建筑能耗在我國(guó)總能耗中所占的比例是很大的，約為25%-40%.與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有相當(dāng)大的差距，例如，我國(guó)絕大多數(shù)采暖地區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱功能性都比氣候相近的發(fā)達(dá)國(guó)家要差許多，外墻傳熱系數(shù)為他們的3.5-4.5倍，外窗為2-3倍，屋面為3-6倍；而且單位建筑面積的能耗還很高，能源利用率還很低，僅為28%，歐美平均近50%，日本為57%.但是我國(guó)的可利用能源是極為有限的，這已經(jīng)引起了我國(guó)的高度重視。提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能是降低建筑能耗的關(guān)鍵。屋頂作為一種建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)所造成的室內(nèi)外溫差傳熱耗熱量，大于任何一面外墻或地面的耗熱量。華中大部分地區(qū)屬濕熱性氣候，全年氣溫變化幅度大，干濕交變頻繁。如武漢市區(qū)年絕對(duì)與最低溫差近50℃，有時(shí)日溫差接近20℃，夏季日照時(shí)間長(zhǎng)，而且太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，通常水平屋面外表面的空氣綜合溫度達(dá)到60～80℃，頂層室內(nèi)溫度比其下層室內(nèi)溫度要高出2～4℃。因此，提高屋面的保溫隔熱性能，對(duì)提高抵抗夏季室外熱作用的能力尤其重要，這也是減少空調(diào)耗能，改善室內(nèi)熱環(huán)境的一個(gè)重要措施。在多層建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，屋頂所占面積較小，能耗約占總能耗的8%-10%.據(jù)測(cè)算，每降低，空調(diào)減少能耗10％，而人體的舒適性會(huì)大大提高。因此，加強(qiáng)屋頂保溫節(jié)能對(duì)建筑造價(jià)影響不大，節(jié)能效益卻很明顯。本文就屋面節(jié)能方面的技術(shù)進(jìn)行了初步的理論探討，期望能對(duì)工程設(shè)計(jì)起到某種參考作用。
1、倒置式屋面
倒置式屋面是與傳統(tǒng)屋面相對(duì)而言的。所謂倒置式屋面，就是將傳統(tǒng)屋面構(gòu)造中的保溫層與防水層顛倒，把保溫層放在防水層的上面。倒置式屋面的定義中，特別強(qiáng)調(diào)了“憎水性”保溫材料，工程中常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠巖、水泥蛭石、礦棉巖棉等都是非憎水性的，這類保溫材料如果吸濕后，其導(dǎo)熱系數(shù)將陡增，所以才出現(xiàn)了普通保溫屋面中需在保溫層上做防水層，在保溫層下做隔氣層，從而增加了造價(jià)，使構(gòu)造復(fù)雜化。其次，防水材料暴露于最上層，加速其老化，縮短了防水層的使用壽命，故應(yīng)在防水層上加做保護(hù)層，這又將增加額外的投資。再次，對(duì)于封閉式保溫層而言，施工中因受天氣、工期等影響，很難做到其含水率相當(dāng)于自然風(fēng)干狀態(tài)下的含水率：如因保溫層和找平層干燥困難而采用排汽屋面的話，則由于屋面上伸出大量排汽孔，不僅影響屋面使用和觀瞻，而且人為地破壞了防水層的整體性，排汽孔上防雨蓋又常常容易碰踢脫落，反而使雨水灌入孔內(nèi)。倒置式屋面與普通保溫屋面的比較如下表，由表可知，倒置式屋面的優(yōu)越性顯而易見(jiàn)。
節(jié)能屋面優(yōu)劣比較表
性能\工法
USD屋面（XPS） BUR屋面 水泥珍珠巖屋面
保溫隔熱性 極佳 視選用材料 高厚度才能達(dá)到XPS的標(biāo)準(zhǔn)
