綠色建筑屋面系統(tǒng)技術(shù)面面觀

　　綠色屋面系統(tǒng)技術(shù)是綠色建筑技術(shù)的一個重要組成部分。綠色建筑屋面系統(tǒng)具有節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)、可循環(huán)、延長使用壽命和與自然和諧共存的功能。

　　據(jù)推算，目前我國城鎮(zhèn)各類既有房屋的屋面面積約有70多億平方米，農(nóng)村各類既有房屋的屋面面積約有180億平方米。傳統(tǒng)屋面結(jié)構(gòu)形式有平屋面和坡屋面，大多采用傳統(tǒng)的建筑材料。既有屋面系統(tǒng)僅考慮了建筑遮風(fēng)避雨的基本功能。建筑的功能單一，舒適度差。長期以來，主要由于意識、技術(shù)和材料等方面的原因，各類屋面普遍存在耗能高、耗材多，屋面保溫隔熱效果差，滲漏嚴(yán)重，使用壽命短，缺乏循環(huán)利用、缺少環(huán)境保護(hù)與美化功能等問題，不能滿足可持續(xù)發(fā)展的需求。

　　屋面作為一種建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其造成的室內(nèi)外溫差傳熱耗熱量，大于同面積外墻或地面的耗熱量。在多層建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，屋面能耗約占建筑總能耗的8%~10%，而在單層大跨度建筑中，屋面能耗約占建筑總能耗的25%~40%。

　　綠色建筑屋面除保證建筑物的遮風(fēng)避雨基本功能外，還兼顧了建筑節(jié)能、環(huán)保、生態(tài)和延長屋面使用壽命等新功能。采用綠色屋面系統(tǒng)技術(shù)對建筑造價影響不大，節(jié)能降耗、環(huán)保、節(jié)材卻很明顯。

　　綠色屋面包括了綠色屋面構(gòu)造和綠色屋面材料。其中綠色屋面構(gòu)造包括通風(fēng)構(gòu)造、熱反射構(gòu)造等方面，綠色屋面構(gòu)造有一定的地域局限性，主要適用于冬暖夏熱和部分冬冷夏熱地區(qū)。綠色屋面材料是采用具有綠色功能材料構(gòu)成的屋面系統(tǒng)，如單層卷材屋面系統(tǒng)、種植屋面系統(tǒng)、光伏建筑一體化屋面系統(tǒng)等。這些屋面系統(tǒng)也是國外屋面系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，目前國內(nèi)也在開展相關(guān)的技術(shù)研究。主要包括種植屋面、熱反射屋面、單層屋面、通風(fēng)瓦屋面、光伏建筑一體化屋面等系統(tǒng)技術(shù)，這些屋面系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的屋面系統(tǒng)都是各有特色的綠色建筑屋面系統(tǒng)。

　　綠色建筑屋面系統(tǒng)是綠色建筑的有機(jī)組成部分，具有提高建筑節(jié)能效果和緩解城市熱島效應(yīng)的明顯作用，綠色屋面系統(tǒng)技術(shù)涉及相關(guān)建筑材料、試驗(yàn)方法、建筑設(shè)計、施工、維護(hù)管理，以及評價體系、評價方法等方面，不僅適用于新建建筑，也適用于既有建筑的改造，具有廣泛的推廣前景。

　　種植屋面系統(tǒng)成為現(xiàn)代建筑發(fā)展趨勢

　　大規(guī)模的城市化開發(fā)，產(chǎn)生了城市熱島效應(yīng)，改變了自然的氣候環(huán)境。而抑制城市熱島效應(yīng)最有效的途徑是大面積綠化，但大城市建筑、街道擁擠，不可能提供大面積土地供城市綠化，大量裸露的建筑屋面為增加綠化種植面積帶來可能性。在許多國家和地區(qū)，由于對環(huán)保和溫室效應(yīng)的充分認(rèn)識，對局部小氣候的改善和現(xiàn)實(shí)生活中為緩解工作壓力而對居室的美觀和視覺要求，促成了種植屋面的出現(xiàn)和深入的研究，這樣就使得建筑種植綠化成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的必然趨勢。

　　種植屋面主要構(gòu)造為屋面板、保溫層、耐根穿刺防水層、蓄排水層、種植基質(zhì)和種植植被。種植屋面技術(shù)既可以用于平屋面，也可以用于坡屋面。

　　在建筑綠化中，屋頂綠化是最主要部分之一。種植綠化是生態(tài)建筑、綠化建筑的直接形式。種植屋面作用是多方面的，不僅僅是節(jié)能，更能改善生態(tài)環(huán)境，其作用是綜合性的。

