在夏季太阳辐射和室外气温的综合作用下，从屋盖传入室内的热量要比从墙体传入室内的热量多得多。在低层、多层建筑中，屋盖层房间占有很大比例，屋盖的隔热问题应予以认真考虑。我国南方地区的建筑屋面隔热尤为重要，应采取适当的构造措施解决屋盖的降温和隔热问题。
屋盖的隔热设计
屋盖隔热的基本原理是：减少直接作用于屋盖表面的太阳辐射热量。采用的主要构造做法是：屋盖通风隔热、屋盖蓄水隔热、屋盖种植隔热、屋盖反射阳光隔热等。
1.屋盖通风隔热
屋盖通风隔热就是在屋盖上设置架空通风间层，使其上层表面遮挡太阳辐射，同时利用风压和热压作用不断将间层中的热空气带走，使通过屋面板传入室内的热量大为减少，从而达到隔热降温的目的。通风间层的设置通常有两种方式：一种是在屋面上做架空通风隔热间层，另一种是利用吊顶棚内的空间做通风隔热间层。
（1）架空通风隔热间层。
架空通风隔热间层设于屋面防水层上，架空层内的空气可以自由流通，其隔热原理是：一方面，利用架空的面层遮挡直射阳光，另一方面，架空层内被加热的空气与室外冷空气产生对流，将架空层内的热量源源不断地排走，从而达到降低室内温度的目的。
架空通风隔热间层通常用砖、瓦、混凝土等材料及制品制作，如图5-43所示，其中最常用的是砖墩架空混凝土板（或大阶砖）通风层，如图5-43（a）所示。架空通风层的设计要点如下。
图5-43 架空通风隔热间层（单位：mm）
（a）架空混凝土板（或大阶砖）；（b）架空混凝土山形板；（c）架空钢丝网水泥折板
①架空屋面坡度不宜大于5%。
③为保证架空层内的空气流通顺畅，其周边应留设一定数量的通风孔，如图5-44（b）所示是将通风孔留设在对着风向的女儿墙上。如果在女儿墙上开孔会影响建筑立面造型，也可以在距女儿墙250mm的范围内不铺设架空板，让架空板周边开敞，以利空气对流。
④隔热板的支承物可以做成砖垄墙式的，如图5-44（a）所示，也可做成砖墩式的，如图5-44（b）所示。当架空层的通风孔能正对当地夏季主导风向时，采用前者可以提高架空层的通风效果，但当通风孔不能朝向夏季主导风向时，采用砖垄墙式的反而不利于通风。这时最好采用砖墩式，这种方式与风向无关，但通风效果不如前者。因为砖垄墙架空板通风是一种巷道式通风，只要正对主导风向，巷道内就易形成流速很大的对流风，散热效果好。砖墩式的对流风速则要小得多。
图5-44 通风桥与通风孔
（a）架空隔热层与通风桥；（b）架空隔热层与女儿墙通风孔
（2）顶棚通风隔热间层。
利用顶棚与屋面间的空间作通风隔热间层同样可以起到架空通风层的作用，如图5-45所示是几种常见的顶棚通风隔热屋面构造示意图，设计中应注意满足下列要求。
图5-45 顶棚通风隔热屋面构造示意图
（a）在外墙上设通风孔；（b）檐口及山墙通风孔；（c）外墙及天窗通风孔；（d）顶棚及天窗通风孔
①必须设置一定数量的通风孔，使顶棚内的空气能迅速对流。平屋盖的通风孔通常开设在外墙上，孔口饰以混凝土花格或其他装饰性构件，如图5-45（a）所示。坡屋盖的通风孔常设在挑檐顶棚处、檐口外墙处、山墙上部，如图5-45（b）、（c）所示。屋盖跨度较大时还可以在屋盖上开设天窗作为通风孔，以加强顶棚层内的通风，通风孔可根据具体情况设在顶棚或外墙上。有的地区则在屋盖上安放双层屋面板而形成通风隔热层，其中上层屋面板用来铺设防水层，下层屋面板则用作通风顶棚，通风层的四周仍须设通风孔。
②顶棚通风隔热间层应有足够的净空高度，应根据各综合因素所需高度加以确定，如通风孔自身的必需高度，屋面梁、屋架等结构的高度，设备管道占用的空间高度及供检修用的空间高度等。仅作通风隔热用的空间净高一般为500mm左右。
