41屋面建筑节能课程1

建筑节能技术江苏建筑职业技术学院

主讲教师张洪波学习单元四建筑屋面楼/地面节能技术

屋面节能概述喷涂聚氨酯硬泡屋面保温隔热技术泡沫混凝土屋面保温技术其他屋面保温隔热技术楼/地面的节能设计楼/地面保温隔热层施工技术

屋面楼/地面节能验收项目学习单元四建筑屋面楼/地面节能技术

第一讲屋面节能概述

学习单元四建筑屋面楼/地面节能技术主要内容1屋面保温隔热的特点2屋面隔热层类型3

屋面保温隔热材料4屋面的结构形式和提高保温隔热的措施5屋面保温隔热层设计要求和热工计算1屋面保温隔热的特点

1）第五立面屋面是建筑物围护结构的重要部位，是表现建筑体型和外观形象的重要元素对建筑物的整体效果具有较大影响。因此屋面被称为第五立面

。在多层住宅建筑中，屋面的能耗约占建筑总能耗的

5%～10%占顶层楼能耗的40%以上。是建筑节能需要进行处理的首要对象。从所受到的自然气候条件来说，屋面的保温隔热比墙体有着更为苛刻的要求。（屋面对防水的要求和屋面所能受到的最高、最低温度和温度骤变以及防水层的布置等），都是需要考虑的问题。

2）与墙面保温隔热的区别（1）保温和隔热的概念有明显区别

屋面的保温和隔热的概念有时会完全分开。墙面虽然也存在着这样的概念，但通常还是互相联系的，即墙面的保温隔热层在能够提供保温的同时，往往也同时能够提供隔热的功能，尤其是外墙外保温更是如此。

2）与墙面保温隔热的区别（1）保温和隔热的概念有明显区别

而屋面则不同，虽然应用于北方寒冷和严寒地区的保温隔热屋面也能够同时起到保温隔热的作用，但对于应用于南方夏热冬暖地区的隔热屋面，例如架空、蓄水、种植等隔热屋面来说，则只能够起到隔热作用，而基本上没有保温效果。因而，对于屋面工程来说，保温和隔热的概念区别明显。

（2）隔热处理方式不同

在南方夏热冬暖地区，对于有些方式的屋面的隔热处理，是只能够针对屋面这种结构特征进行的，这些隔热措施根本不可能应用于墙面，例如架空、蓄水、种植等隔热屋面等，与墙面在提供隔热作用的同时，也能够起到保温作用截然不同。（3）保温隔热层细部处理有根本差别

屋面保温隔热层的细部处理涉及的多是管道女儿墙、排水口等，而墙面保温隔热层的细部处理所涉及的往往是门窗洞口、阴阳角和很少量的穿墙管道等，二者的细部处理有着根本区别，所需要采用的措施和技术也根本不同。（4）屋面的保温隔热层与防水层关系密切并互相影响

从结构顺序来说，屋面的保温隔热层有两种构造方式，一是处于防水层的上面，一是置放于防水层的下面。但不管处于什么样的结构，屋面的保温隔热层与防水层都存在着密切关系并互相影响。即后施工的结构层影响着先施工的结构层

如果屋面的保温隔热层处于防水层的上方则在施工保温隔热层时，其施工作业对其下面的防水层会产生直接影响。因而，施工注意事项或者操作细则都对此做出规定或者提示，以免造成损害。国家标准《屋面工程技术规范GB50345-2012中规定“保温层设置在防水层上部时，保温层的上面应作保护层；保温层设在防水层下部时，保温层的上面应做找平层”。传统式屋面和倒置式屋面倒置式屋面2屋面隔热层类型

