的10℃，那么，下列说法中是18 ℃～．冰的上表面为－490 10℃，下表面是℃，且精℃．整个冰层的温度都是－确度高10，可用℃．整个冰层的温度都是于检查电子线℃路．冰层下

表面的温度是－．在寒2 某地某里的平__⑦⑧__⑦水蒸气、⑧二氧化碳、⑨干冰按物质的

状态进行分类：属于气态的是；属于液态的是__②③__；属于固态的是__①④⑤⑥⑨__。均填序号)12．气象学均气温是一日当中的时、时、14时、20时这四个时刻气温的平均值，若日这四个时刻的气温如图所示，则此地的最高气温是__5 ℃__，最低气温是－℃__，一天的温差为_7 ℃__，平均气温是__1.25 ℃。13)A．碳纳米管的体积在18 ℃～490 ℃之间

随温度变化很小，可忽略不计．金属镓的熔点很低，沸点很高．金属镓的体积在18℃～490℃之间随温度变化很小，可忽略不计．金属镓的体积在18℃～490℃之间随温度变化比较均匀15如图所示，甲是体温计，乙是实验室用温度计，它们都是利用液体__热胀冷缩__的性质

制成的。可用来测沸水温度的是__乙__；没有甩过的体温计的读数是38℃，用两支这样的

体温计给两个病人测体温，如果病人的体温分别是37.℃和38.6℃，则这两支体温计的读错误的是否异常毛细血管的温度等许多方面。根据以上信息，你认为下列推测是数将分别是

__38__℃和__38.6__℃。16．如图所示是小明同学设计的一个气体温度计的示意图。瓶中装的是气体，瓶塞不漏气，弯管中间有一段液柱。(1)这个温度计是根据__气体__的热胀冷缩来测量温度的。(2)将此装置放在室内，温度升高时液柱向__左__(选填左或右移动。(3)若放到冰水混合物中，液柱处的刻度应标__0__℃。(4)该温度计测量温度时__

．露、雾、冰．冬天晾在室外的湿衣服里的水会结．露、雾、白气成冰，但是冰霜、露、雾、冰、“白气”中，由液化而形成的是冻的湿衣服也．霜、雾、白气能晾干，．霜、露、白气源丰富过程伴随着水的物态变化过程．水循环按照固态→液态→气态的固定顺序循环进行．地球上的淡水大约占地球总水量的3%，淡水资．大量开采地下水，对环境不会造成损害，可以解决部分地区饮水问题的是循℃，把它放17受到大气压的影响．有一只刻度均匀，但实际测量不准确的温度计，把它放在冰水混合物中，示数是4 ℃；在标准大气压下的沸水中，示数是94 ℃。把它放在某种液体中时，示数是22 则该液体的实际温度是__20 ℃__，当把该温度计放入实际温度为℃40的温水中时，温度计的示数为___40 ℃__。第四节地球上的水．水是生命的乳汁、经济的命脉，是自然界奉献给人类的宝贵资源。下列关于地球上的水循环和水资源，认知正确．)A．水循环的选会__(填会或不会”

化现象．霜的形柜里的樟脑丸逐渐减壶口上方看到的白气是水蒸少是汽下列有关物态变化的叙述中正确的是气度下都．蒸发和沸腾在任何温．衣能发生河中的冰逐渐消融——汽．烧化．盛夏，剥开包装纸后冰棒会冒“白气”——熔化．深秋，清晨的雾在太阳出来后散去——水时在液化．严冬，堆起的雪人逐渐变小——升华列她们序号过程；④放入衣箱中的樟脑球变小的过程；③冬天室内的水蒸气在玻璃窗上形成“冰花”的出炉的钢水变成钢锭的过程。其中属于凝华的是__③__，属于吸热过程的是__①②__填写。5.有一天，雨、露、冰、雪四姐妹在一起争论自己的出生由来，谁也不认同谁。下的说法中，你认为正确的是．冰说)A．雨说：我是水汽化而来．露说：我是水蒸气凝华而来：我是水凝固而来．雪说：我是水升华而来6.对下列现象的成因解释正确的是7.．早春，上的水了这是因为衣服上的冰升华成水蒸气__。．有下列物态变化：①洒在地慢慢变干的过程；②

中．积雪放热熔化成水归入大海11.英国科学家研发出一种激光橡皮。在激光照射下，纸张上的黑色碳粉直接__升华__填物态变化中的水吸热蒸发成水蒸气升腾至空名称为高温碳蒸气，字迹消失；经过特殊冷却装置，高温碳蒸气又直接__凝华__成碳粉。这样，废纸和碳粉重新得到了利现象，需要需要吸吸热．夏天会看到冰棒周围冒白气，是汽化现象，用，可热．秋天的早晨花草上出现小露珠，是液化现象，需要放外飘起热．寒冷的冬天室了雪花，是凝固现象，需要放热10．关于自然界的水循环，下列说法中正确的是有效地．水蒸气在高空遇冷吸热液化成小节约水珠．冰山上的积雪只能先熔化，再蒸发成水蒸气升腾至是量成是凝华现象，放出热8.以下常见的物态变化实例中，放热的空中．江．春天，冰雪夏天，消融．积水干态变化涸．秋天，草木上出现了霜．冬天，冰冻的衣服变干9.下列有关物的判断，正确的是河湖海上的酒．擦在皮肤精很快变干，是升华℃以下，晚气温如迅速降到中的浮尘上，形成了雾。冬天，夜时，水蒸气会__液化__成小水珠，附着在空气成水的过程中需要__吸__热。15．阳光照射下，海洋、陆地上的水会不断地__汽化成水蒸气；夜间气温降低蒸气会。逐渐变温度急剧下降，空气中的水蒸气遇冷__凝华__成小冰粒，冰粒大而下落，下落过程中遇到暖气流就__熔化__成水滴，水滴降落就形成了雨均填物态变化名称)14．农谚说霜前冷，雪后寒，其中蕴含的道理是：气温低的时候水凝华形成霜，雪熔化形__二氧化现实。技的发吸，升华区年平态变化面有小．资源并保护环境。12夏天，从冰箱中取出饮料瓶，可观察到瓶子表水珠，擦干后很快又形成，这个过程中发生的物是__液化__；南极地均气温是－，但这25℃，降水量很小里的空气却很湿润，这是由于冰发生了升华现象过程需要__吸热__选填热或放热。13．随着科展，过去呼风唤雨的神话已成为人工降雨的原理是用飞机在空中喷洒干冰固态碳，干冰在空气中迅速