③通风孔须考虑防止雨水飘进，特别是无挑檐遮挡的外墙通风孔和天窗通风孔，应注意解决好飘雨问题。当通风孔尺寸较小（不大于300mm×300mm）时，只要将混凝土花格窗靠外墙的内边缘安装，利用较厚的外墙洞口即可挡住飘雨。当通风孔尺寸较大时，可以在洞口处设百叶窗挡雨，如图5-46所示。
图5-46 通风孔挡雨
（a）通风孔花格窗靠外墙内边缘安装；（b）通风孔用百叶窗挡雨
④应注意解决好屋面防水层的保护问题。与架空通风屋面相比，顶棚通风屋面的防水层由于暴露在大气中，缺少了架空层的遮挡，直射阳光会引起刚性防水层的变形开裂，还会使混凝土出现碳化现象。防水层的表面一旦碳化，内部的钢筋便会锈蚀。因此，炎热地区应在刚性防水屋面的防水层上涂上浅色涂料，既可用以反射阳光，又能防止混凝土碳化。
2.屋盖蓄水隔热
屋盖蓄水隔热利用平屋盖所蓄积的水层来达到屋盖隔热的目的，其原理为：在太阳辐射和室外气温的综合作用下，水因吸收大量的热由液体变为气体，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。水面还能反射阳光，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。此外，水层长期将防水层淹没，使混凝土防水层处于水的养护下，可以减少由于温度变化引起的开裂和防止混凝土的碳化，使沥青和嵌缝胶泥之类的防水材料在水层的保护下推迟老化时间，延长使用年限。
总的来说，蓄水屋面具有既能隔热又可保温，既能减少防水层的开裂又可延长其使用寿命等优点。在我国南方地区，蓄水屋面对建筑的防暑降温和提高屋面的防水质量能起到很好的作用。如果在水层中养殖一些水浮莲之类的水生植物，利用植物吸收阳光进行光合作用和叶片遮蔽阳光的特点，其隔热降温的效果将会更加理想。
蓄水屋面的构造设计主要应解决好以下几方面的问题。
（1）水层深度及屋面坡度。
过厚的水层会加大屋面荷载，过薄的水层在夏季又容易被晒干，不便于管理。从理论上讲，50mm深的水层可满足降温与保护防水层的要求，但实际比较适宜的水层深度为150～200mm。为保证屋面蓄水深度的均匀，蓄水层面的坡度不宜大于0.5%。
（2）防水层的做法。
蓄水屋面应采用刚性防水层或在卷材、涂膜防水层上再做刚性复合防水层，但蓄水屋面不宜在寒冷地区、地震地区和振动较大的建筑物上采用（当屋面防水等级为Ⅰ级、Ⅱ级时，不宜采用蓄水屋面）。刚性防水层应按规定做好分格缝，防水层做好后应及时养护，蓄水后不得断水。
（3）蓄水区的划分。
为了便于分区检修和避免水层产生过大的风浪，蓄水屋面应划分为若干蓄水区，每个蓄水区的边长不宜超过10m。
蓄水区间用混凝土做成分仓壁，壁上留过水孔，使各蓄水区的水层连通，如图5-47（a）、（b）所示。但在变形缝的两侧应设计成互不连通的蓄水区。当蓄水屋面的长度超过40m时，应做横向伸缩缝一道。分仓壁也可用M10水泥砂浆砌筑砖墙，顶部设置直径6mm或8mm的钢筋砖带。
图5-47 蓄水屋面做法（单位：mm）
（4）女儿墙与泛水。
蓄水屋面四周可做女儿墙并兼作蓄水池的仓壁。在女儿墙上应将屋面防水层延伸到墙面形成泛水，泛水的高度应高出溢水孔100mm。若从防水层面算起，泛水高度应加上水层深度，即250～300mm。
（5）溢水孔与泄水孔。
为避免暴雨时蓄水深度过大，应在蓄水池外壁上均匀布置若干溢水孔，通常每开间设一个，以使多余的雨水溢出屋面，为便于检修时排除蓄水，应在池壁根部设泄水孔，每开间设一个。泄水孔和溢水孔均应与排水檐沟或水落管连通，如图5-47（c）所示。