1）倒置屋面与传统屋面比较倒置屋面保护下的防水层传统屋面暴露出的防水层防水层在隔热保温板的保护下，可避免阳光的直接辐射，并保持在接近于室内环境的较低温度状态。防水层暴露在阳光的辐射之下，其表面温度可达70℃至更高隔热保温板保护防水层免受室外昼夜温差变和冬夏季的温度影响。由于防水层暴露在温度变化相当大的环境之中，会经常收缩及膨胀，其使用年限也相对被缩短。隔热保温板可以阻挡阳光中的紫外线，防水层免受到照射。防水层暴露在紫外线照射之下，像其它材料一样易于老化。即使受到机械性的破坏（例如石块碰撞，工人在施工和维修中行走时），隔热保温板的保护，防水层不会受破坏。防水层易受到施工中和施工完成后的机械性破损，有时候施工期间往来和手推车的碾压也会直接损坏防水层。防水层在接近于室温的恒定环境下，不易结露。防水层暴露在冬季的低温状态下并停止湿气扩散，因此极易出现冷藏并缩短了防水层的使用寿命。2）架空通风屋面

架空屋面是采用隔热制品覆盖在屋面防水层上并架设一定高度的空间，在屋顶设置通风间层，一方面利用通风间层的外层遮挡阳光，避免太阳辐射热直接作用在围护结构上另一方面利用风压和热压的作用，尤其是自然通风，带走进入夹层中的热量，起到隔热作用。据实测，设置合理的屋面架空隔热板构造可使屋顶内表面的平均温度降低4.5～5.5℃。2）架空通风屋面结构层上面设置架空通风层2）架空通风屋面架空屋面2）架空通风屋面3）种植屋面3）种植屋面斜屋面木框防滑铁丝网防滑

3）种植屋面夏季绿化屋面与普通隔热屋面比较，表面温度平均要低6.3℃，屋面下的室内温度相比要低2.6℃因此，屋顶绿化作为夏季隔热有着显著效果，可以节省大量空调用电量。对于屋面冬季保温，采用轻质种植土根据栽培养护的要求将屋顶绿化分成三种普遍类型精细式（中关村广场）

粗放式（欧洲的斜屋顶）半精细（清华节能楼）3）种植屋面

德国作为最先开发屋顶绿化技术的国家，在新技术研究方面处于世界领先的地位。到2007年，德国的屋顶绿化率达到80%左右，是全世界屋顶绿化做得最好国家。欧美其它国家如英国、瑞士、法国、挪威、美国等也都非常重视屋顶绿化，并获得了很好的效果。日本政府特别鼓励建造屋顶绿化建筑。东京规定新建建筑物占地面积超过1000平方米者，屋顶必须有20％为绿色植物覆盖，否则要被予以罚款。3）种植屋面日本·筑波“茅草屋”德国的坡屋顶植被屋面3）种植屋面芝加哥市政厅的绿色屋顶创业大厦科委15层东平台植被屋面4）蓄水屋面蓄水屋面就是在刚性防水屋面上蓄一定高度的水，起到隔热作用的屋面。原理：在太阳辐射和室外气温的综合作用下，水能吸收大量的热而由液体蒸发为气体从而将热量散发到空气中，减少了屋盖吸收的热能，起到隔热的作用。此外，水面还能够反射阳光，减少阳光辐射对屋面的热作用.水层在冬季还有一定的保温作用。蓄水屋面即可隔热又可保温，还能保护防水层，延长防水材料的寿命。一般水深50mm即可满足理论要求，但实际使用中以150～200mm为适宜深度。为了保证屋面蓄水深度均匀蓄水屋面的坡度不可以大于0.5%。4）蓄水屋面开敞式蓄水屋顶、刚性防水屋面夏季热量传导示意图4）蓄水屋面苏州大学炳麟图书馆蓄水屋面

5）金属节能屋面采用金属板材作为屋盖材料，将结构层和防水层合二为一的屋盖形式，是现代公共建筑中一种新型的屋面维护体系。种类：锌板、镀铝锌板、铝合金板、铝镁合金板、

钛合金板、不锈钢板等特点：吸音，防潮，保温隔热，隔音，质轻，强度高，耐腐蚀，寿命可达50年，可

消化温度变化带来的屋面变形的明显特点和巨大优势。

5）金属节能屋面6）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。6）浅色坡屋面1）屋面保温隔热材料的种类

种类主要有板块类和现场施工类两大类（1）板块类保温隔热材料主要有聚苯乙烯泡沫塑料板、泡沫玻璃、加气混凝土类、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石和水泥聚苯泡沫塑料板等类别；（2）现场施工类的保温隔热材料主要有现喷硬质聚氨酯泡沫塑料、现浇水泥聚苯颗粒保温层等。3