施工方便性 施工簡(jiǎn)易、質(zhì)輕好搬、易切割、施工期短、成本無(wú)形中降低 需考慮防水層的施工與防水材料的選用，要配合絕熱材增加施工麻煩 施工困難、搬運(yùn)慢且需要做隔氣層與排氣孔，施工期長(zhǎng)，成本無(wú)形中增加
屋頂結(jié)構(gòu)負(fù)荷 極?。?0kg/m3） 視選用材料 極大（400kg/m3）
老化性 幾乎不老化，可以說(shuō)與建筑物同壽無(wú)翻修問(wèn)題 防水層一旦破裂，絕熱材可能也會(huì)老化分解 一旦受潮就開始有老化分解現(xiàn)象,時(shí)候一到就要翻修
排氣孔隔氣層 不需要 某些情況需要，如室內(nèi)是潮濕環(huán)境 一旦受潮就開始有老化分解現(xiàn)象,時(shí)候一到就要翻修
屋頂使用性 屋頂可再利用，如花園 高 因有隔氣層再利用性低與不便
施工氣候性 無(wú)特別要求甚至雨天也可施工 需晴天 需好天氣
施工隊(duì)專業(yè)性 不需專業(yè)訓(xùn)練施工極為簡(jiǎn)易人人都會(huì) 因在防水層下方先選用材料決定施工難易 施工人員需訓(xùn)練過(guò)
防水層日后維修性 方便只要移開XPS即可 一旦修補(bǔ)可能連絕熱層都一齊傷損 不易
注：USD工法——將絕熱層放在防水層上方的工法。（UP—SIDEDOWN）
BUR工法——將絕熱層放在防水層下方的傳統(tǒng)工法。
XPS——擠塑式聚苯乙烯保溫板
2、屋面綠化
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的高速發(fā)展和建筑面積的急劇增加，建筑能耗將更加巨大，“城市熱島”現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。城市建筑實(shí)行屋面綠化，可以大幅度降低建筑能耗、減少溫室氣體的排放，同時(shí)可增加城市綠地面積、美化城市、改善城市氣候環(huán)境。
2.1屋面綠化的保溫隔熱性能
當(dāng)平屋面上的找坡層平均厚100mm，再加上覆土厚度為80mm的屋面，其傳熱系數(shù)K<1.5W/m2.k，若覆土厚度大于200mm時(shí)，其傳熱系數(shù)K<1.0W/m2.k.夏季綠化屋面與普通隔熱屋面比較，表面溫度平均要低6.3℃，屋面下的室內(nèi)溫度相比要低2.6℃。因此，屋頂綠化作為夏季隔熱有著顯著效果，可以節(jié)省大量空調(diào)用電量。例如，上海夏季空調(diào)的負(fù)荷值1048萬(wàn)KVA（氣溫時(shí)），一般負(fù)荷600萬(wàn)KVA（11月份），而上海的發(fā)電能力約為800萬(wàn)KVA，電力谷峰差的缺口要靠外地輸入。提高建筑物的隔熱功能，可以節(jié)省電能耗20%.對(duì)于屋面冬季保溫，采用輕質(zhì)種植土，如80%的珍珠巖與20%的原土，再摻入營(yíng)養(yǎng)劑等，其密度小于650kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)取值為0.24W/m.k，基本覆土厚度為220mm，可計(jì)算出k值<1.由于我國(guó)地域廣闊，冬季溫度的差別很大，因此可結(jié)合各地的實(shí)際情況作不同的工藝處理。
2.2屋面綠化對(duì)周圍環(huán)境的影響
建筑屋頂綠化可明顯降低建筑物周圍環(huán)境溫度（0.5℃—4.0℃），而建筑物周圍環(huán)境的溫度每降低，建筑物內(nèi)部空調(diào)的容量可降低6%，對(duì)低層大面積的建筑物，由于屋面面積比墻面面積大，夏季從屋面進(jìn)入室內(nèi)的熱量占總圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱量的70%以上，綠化的屋面外表面溫度比不綠化的屋面外表面溫度（可達(dá)60℃以上）可低20℃以上。