国内屋顶节能技术现状与发展趋势研究

一、研究屋顶节能技术的意义

放眼全世界，能源问题日趋严重，世界各地特别是欧美发达地区对发展节能技术愈来愈重视，近30年来，各国都在研究新型建筑保温材料，从而提高建筑节能的目标。目前，我国建筑能耗占全国能耗的比例较大，故研究建筑节能技术具有重要意义，但与国外发达国家相比，中国的建筑节能研究水平较低，处于发展的初期阶段，尤其表现在屋顶节能技术方面。由于气候原因的影响，我国部分地区夏季长期受太阳光辐射，冬季屋面接受不到良好的光照，想要做到“冬暖夏凉”就要从屋面进行一定技术改造，对建筑屋面采取隔热节能措施，同时也要减少建筑能耗，因此，对国内屋顶节能技术现状与发展趋势开展研究，是很有必要的。

二、国外屋顶节能技术状况

首先对国外目前节能技术进行分析，综合来看，德国的节能技术研发与利用目前处于领先地位，他们的研究方向有建筑材料的制造能耗、建筑物保护布局各部位热工指标的拟定和二氧化碳浓度排放量的指标，都取得了杰出的结果；日本西村产业公司研制出了屋顶轻质隔热瓦，其隔热性能很好；美国建材协会在房屋建设中应用了控温屋面瓦，这种瓦夏季能使室内温度降低，冬季又可保持恒温；英国也有发明防风雨隔热屋面瓦，这种瓦质量轻，易于铺设，还有高度隔热机能；瑞士在建筑物上大多采用三层密封充气隔热玻璃。另外有一些发达国家研制太阳反射涂料，这种涂料可以将60%至70%的太阳辐射热反射掉，以此来解决屋面隔热问题。采用了高效的保温隔热材料，将它们用于屋顶墙体等处，可以使建筑物围护结构中各部分的传热系数大大降低。

三、国内目前采用屋面节能材料

对于我国建筑而言，夏季需要良好的通风隔热，冬季需要适宜的保温，因此，国内目前 所研发应用于屋顶的保温隔热节能材料应用有以下几种：

3.1聚苯板隔热层

聚苯板是用水泥和粉碎的聚苯乙烯泡沫塑料掺合而成的屋面板。聚苯板位于细石混凝土面层和防水层之间，除有隔热作用外还有隔离层的作用，阻止热量传导室内，降低室内温度。

3.2珍珠岩保温隔板材

珍珠岩保温板是集保温、隔热和防水功能于一体的新型保温板材。它是以膨胀珍珠岩散料为骨料，加入防水剂和粘结剂进行配制、筛选、加压成型、烘干等工序制成的。珍珠岩保温板质轻且保温隔热性能优良。防火、防潮、不变形改性、不腐烂发霉、无毒无味憎水性能好，施工安全简单易行，有良好的环保性。

3.3隔热保温环保板

隔热保温环保板由水泥泡沫层、竹筋层、水泥泡沫层和水泥砂浆依次叠合而成。由于其结构中掺有泡沫塑料，因此隔热保温效果大增，约为现有水泥隔热保温效果的7. 4 倍。同时，还具有隔声、阻燃、自重轻的优点。施工和维修也很方便，直接铺设在屋面上。另外，隔热保温板可利用废泡沫塑料垃圾作原料，对环境有保护作用，具有显著的社会效益。

3.4粉煤灰屋面保温材料

粉煤灰做屋面保温材料，是将粉煤灰、水泥和水经搅拌，加工成型而成，预制、现浇均可。该材料在性能上可满足一般屋面保温要求。同时，粉煤灰屋面材料与珍珠岩保温隔板材料类似的是可以集保温隔热与防水功能为一体。实践证明，该材料在生产中能消耗大量粉煤灰，明显有利于废弃物再生利用，具有显著的社会效益。

四、影响屋面节能措施实施的因素

当然，屋面节能技术的研究与应用也要采用“因地制宜”的方法。我国东西南北跨度大，拥有56个民族，每个省份地理也不尽相同，因此，环境地理、民族、经济发展和历史发展等都是需要考虑的因素。