屋面保温隔热材料种类材料类别产品举例性能特征概述板块类聚苯乙烯泡沫塑料板挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料板；模塑型聚苯乙烯泡沫塑料板是有机保温材料，这类材料具有极好的保温隔热性能，其导热系数一般为0.030〜0.045W/(m.K)；且吸水率很低（挤塑型<1-5%；模塑型<6.0%)和强度相对很高（压缩强度>0.25MPa;抗拉强度>0.lOMPa)泡沫玻璃泡沫玻璃板是无机保温材料，具有很好的保温隔热性能，其导热系数一般<0.062W/(m-K)；几乎不吸水（吸水率<0.5%)，耐化学腐蚀，抗压强度高，变形小，耐久性好成本相对较髙加气混凝土类各种加气混凝土砌块或板材是无机保温材料，具有适当的保温隔热性能，其导热系数一般在0.1〜0.2W/(m.K)范围；较高的结构强度（抗压强度>2.OMPa),但吸水率很高，是该类材料长久存在的性能缺陷膨胀珍珠岩、膨胀蛭石水泥膨胀珍珠岩板、水泥膨胀蛭石板、沥青膨胀珍珠岩板、沥青膨胀蛭石板、水玻璃膨胀珍珠岩板、水玻璃膨胀蛭石板等是传统使用的无机类屋面保温隔热材料，保温隔热性能因产品不同而异，其导热系数一般<0.087W/(m-K);产品特性因种类不同相差很大：水泥基膨胀珍珠岩、膨胀蛭石板的吸水率高，是该类材料长久存在的性能缺陷；沥青基膨胀珍珠岩、膨胀蛭石板的产品成本高，应用量很小；水玻璃基膨胀珍珠岩、膨胀蛭石板几乎不吸水，保温性能也很好种类材料类别产品举例性能特征概述现场浇注施工类废聚苯泡沫板水泥废聚苯泡沫塑料板等是近年来研制的新型保温隔热材料，保温隔热性能、吸水率和体积稳定性等均优于膨胀珍珠岩以及膨胀蛭石制品，并且能够大量的利用废弃的泡沫塑料和粉煤灰，有利于环保和节约资源聚氨酯现喷硬质聚氨酯泡沫塑料具有很好的保温隔热性能，其导热系数一般<0.027W/(m-K)；吸水率低（吸水率<3.0%);能够形成整体无缝的保温隔热层，在产生保温隔热效果的同时具有防水性能，是目前性能优异的保温隔热材料，尤其适用于屋面工程，而且施工方便，但成本较高聚苯颗粒现浇粉煤灰水泥聚苯颗粒保温层、现浇发泡水泥聚苯颗粒保温层等具有适当的保温隔热性能，其导热系数一般<0.06W/(tn•K)；吸水率因浇注施工时采用的配方不同，差别很大；能够形成整体无缝的保温隔热层；能够大量的利用废弃的泡沫塑料，有利于环保和节约资源，成本低泡沫混凝土现浇水泥泡沫混凝土屋面保温层系水泥基无机材料，具有抗老化性能好，抗压强度高，防火、耐高温、体积稳定以及整体性好等特征，但吸水率髙，吸水后保温性能变差。泡沫混凝土的干密度为400〜800kg/m3;导热系数0.09〜0.21W/(m*K)；吸水率23%其他现浇膨胀珍珠岩保温隔热层、膨胀蛭石保温隔热层等具有一定的保温隔热性能（由于现场施工的质量控制上的差异，其导热系数一般比其相应制品的髙）；曾是我国使用的主要屋面保温隔热层，但由于吸水率大和新材料的引入，现在的应用已经很少1）屋面的结构形式：

常见的屋面有平屋面和坡屋面，对于坡度较大的屋面，保温层应采取防滑措施；对于平屋面，当使用吸湿性较大的保温材料作为封闭式保温层时，宜采用排气屋面。

排气屋面就屋面的应用功能来说，通常分为上人屋面与非上人屋面。这两种不同的屋面对保温隔热材料和保温隔热层构造的要求有很大差别。前者要求保温隔热材料和保温隔热层构造均需要具有较高的强度，同时需要给予特殊的结构处理等。4屋面的结构形式和