而且城市中心地區(qū)熱氣流上升時(shí)，能得到綠化地帶比較涼爽空氣流的自然補(bǔ)充，以調(diào)節(jié)城市氣候。種植屋面保溫效果很明顯。不論北方或南方都有保溫作用。特別干旱地區(qū)，入冬后草木枯死，土壤干燥，保溫性能更佳。保溫效果隨土層厚增加而增加。種植屋頂有很好的熱惰性，不隨大氣氣溫驟然升高或驟然下降而大幅波動(dòng)。冰島和斯堪的那維亞半島的種植屋面，已有百年歷史，證實(shí)上述情況。綠色植物可吸收周圍的熱量，其中大部分用于蒸發(fā)作用和光合作用，所以綠地溫度增加并不強(qiáng)烈，一般綠地中的地溫要比空曠廣場(chǎng)低10—17.8℃。另外屋面綠化可使城市中的灰塵降低40%左右；可吸收諸如SO2、HF、CL2、NH3等有害氣體；對(duì)噪聲有吸附作用，減噪量可達(dá)10分貝；綠色植物可殺滅空氣中散布著的各種細(xì)菌，使空氣新鮮清潔，增進(jìn)人體健康。
2.3綠化屋面的防水
不少人認(rèn)為屋頂綠化對(duì)抗?jié)B防漏不利，這是一種比較片面的看法。實(shí)際上土壤在吸水飽和后會(huì)自然形成一層憎水膜，可起到滯阻水的作用，從這個(gè)角度看對(duì)防水有利。并且覆土種植后，可以起到保護(hù)作用：使屋面免受夏季陽(yáng)光的曝曬、烘烤而顯著降低溫度，這對(duì)剛性防水層避免干縮開裂、緩解屋面震動(dòng)影響，柔性防水層和涂膜防水層減緩老化、延長(zhǎng)壽命十分有利。當(dāng)然也有不利影響：當(dāng)澆灌植物用的水肥呈一定的酸堿性時(shí)，會(huì)對(duì)屋面防水層產(chǎn)生腐蝕作用，從而降低屋面防水性能?？朔霓k法是：在原防水層上加抹一層厚1.5—2.0cm的火山灰硅酸鹽水泥砂漿后再覆土種植。同普通硅酸鹽水泥砂漿相比，火山灰硅酸鹽水泥砂漿具有耐水性、耐腐蝕性、抗?jié)B性好及喜濕潤(rùn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，平常多用于液體池壁的防水上。將它用于屋頂覆土層下的防水處理，正好物盡其用，恰到好處。在它與覆土層的共同作用下，屋頂?shù)姆浪Ч麑⒏语@著。
2.4綠化屋面的荷重及植被
屋頂綠化與地面綠化的一個(gè)重要區(qū)別就是種植層荷重限制。應(yīng)根據(jù)屋頂?shù)牟煌芍匾约爸参锱渲靡螅贫ǔ龇N植層高度。種植土宜采用輕質(zhì)材料（如珍珠巖、蛭石、草炭腐殖土等）。種植層容器材料也可采用竹、木、工程塑料、ＰＶＣ等以減輕荷重。若屋頂覆土厚度超過(guò)允許值時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致屋頂鋼筋砼板產(chǎn)生塑性變形裂縫，從而造成滲漏。所以必須嚴(yán)格按照前面所述，確定覆土層厚度。由于層頂綠化的特殊性，種植層厚度的限制，植物配植以淺根系的多年生草本、匍匐類、矮生灌木植物為宜。要求耐熱、抗風(fēng)、耐旱、耐貧瘠，如彩葉草、三色堇、假連翹、鴨跖草、麥冬草等。
屋面綠化的造價(jià)為70——120元/m2，與普通隔熱屋面相似，從使用角度分析，改造一個(gè)上人活動(dòng)的綠化屋面每平方米只需增加100元左右?？傊?，屋面綠化的普及和實(shí)施是有利于環(huán)境、有利于城市、有利于居民的綜合性好事，應(yīng)積極推廣。
1、倒置式屋面
倒置式屋面是與傳統(tǒng)屋面相對(duì)而言的。所謂倒置式屋面，就是將傳統(tǒng)屋面構(gòu)造中的保溫層與防水層顛倒，把保溫層放在防水層的上面。倒置式屋面的定義中，特別強(qiáng)調(diào)了“憎水性”保溫材料，工程中常用的保溫材料如水泥膨脹珍珠巖、水泥蛭石、礦棉巖棉等都是非憎水性的，這類保溫材料如果吸濕后，其導(dǎo)熱系數(shù)將陡增，所以才出現(xiàn)了普通保溫屋面中需在保溫層上做防水層，在保溫層下做隔氣層，從而增加了造價(jià)，使構(gòu)造復(fù)雜化。其次，防水材料暴露于最上層，加速其老化，縮短了防水層的使用壽命，故應(yīng)在防水層上加做保護(hù)層，這又將增加額外的投資。再次，對(duì)于封閉式保溫層而言，施工中因受天氣、工期等影響，很難做到其含水率相當(dāng)于自然風(fēng)干狀態(tài)下的含水率：如因保溫層和找平層干燥困難而采用排汽屋面的話，則由于屋面上伸出大量排汽孔，不僅影響屋面使用和觀瞻，而且人為地破壞了防水層的整體性，排汽孔上防雨蓋又常常容易碰踢脫落，反而使雨水灌入孔內(nèi)。倒置式屋面與普通保溫屋面的比較如下表，由表可知，倒置式屋面的優(yōu)越性顯而易見(jiàn)。