4.1环境因素

中国各地的民用建筑，由于规模小而分散以及受经济制约较大，因此其构筑形态是受环境因素影响。温度是较为重要的环境因素，北方地区的传统民居由于冬天寒冷多风，而雨雪较少，故保暖防寒是主要问题。屋顶构造除用硬山式两坡坐泥小青瓦外，还有不少采用微弧形囤顶的。

4.2民族因素

中国民族众多，为保留民族特色，有些民族屋顶构造也是独具一格，例如傣族竹楼。在云南傣族自治区内，常见许多用长长竹子搭建的双层房屋，傣族人民居住竹楼因为他们民族生产竹子多于木头，族人从祖辈就是搭建竹楼居住，而国家本着保护民族传统原则，也尽量希望傣族人民能够保留自己民族传统。他们的竹楼搭建的屋顶高耸硕大。在屋顶边沿处有预留一定间隔，做出漏空处理，不但解决了雨水对竹墙体的侵蚀，也能减少阳光对墙体的直接照射，还能在室内形成穿堂风。 同样采用杆栏式竹楼的还有德昂族，当然这也是因为当地植被多产竹子，与傣族居民一样，利用竹子搭建竹楼。

4.3经济发展因素

我国在20世纪建国之初，受经济、建材以及技术等诸多条件限制，新建的房屋基本上是砖木低层建筑。这类建筑物的屋顶主要承重构件是用砖木做成的，其中竖向承重构件的墙体和柱采用砖砌，水平承重构件的楼板、屋架采用木材。这类建筑物的层数一般较低，通常在3层以下，并且造价便宜，符合当时国家经济发展。进入20世纪60至70年代，由于民用建筑的需求量大增，加上经济条件以及设计因素的限制使得民用建筑形式几乎都是简易的平屋顶、小挑檐等，而屋顶形式仍然是常见的平顶屋面。

五、运用绿色环保对屋面进行节能措施改进

通过以上几点因素的分析后，我们认为除了可以采用一些保温隔热的材料，还可以通过改造屋顶结构：

5.1采用绿化屋顶的节能措施

植被屋面是目前国内外较常见也是建筑上经常使用的一种，将栽培植被置于屋面防水层上，采用松散质轻，热阻较大的锯木屑，谷壳等作为保护防水层，栽种植被具有良好的蓄热和隔热能力，能保持水分，改善生态环境，绿化屋顶直接利用植物，将太阳能转化为生物能，通过厚厚的植被来实现屋面的保温隔热，既降低了建筑室内温度，又美化了城市环境。

5.2太阳能屋顶的节能效应

太阳能是一种纯天然无污染的自然能源，利用太阳能是民用建筑中符合生态节能的一个方向。以下介绍的措施都是利用太阳能达到对屋顶保温隔热的作用，但是利用方式却不尽相同。

5.2.1太阳能被动制冷屋顶

这种屋顶在结构上稍微复杂一些，一般地区夏季的太阳能来源较之冬季要丰富得多，而夏季人们所关注的一般是制冷问题。夏季温度高，可以在屋顶做一个蓄水池，白天封闭蓄水池。同时给屋顶安装辐射冷却板，到夜晚的时候，可以利用辐射板冷却室外空气，再传送到室内，而在屋顶设立的蓄水池此时便会发挥作用，夜间将蓄水池暴露在空中，通过对流辐射使它将热能散失掉。这样的设施不仅使得室内可以快速降温，而且绿色环保，不会排放氟利昂等有毒有害气体。

5.2.2太阳能热水器屋顶

这种方式目前主要是应用集热器，将集热器与太阳能结合使用。在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来才能发挥更大作用。而集热器正是发挥这一作用。所以将集热器的应用在屋顶上会非常有效率，并且保温时间长，使用效率高，一般应用在太阳辐射率高的区域。与住宅屋顶结合使用，可以用先将水储存的热水器中，然后加热成热水储存在储水箱里面，即可应用于屋顶的保温。

5.2.3太阳能光电屋顶

目前这种屋顶是比较符合节能减碳模式的一种，它是利用太阳能组件将太阳能转变为电能，不论在室内外是否有温差、湿度如何都能很好起到作用，并且能长期处于26℃的舒适温度空间，达到降温同时减少冷气耗电又不环保的使用方式。运行时也不会像空调制冷机一样产生噪音和废气，目前，可以调节太阳能电池板与太阳光之间的朝向，但是局限就是我国地处北半球，太阳能电池板要朝南，如果朝北则没有效果。