提高保温隔热的措施2）提高屋面保温隔热的措施

降低屋面热量的损耗，是降低建筑总体热量损耗的重要环节。要真正实现建筑节能达到50%，并逐步过渡到65%的要求，除了对墙体，外门窗必须采取有效的保温措施外，还必须对屋面采取必要的保温隔热措施（1）选用热导率小、重量轻、强度高的新型保温

材料（2）增加保温层的厚度，使建筑物整体达到节能

50%、65%的目标（3）做好防水层，降低保温层内的含水率，渗漏水是屋面工程的通病（4）采用吸水率低的保温材料，屋面保温工程宜选用一些吸水率低的保温材料（5）设置排气屋面（6）采用生态型的节能屋面1）根据国家标准《屋面工程技术规范》（GB50345—2004)的规定（1）保温隔热屋面的类型和构造设计，应根据建筑物的使用功能，屋面的结构形式、环境气候条件、防水处理方法和施工条件等因素，经技术经济比较确定（2）保温层厚度设计应根据所在地区按照现行建筑节能设计标准计算确定5屋面保温隔热层

设计要求和热工计算举例（3）保温层的构造应符合下列规定：①保温层设置在防水层上部时，保温层的上面应做保护层②保温层设置在防水层下部时，保温层的上面应做找平层③屋面坡度较大时，保温层应采取防滑措施④吸湿性保温材料不宜用于封闭式保温层当需要采用时宜采用排气屋面。

a找平层设置的分隔缝可兼作排气道，铺贴卷材时宜采用空铺法、点粘法、条粘法。b排气道应纵横贯通，并同与大气连通的排气管相通排气管可设在檐口下或屋面排气道交叉处。c排气道应纵横设置，间距宜为6m，屋面面积每36m2宜设置一个排气孔，排气孔应做防水处理d在保温层下也可铺设带支点的塑料板通过空腔层排水排气

排气屋面⑤倒置式屋面的设计应符合下列规定：a倒置式屋面的坡度不宜大于3%;b倒置式屋面的保温层应采用吸水率低的且长期浸水不腐烂的保温材料；c保温层可采用干铺或者粘贴板类保温材料，也可采用现喷硬质聚氨酯泡沫塑料；d保温层的上面采用卵石保护层时，保护层与保温层之间应铺设隔离层；e现喷硬质聚氨酯泡沫塑料与涂料保护层之间应具有相容性；f倒置式屋面的檐沟、水落口等部位，应采用现浇混凝土或砖砌堵头。

2)屋面热工计算举例

按照建筑节能的要求，根据当地气候条件和建筑物屋面的构造型式，在正确进行屋面热工计算的基础上，经过技术经济比较，进行合理的屋面保温层的设计。进行屋面保温层设计时，首先要通过综合比较，选定保温材料，确定保温层厚度。

以常见的屋面构造作法为例，即室内水泥石灰砂浆面层（20mm厚）—现浇钢筋混凝土板(100mm厚）—焦渣找坡层（平均70mm厚）—保温层—水泥砂浆找平层（20mm厚）-防水层。选用无机类保温材料时，保温层厚度和屋面总热阻R、传热系数K，见表2选用有机类保温材料时，保温层厚度和屋面总热阻R、传热系数K，见表3

无机类保温材料屋面热工计算指标举例表2保温层厚度(mm)水泥膨胀珍珠岩板水泥膨胀蛭石板总热阻R传热系数K总热阻R传热系数K[(m2•K)/W][W/(m2•K)][(m2.K)/W][W/(m2•K)]801.2900.775——951.4280.700——1101.5650.639——1251.7030.5871.2580.7951602.2050.4941.45550.687200——1.6810.5952202.5770.388——260——2.0190.495有机类保温材料屋面热工计算指标举例表3保温层厚度(mm)模塑聚苯板（EPS)挤塑聚苯板（XPS)硬泡聚氨酯总热阻R[(m2•K)/W]传热系数Ko[W/(m2•K)]总热阻R[(m2•K)/W]传热系数K0[W/(m2•K)]总热阻R[(m2•K)/W]传热系数K0[W/(m2•K)]25——1.3120.7621.3260.75430——1.4630.6831.4800.67635