　　種植屋面一是可以改變環(huán)境景觀，種植屋面可以創(chuàng)造一個美好的活動環(huán)境，使人更加親近自然、溶于自然，更加心情愉悅；二是由于植物的折射、發(fā)散、吸收的作用，可以起到降低噪音的作用；三是植物的葉片莖可起到吸收塵埃顆粒的作用，由于種植植物的光合作用，可以減少粉塵的活動，吸收CO2，排出氧氣，是治理PM2.5等城市空氣污染的重要手段之一；四是種植屋面對高低溫氣候環(huán)境都有很好的調(diào)節(jié)作用，可抑制城市熱島效應(yīng)；五是在夏天，種植屋面起到了隔熱降溫作用，在冬天，起到了保溫的效果，提高建筑頂層居住舒適性；六是種植屋面也可保持晝夜溫差均衡，所以種植屋面可以避免因溫度應(yīng)力引起的屋面構(gòu)造開裂損壞，因而也提高了屋面的防水層的效能和屋面系統(tǒng)的耐久性；七是由于種植屋面大幅度提高了建筑的隔熱保溫效果，因而節(jié)約了能源消耗；八是種植屋面中由于植物和種植土對雨水的截留和蒸發(fā)作用，使種植屋面的雨水排放量明顯減少和延遲。

　　在我國，種植屋面除了在干旱少雨地區(qū)外，大部分地區(qū)都適用，可供選擇的鄉(xiāng)土植物種類繁多。作為綠色建筑的技術(shù)之一，其涉及GB50378《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用等方面。如合理設(shè)置綠化用地、場地內(nèi)環(huán)境噪聲、緩解城市熱島效應(yīng)、充分利用場地空間合理設(shè)置綠色雨水基礎(chǔ)設(shè)施、合理選擇綠化方式，合理配置綠化植物、合理規(guī)劃地表與屋面雨水徑流，對場地雨水實(shí)施徑流總量控制、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、綠化灌溉采用高效節(jié)水灌溉方式、盡可能多地使用可再利用建筑材料、使用以廢棄物為原料生產(chǎn)的建筑材料、使用推薦的新材料等方面都有得分點(diǎn)。同樣，種植屋面在LEED評級中也有明顯的加分點(diǎn)。

　　種植屋面涉及到建筑安全性，其關(guān)鍵技術(shù)為建筑構(gòu)造中必須具有耐根穿刺防水層，我國2007年已經(jīng)建立了防水材料耐根穿刺性能檢測中心，通過兩年溫室種植試驗(yàn)，來評價其耐根穿刺性能。

　　目前我國已經(jīng)建立了種植屋面系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法、工程技術(shù)規(guī)范，國家和地方也出臺了一些推廣政策。

　　光伏建筑一體化屋面系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能

　　隨著能源危機(jī)和全球氣候環(huán)境變化的影響，促進(jìn)了可再生能源發(fā)展，太陽能發(fā)電是無污染的取之不盡的的來源。隨著政府對清潔和可再生能源政策的支持，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。在光伏建筑一體化BIPV中，屋面無疑是建筑中最適宜安裝太陽能電池組件的建筑部位?，F(xiàn)在常見的光伏建筑是光伏屋面形式，即將光伏系統(tǒng)設(shè)置在建筑物的屋頂。在整個光伏建筑中，光伏屋面發(fā)電量約占75%，因?yàn)樵诮ㄖ?，屋面有更多的受光面積，同時也便于安裝。

　　我國目前的屋頂太陽能主要是安裝式BAPV，大量采用玻璃基板的單晶硅和多晶硅電池組件。采用支架安裝在屋面，并非真正實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化，BAPV只適用于小跨度的混凝土結(jié)構(gòu)建筑屋面。

　　光伏建筑一體化BIPV是太陽能屋面的發(fā)展方向。柔性基板的薄膜太陽能光伏電池組件可能是首選材料。

　　柔性薄膜電池能夠與建筑的屋面完全貼合，安裝時屋面無穿孔，不會破壞原有屋面結(jié)構(gòu)，不影響屋面的安全和使用功能。這樣既可以做建材，又可以發(fā)電，進(jìn)一步降低了光伏發(fā)電的成本，也可以直接用電池組件做建筑材料。如將光伏電池組件封裝到瓦狀的電池板中，用來做光伏瓦，將薄膜電池與防水卷材結(jié)合作為光伏卷材，可以實(shí)現(xiàn)光伏和建筑更深層次的結(jié)合。光伏發(fā)電與建筑物結(jié)合不會給居民帶來任何不便，人們都比較樂意接受。另外，光伏與建筑相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)發(fā)出的電力自發(fā)自用或分布式上網(wǎng)，不用額外架設(shè)遠(yuǎn)程輸電線路，可減少輸電線路的投資和損失，實(shí)現(xiàn)低能耗或零能耗建筑。作為分布式屋面光伏電站需要選擇大型工業(yè)廠房，其大部分為大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋面，無法承受晶體硅電池及玻璃基板的重量，這方面柔性薄膜電池具有先天性的優(yōu)勢。