（6）管道的防水处理。
蓄水屋面不仅有排水管，一般还应设给水管，以保证水源的稳定。所有的给排水管、溢水管、泄水管均应在做防水层之前装好，并用油膏等防水材料妥善嵌填接缝。
综上所述，蓄水屋面与普通平屋盖防水屋面不同之处在于增加了一壁三孔。一壁，是指蓄水池的仓壁；三孔是指溢水孔、泄水孔和过水孔。一壁三孔概括了蓄水屋面的构造特征。
近年来，我国南方部分地区也会采用深蓄水屋面做法，其蓄水深度可达600～700mm，具体视各地气象条件而定。采用这种做法是因为水源完全由天然降雨提供，不需人工补充水。为了保证池中蓄水不干涸，蓄水深度应大于当地气象资料统计提供的历年最大雨水蒸发量，也就是说，蓄水池中的水即使在连晴高温的季节也能保证不干涸。深蓄水屋面的主要优点是无须人工补充水，管理便利，池内还可以养鱼，增加收入。但这种屋面的荷载很大，超过一般屋面板承受的荷载。为确保结构安全，应单独对屋面结构进行验算。
3.屋盖种植隔热
屋顶种植不但能美化环境，改善城市“热岛效应”，减少雨水排放，还能显著减少建筑能耗，是一种生态的隔热措施。种植隔热的原理是：在屋顶上种植植物，太阳的主要辐射能量由植物和土层蒸发蒸腾消耗，另一部分由植物吸收进行光合作用，只有一小部分热量进入建筑内部和扩散到大气，以此来达到降温隔热的目的。
种植隔热屋面根据栽培介质构造方式的不同可分为一般覆土种植隔热屋面和蓄水种植隔热屋面。
屋顶绿化根据植物类型和景观特点不同可分为粗放式屋顶绿化、精细式屋顶绿化和半精细式屋顶绿化。粗放式屋顶绿化土层厚度一般不超过10cm，应选择耐旱、耐贫瘠的植物，多为景天科植物，除极端气候外不需要灌溉，管理粗放，景观效果较差，因荷载小，也称为轻型屋顶绿化，如图5-48（a）所示。精细式屋顶绿化即屋顶花园，种植基质较深，植物高低搭配，空间丰富，景观效果好，常结合屋顶休闲空间来设置，如图5-48（b）所示。其缺点是荷载大，对管理要求较高。半精细式屋顶绿化则介于这两者之间。
根据种植床实现方式来分，屋顶绿化可分为覆土型和容器型屋顶绿化，覆土型是常见的一种类型，施工时，各构造层次在现场安装。容器型屋顶绿化是将排水层、蓄水层、基质、植物整合成一个标准容器，便于移动，只需现场安放容器，就可以实现屋顶的“一夜变绿”，成坪快，无污染，便于工业化大规模生产，但植物类型较单一，如图5-48（c）所示。
图5-48 屋顶绿化类型图
下面主要介绍一般覆土种植隔热屋面和蓄水种植隔热屋面。
（1）一般覆土种植隔热屋面。(www.xing528.com)
一般覆土种植隔热屋面是在刚性屋面防水层上或柔性防水屋面保护层上进行设置，主要构造层次为隔根层、排（蓄）水层、滤水层、种植介质层、植被层，如图5-49所示。其构造要点如下。
①选择适宜的种植介质：为了不过多地增加屋面荷载，宜尽量选用轻质材料作栽培介质，常用的有谷壳、蛭石、陶粒等，即无土栽培介质。近年来，还有以聚苯乙烯、尿甲醛、聚甲基甲酸酯等为材料合成的泡沫或岩棉、聚丙烯腈絮状纤维等作为栽培介质的，其质量更轻，耐久性和保水性更好。为了降低成本，也可以在发酵后的锯末中掺入约30%体积比的腐殖土作为栽培介质，其密度较大，需对屋面板进行结构验算，且容易污染环境。种植层的厚度应满足屋盖所栽种的植物正常生长的需要，可参考表5-5选用。
图5-49 一般覆土种植隔热屋面构造（单位：mm）
（a）卵石滤水层；（b）蓄排水板滤水层
表5-5 种植层的深度