節(jié)能屋面優(yōu)劣比較表
性能\工法
USD屋面（XPS） BUR屋面 水泥珍珠巖屋面
保溫隔熱性 極佳 視選用材料 高厚度才能達(dá)到XPS的標(biāo)準(zhǔn)
施工方便性 施工簡(jiǎn)易、質(zhì)輕好搬、易切割、施工期短、成本無(wú)形中降低 需考慮防水層的施工與防水材料的選用，要配合絕熱材增加施工麻煩 施工困難、搬運(yùn)慢且需要做隔氣層與排氣孔，施工期長(zhǎng)，成本無(wú)形中增加
屋頂結(jié)構(gòu)負(fù)荷 極?。?0kg/m3） 視選用材料 極大（400kg/m3）
老化性 幾乎不老化，可以說(shuō)與建筑物同壽無(wú)翻修問(wèn)題 防水層一旦破裂，絕熱材可能也會(huì)老化分解 一旦受潮就開始有老化分解現(xiàn)象,時(shí)候一到就要翻修
排氣孔隔氣層 不需要 某些情況需要，如室內(nèi)是潮濕環(huán)境 一旦受潮就開始有老化分解現(xiàn)象,時(shí)候一到就要翻修
屋頂使用性 屋頂可再利用，如花園 高 因有隔氣層再利用性低與不便
施工氣候性 無(wú)特別要求甚至雨天也可施工 需晴天 需好天氣
施工隊(duì)專業(yè)性 不需專業(yè)訓(xùn)練施工極為簡(jiǎn)易人人都會(huì) 因在防水層下方先選用材料決定施工難易 施工人員需訓(xùn)練過(guò)
防水層日后維修性 方便只要移開XPS即可 一旦修補(bǔ)可能連絕熱層都一齊傷損 不易
注：USD工法——將絕熱層放在防水層上方的工法。（UP—SIDEDOWN）
BUR工法——將絕熱層放在防水層下方的傳統(tǒng)工法。
XPS——擠塑式聚苯乙烯保溫板
2、屋面綠化
隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的高速發(fā)展和建筑面積的急劇增加，建筑能耗將更加巨大，“城市熱島”現(xiàn)象將更為嚴(yán)重。城市建筑實(shí)行屋面綠化，可以大幅度降低建筑能耗、減少溫室氣體的排放，同時(shí)可增加城市綠地面積、美化城市、改善城市氣候環(huán)境。
2.1屋面綠化的保溫隔熱性能
當(dāng)平屋面上的找坡層平均厚100mm，再加上覆土厚度為80mm的屋面，其傳熱系數(shù)K<1.5W/m2.k，若覆土厚度大于200mm時(shí)，其傳熱系數(shù)K<1.0W/m2.k.夏季綠化屋面與普通隔熱屋面比較，表面溫度平均要低6.3℃，屋面下的室內(nèi)溫度相比要低2.6℃。因此，屋頂綠化作為夏季隔熱有著顯著效果，可以節(jié)省大量空調(diào)用電量。例如，上海夏季空調(diào)的負(fù)荷值1048萬(wàn)KVA（氣溫時(shí)），一般負(fù)荷600萬(wàn)KVA（11月份），而上海的發(fā)電能力約為800萬(wàn)KVA，電力谷峰差的缺口要靠外地輸入。提高建筑物的隔熱功能，可以節(jié)省電能耗20%.對(duì)于屋面冬季保溫，采用輕質(zhì)種植土，如80%的珍珠巖與20%的原土，再摻入營(yíng)養(yǎng)劑等，其密度小于650kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)取值為0.24W/m.k，基本覆土厚度為220mm，可計(jì)算出k值<1.由于我國(guó)地域廣闊，冬季溫度的差別很大，因此可結(jié)合各地的實(shí)際情況作不同的工藝處理。