　　太陽能光伏建筑一體化屋面系統(tǒng)具有很多持點(diǎn)：源源不絕的綠色能源，不會污染環(huán)境；光伏陣列一般安裝在閑置的屋面上，不占用土地；用電高峰的夏天，也是日照量最大、光伏系統(tǒng)發(fā)電量最多的時期，對電網(wǎng)可以起到調(diào)峰作用；采用分布式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，不需要配備蓄電池，既節(jié)省投資，又不受蓄電池污染環(huán)境的限制，建筑本身可以充分消化光伏系統(tǒng)所發(fā)出的電力；光伏陣列吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，大大降低了室外綜合溫度，減少了屋面?zhèn)鳠岷褪覂?nèi)空調(diào)冷負(fù)荷，可以起到建筑節(jié)能作用；光伏卷材利用了薄膜電池的特性，將光伏發(fā)電和卷材防水結(jié)合在一起，無需增加任何措施，可以用于任何屋面。不需要額外的支撐系統(tǒng)，重量輕，僅為玻璃基板太陽能電池組件的1/5~1/10。不占空間，整體性好，降低了安裝成本。

　　光伏建筑屋面一體化系統(tǒng)適用于我國大部分地區(qū)的屋面，包括既有屋面的改造。當(dāng)然，光伏屋面也可以和種植屋面相結(jié)合運(yùn)用。我國目前正在開發(fā)相關(guān)的產(chǎn)品，工程技術(shù)規(guī)范也在逐步建立。

　　單層屋面系統(tǒng)方便、快捷、造價低

　　單層屋面系統(tǒng)是指使用單層TPO、PVC、EPDM等防水卷材外露使用，用機(jī)械固定或滿粘或空鋪壓頂方式施工防水卷材的屋面系統(tǒng)，通常是防水保溫一體化施工。

　　單層屋面的主要構(gòu)造為屋面板、保溫層和單層防水卷材層，構(gòu)造簡單，主要用于大跨度輕型屋面，體現(xiàn)了重量輕、節(jié)能、環(huán)保和節(jié)約資源等優(yōu)勢。

　　相對于傳統(tǒng)的屋面構(gòu)造系統(tǒng)，具有明顯的特點(diǎn)：單層屋面系統(tǒng)施工方便，安全可靠，節(jié)能、防水功能完善，是一種節(jié)能環(huán)保的屋面系統(tǒng)；單層屋面除了常見的機(jī)械固定方式，還有兩種無穿孔機(jī)械固定方式，防水效果更好；屋面工程系統(tǒng)材料相容配套，易于設(shè)計施工；屋面工程系統(tǒng)承包，防水保溫施工一體化包括屋面基層以上的防水、隔熱保溫、防潮、隔氣、排水落水等屋面系統(tǒng)工程；減少屋面構(gòu)造層次，節(jié)約資源，提高工效，減少成本，體現(xiàn)節(jié)能減排；施工簡便，以機(jī)械固定為主，沒有明火作業(yè)，安全環(huán)保，節(jié)約能源；荷載輕，只有傳統(tǒng)構(gòu)造形式的1/4~1/10，可以大量減少圍護(hù)支撐材料，節(jié)省大量混凝土即節(jié)省大量礦石、煤，減少CO2排放用量，真正做到節(jié)材；工程責(zé)任分明，易于實(shí)施屋面工程質(zhì)量保證保險制度。

　　單層屋面系統(tǒng)技術(shù)廣泛用于工商業(yè)屋面和民用屋面，公共建筑，適應(yīng)范圍廣，施工方便快速，造價省。作為綠色建筑的技術(shù)之一，其涉及GB50378《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的：圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到節(jié)材效果，選用工廠化預(yù)制生產(chǎn)的建筑構(gòu)、配件，土建與裝修工程一體化設(shè)計，盡可能多地使用可再利用建筑材料、使用推薦的新材料等方面都有得分點(diǎn)。我國已經(jīng)建立了基本的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法、工程技術(shù)規(guī)范，便于大面積推廣。

　　熱反射屋面系統(tǒng)推廣價值高

　　熱反射屋面也稱冷屋面CoolRoof，是一種隔熱節(jié)能屋面。在美國，有冷屋面認(rèn)證體系，冷屋面在LEED綠色建筑評級中有加分。

　　屋面熱損失是建筑熱損失的重要組成部分之一，且嚴(yán)重影響建筑頂層室內(nèi)舒適性，在夏熱冬暖和溫和地區(qū)以及部分夏熱冬冷地區(qū)，夏季的空調(diào)能耗很高，占建筑能耗的70%以上，其中一個重要的方面是由屋面熱傳導(dǎo)引起的。