吸热__升华，使周围空气100℃。请你根据上述资料分析说明小明的猜想是错误的原因：__热水温度低于碘的熔点，碘不可能熔化__。(3)为了进一步探究此类现象，小明在试管中放入适量温水，然后放入一小块干冰固态二氧化沸点是碳，此时观察到水中有大量气泡产生，同时水面上有大量白雾。水中大量的气泡是由__干冰升华吸热__形成的。水面上大量的白雾是由__水蒸气遇冷液化__形成的17．有霜的季到。为，因为中，小_(试管。察到试验中，内侧的__上会形成一层冰花，这是水蒸气凝华__而成的，这层冰花在你家窗户玻璃__内侧__(选填外侧或。16．某同学在探究物态变化的实在试管中放入少量碘。塞紧盖子放入热水中，观管中固态碘逐渐消失，变为紫色的碘蒸气并充满(1)此过程固态碘发生的物态变化是升华填物态变化名称。(2)在上述实验明同学猜想：固态碘是先变成液体，再变成气体速度太快，液态碘出现的时间太短，因而没有观察验证猜想，他查询了一些小资料：碘的熔点是113.5℃；碘的沸点是水的184.4℃；你家窗户的玻璃)A．钢水浇铸成火车轮．化？倒在地上的水一会儿变干了把盛有酒精的瓶口盖严．给湿头发吹热风．下列哪一种现象属于液要陈述述猜想，请简理由第三节汽化和液．下列措施中，能使蒸发加快的是盖地膜)A．给播种后的农田覆．把新鲜的蔬菜装入保鲜袋中．晶冰箱取(3)__：霜的请根是__凝华__。(2)据短文，对霜形成的条件提出猜想。猜想形成条件是__空气湿润__和气温在0 ℃以下__。某同学为验证上述猜想，做了如下实验：从出一些－钢杯子10℃的冰块，放在不锈里，一段时间后可看到在杯底出现一些白色的小冰即霜。你认为该实验能否验证上化名称冰晶形气霜情况为就被冻会出现燥时，才是真作物不说的遭物常被节，农作冻坏，这就是人们常到霜冻。实际上，农是因为霜而受冻的，℃以下的低气温正的凶手。当空气干即使温度降低到－20℃～－10℃，也不霜，但此时农作物早坏了，农民们称这种“黑霜”。

(1)是由__水蒸__直接变为小成的，对应的物态变化现象．夏天，从冰箱中取出的易拉罐过一会儿表面出现水珠，是液化现．春天，早晨经常出现大雾，是汽象．深秋，枯草上出现的霜正确的人体吸．( C )A．水中的温度比岸上的气温高人的皮肤产生的错觉．人身上的水分蒸发，要从热．风把身上的热量带走了．下列说法是，是凝( B 固现象很凉。上岸以下列说缭绕，．填“吸__现象，成是叶上出题图__”或“放吸热过程中沸点是化的图热过程图是对的灯泡露水凝．清晨，草的叶子上有结．用久了的钨丝比新时．如一定质量的水持续加中温度随加热时间变像，由图像可知：水的__98__℃；水在沸腾，需要不断____选填“吸热热”，其温度保持不变。第题图．如图是草现的露珠，露珠的形__液化__形成的过程中需要放__(选”或“放”)热。张家界景区雨后云雾犹如仙境。关于雾，法中正确的是气液化形．雾是．雾水蒸气是山中冒出来的烟．雾是水蒸气凝固形成的．雾是水蒸成的6.人游泳后，风一吹感觉身上这是因为

的表面．水沸腾后继续加热，水的温度会不断升高11.取在液体的现象．压的降水的沸气”是时冒出的是实验说关于水10是汽化围冒“．气”是糕周围化时要，是因．吃雪糕熔化暑，是C 正确的”，下周围冒装纸时，剥开常吃雪夏天再吸热升是因时温度100无关点跟水．中的数应的是图线的数据的是乙．图线C 正确的，下列根据有的关系的温度数据绘他们根装置，别安装，两组沸腾”在“探、乙所8.是汽化会出现天，窗．冬玻璃上冰花，现象如图甲示，是究水的实验时同学分的实验图丙是据实验制的水跟时间图像。关信息说法中是( )A对应实验中．对甲实验据水的沸的多少．到℃不再上为水不9.，人们糕解暑雪糕包，雪糕“白气列说法是( ．吃雪糕解因为雪时要放热糕解暑为雪糕汽放热．雪冒“白液化现象雪糕周白气”现象．下列沸腾的法正确B ．水沸腾的“白水蒸气．点随气低而降低水沸腾只发生一只大的注射器吸进适当的乙醚，用橡皮帽堵住注射器的小孔，向拉