2.2屋面綠化對(duì)周圍環(huán)境的影響
建筑屋頂綠化可明顯降低建筑物周圍環(huán)境溫度（0.5℃—4.0℃），而建筑物周圍環(huán)境的溫度每降低，建筑物內(nèi)部空調(diào)的容量可降低6%，對(duì)低層大面積的建筑物，由于屋面面積比墻面面積大，夏季從屋面進(jìn)入室內(nèi)的熱量占總圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱量的70%以上，綠化的屋面外表面溫度比不綠化的屋面外表面溫度（可達(dá)60℃以上）可低20℃以上。而且城市中心地區(qū)熱氣流上升時(shí)，能得到綠化地帶比較涼爽空氣流的自然補(bǔ)充，以調(diào)節(jié)城市氣候。種植屋面保溫效果很明顯。不論北方或南方都有保溫作用。特別干旱地區(qū)，入冬后草木枯死，土壤干燥，保溫性能更佳。保溫效果隨土層厚增加而增加。種植屋頂有很好的熱惰性，不隨大氣氣溫驟然升高或驟然下降而大幅波動(dòng)。冰島和斯堪的那維亞半島的種植屋面，已有百年歷史，證實(shí)上述情況。綠色植物可吸收周圍的熱量，其中大部分用于蒸發(fā)作用和光合作用，所以綠地溫度增加并不強(qiáng)烈，一般綠地中的地溫要比空曠廣場(chǎng)低10—17.8℃。另外屋面綠化可使城市中的灰塵降低40%左右；可吸收諸如SO2、HF、CL2、NH3等有害氣體；對(duì)噪聲有吸附作用，減噪量可達(dá)10分貝；綠色植物可殺滅空氣中散布著的各種細(xì)菌，使空氣新鮮清潔，增進(jìn)人體健康。
2.3綠化屋面的防水
不少人認(rèn)為屋頂綠化對(duì)抗?jié)B防漏不利，這是一種比較片面的看法。實(shí)際上土壤在吸水飽和后會(huì)自然形成一層憎水膜，可起到滯阻水的作用，從這個(gè)角度看對(duì)防水有利。并且覆土種植后，可以起到保護(hù)作用：使屋面免受夏季陽(yáng)光的曝曬、烘烤而顯著降低溫度，這對(duì)剛性防水層避免干縮開裂、緩解屋面震動(dòng)影響，柔性防水層和涂膜防水層減緩老化、延長(zhǎng)壽命十分有利。當(dāng)然也有不利影響：當(dāng)澆灌植物用的水肥呈一定的酸堿性時(shí)，會(huì)對(duì)屋面防水層產(chǎn)生腐蝕作用，從而降低屋面防水性能?？朔霓k法是：在原防水層上加抹一層厚1.5—2.0cm的火山灰硅酸鹽水泥砂漿后再覆土種植。同普通硅酸鹽水泥砂漿相比，火山灰硅酸鹽水泥砂漿具有耐水性、耐腐蝕性、抗?jié)B性好及喜濕潤(rùn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，平常多用于液體池壁的防水上。將它用于屋頂覆土層下的防水處理，正好物盡其用，恰到好處。在它與覆土層的共同作用下，屋頂?shù)姆浪Ч麑⒏语@著。
2.4綠化屋面的荷重及植被
屋頂綠化與地面綠化的一個(gè)重要區(qū)別就是種植層荷重限制。應(yīng)根據(jù)屋頂?shù)牟煌芍匾约爸参锱渲靡螅贫ǔ龇N植層高度。種植土宜采用輕質(zhì)材料（如珍珠巖、蛭石、草炭腐殖土等）。種植層容器材料也可采用竹、木、工程塑料、ＰＶＣ等以減輕荷重。若屋頂覆土厚度超過(guò)允許值時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致屋頂鋼筋砼板產(chǎn)生塑性變形裂縫，從而造成滲漏。所以必須嚴(yán)格按照前面所述，確定覆土層厚度。由于層頂綠化的特殊性，種植層厚度的限制，植物配植以淺根系的多年生草本、匍匐類、矮生灌木植物為宜。要求耐熱、抗風(fēng)、耐旱、耐貧瘠，如彩葉草、三色堇、假連翹、鴨跖草、麥冬草等。
屋面綠化的造價(jià)為70——120元/m2，與普通隔熱屋面相似，從使用角度分析，改造一個(gè)上人活動(dòng)的綠化屋面每平方米只需增加100元左右?？傊?，屋面綠化的普及和實(shí)施是有利于環(huán)境、有利于城市、有利于居民的綜合性好事，應(yīng)積極推廣。