　　對于平屋面，熱反射屋面采用耐候性好的淺色熱反射高分子卷材，或在屋面材料表面涂刷隔熱反射涂料。在美國，平屋面熱反射屋面材料的反射率在75%~80%左右。對于坡屋面，采用具有熱反射功能的礦物顆粒制備的瀝青瓦等方式，其熱反射率也要求在25%~40%。熱反射屋面可以明顯降低屋面對陽光中熱量的吸收，可降低屋面溫度3~7℃，減少空調(diào)能耗20%~40%，提高建筑頂層居住者的熱舒適性，同時，可以抑制城市熱島效應(yīng)。

　　熱反射屋面的主要特點(diǎn)包括：

　　1.重量輕，屋面荷載增加少，具有熱反射功能的卷材沒有增加防水層的重量，涂覆熱反射涂料每平方米重量增加小于1kg。

　　2.施工周期短，不需要特殊處理，熱反射防水卷材和普通防水卷材一樣施工，未增加工序，熱反射涂料可以噴涂、滾涂等方式施工，快速便捷。

　　3.施工無污染，安全環(huán)保，熱反射卷材不添加對環(huán)境人體有害的物質(zhì)，熱反射涂料是環(huán)保安全的水乳型涂料。

　　4.節(jié)能效果好，熱反射屋面能夠有效降低屋面溫度，特別是平屋面，可以將熱反射回太空層，減少了城市熱島效應(yīng)。

　　5.防水層壽命長，熱反射材料降低了屋面防水層的溫度，延緩了防水材料老化。

　　6.熱反射屋面施工方便，荷載輕，既可以用于新建建筑，也可用于舊屋面改造。

　　熱反射屋面在我國廣泛的地區(qū)具有使用推廣價值，包括民用、工業(yè)和公共建筑的平屋面，村鎮(zhèn)建筑的坡屋面等類型。作為綠色建筑的技術(shù)之一，其涉及GB50378《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的：緩解城市熱島效應(yīng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、盡可能多地使用可再利用建筑材料、使用以廢棄物為原料生產(chǎn)的建筑材料、使用推薦的新材料等方面都有得分點(diǎn)。

　　對抑制城市熱島效應(yīng)，建筑屋面熱反射作用遠(yuǎn)比建筑非屋面熱反射作用的效能大，在LEED中對建筑屋面熱反射的加分遠(yuǎn)高于建筑非屋面熱反射的加分。

　　我國已經(jīng)制定了相關(guān)的試驗(yàn)方法及部分產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，還有一些耐久性評價方法需要研究。當(dāng)然，熱反射屋面的認(rèn)證也是重要環(huán)節(jié)。

　　通風(fēng)瓦屋面系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)節(jié)能好方法

　　通風(fēng)屋面是在瓦屋面中增加通風(fēng)和熱反射間層構(gòu)造，將瓦材與屋面板用掛瓦條隔開形成間層，從而大大減少瓦材直接熱傳導(dǎo)，再增設(shè)通風(fēng)檐口和通風(fēng)屋脊，在屋面板上增設(shè)具有熱反射功能的防水墊層，將瓦材的輻射熱通過熱反射防水墊層反射到間層，通過熱空氣的自然對流，將屋面間層中的熱空氣排出，降低屋面板的溫度，從而降低建筑頂層室內(nèi)的溫度。

　　該系統(tǒng)僅在普通坡屋面中增加掛瓦條通風(fēng)檐口和通風(fēng)屋脊，在墊層中采用隔熱反射墊層，形成空氣間層。系統(tǒng)安全、環(huán)保，節(jié)能效果好，成本低，建筑頂層室內(nèi)降溫可達(dá)2~4℃，降低空調(diào)能耗可達(dá)10%~20%。

　　通風(fēng)瓦屋面的主要特點(diǎn)為：重量輕，屋面荷載少，將瓦干掛在掛瓦條上，大量減少水泥砂漿等膠結(jié)材料；隔熱墊層重量輕，小于0.5kg/m2。某些屋面構(gòu)造可采用雙面熱反射墊層，上面反射屋面瓦材的輻射熱，下面反射室內(nèi)空調(diào)制冷的輻射熱，節(jié)能效果倍增；施工周期短，不增加工序，不需要特殊處理，增加的附加部件少，主要是檐口和屋脊配件；施工無污染，安全環(huán)保，所有的材料都是無土干作業(yè)；節(jié)能效果好，通過構(gòu)造節(jié)能降低了屋面溫度。

　　通風(fēng)屋面綠色系統(tǒng)技術(shù)主要適用于炎熱和夏熱冬暖地區(qū)的瓦屋面系統(tǒng)中。作為綠色建筑的技術(shù)之一，其涉及GB50378《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到節(jié)材效果。目前我國已經(jīng)制定相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工程技術(shù)規(guī)范。

來源：新浪地產(chǎn)　　作者：朱冬青 朱志遠(yuǎn)

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