②隔根层：一般有合金、橡胶、PE（聚乙烯）和HDPE（高密度聚乙烯）等材料类型，用于防止植物根系穿透防水层。隔根层铺设在排（蓄）水层下，搭接宽度不小于100cm，并向建筑侧墙面上延伸15～20cm。
③滤水层：种植介质颗粒较小，容易随水流走，所以保土滤水就很重要。现一般采用能透水的聚酯纤维无纺布等材料，用于阻止基质进入排水层。滤水层铺设在基质层下，搭接缝的有效宽度应达到10～20cm，并向建筑侧墙面延伸至基质表层上方5cm处。
④种植床的做法：种植床又称苗床，可用砖或加气混凝土来砌筑床埂。床埂最好砌在下部的承重结构上，内外用1︰3水泥砂浆抹面，高度宜大于种植层60mm。每个种植床应在其床埂的根部设不少于两个泄水孔，以防种植床内积水过多造成植物烂根。
⑤排水和给水：排（蓄）水层主要起排水作用，现成品蓄排水板也兼蓄水作用。排水孔将多余的水排到屋顶上，储存的水可以通过毛细作用保持种植介质的湿度，有助于植物生长，在满足荷载时，排水层也可用陶粒或卵石。一般种植屋面应有一定的排水坡度（1%～3%），以便及时排除积水。通常在靠屋面低侧的种植床与女儿墙间留出300～400mm的距离，利用所形成的天沟组织排水。如采用含泥砂的栽培介质，屋面排水口处宜设挡水槛，以便沉积水中的泥砂，这种情况要求合理地设计屋面各部位的标高，如图5-50所示。
种植层的厚度一般都不大，为了防止久晴天气苗床内干涸，宜在每一种植分区内设给水阀一个，以供人工浇水之用。
⑥防水层：种植屋面可以采用一道或多道（复合）防水层，但最上面一道应为刚性面层，要特别注意防水层的防蚀处理。防水层上的裂缝可用一布四涂盖缝，分格缝的嵌缝油膏应选用耐腐蚀性能好的油膏。屋面不宜种植根系发达、对防水层有较强侵蚀作用的植物，如松树、柏树、榕树等。
⑦安全防护：种植屋面是一种上人屋面，需要经常进行人工管理（如浇水、施肥、栽种），因而屋盖四周应设女儿墙等作为护栏以利安全。
护栏的净保护高度应满足相关规范对栏杆的要求。如屋盖栽有较高大的树木或设有藤架等设施，还应采取适当的支撑固定措施，以免被风刮倒伤人。
（2）蓄水种植隔热屋面。
蓄水种植隔热屋面是将一般种植屋面与蓄水屋面结合起来，进一步完善其构造后所形成的一种隔热屋面，其基本构造如图5-51所示，以下分别介绍其构造要点。
图5-50 种植屋面的挡水槛
图5-51 蓄水种植隔热屋面的基本构造
①防水层：蓄水种植隔热屋面由于有蓄水层，故而防水层应采用设置涂膜防水层和配筋细石混凝土防水层的复合防水设防做法，以确保防水质量。
应先做涂膜（或卷材）防水层，再做刚性防水层。各防水层做法与前述防水层做法相同。需要注意的是：由于刚性防水层的分格缝施工质量往往不易保证，除女儿墙泛水处应严格按要求做好分格缝外，屋面的其余部分可不设分格缝，屋面刚性防水层最好一次全部浇捣完成，以免渗漏。
②蓄水层：种植床内的水层靠轻质多孔粗骨料蓄积，粗骨料的粒径不应小于25mm，蓄水层（包括水和粗骨料）的深度不应小于60mm。种植床以外的屋面若蓄水，深度应与种植床内深度相同。
③滤水层：考虑到要保持蓄水层的畅通，不被杂质堵塞，应在粗骨料的上面铺60～80mm厚的细骨料滤水层或无纺布滤水层，细骨料按5～20mm粒径级配，铺填应下粗上细，无纺布规格应不小于150g/m2。
④种植层：蓄水种植隔热屋面的构造层次较多，为尽量减轻屋面板的荷载，栽培介质的堆积密度不宜大于1×105kg/m3。
⑤种植床埂：蓄水种植隔热屋面应根据屋盖绿化设计用床埂进行分区，每区面积不宜大于100m2，床埂宜高于种植层60mm左右，床埂底部每隔1200～1500mm设一个溢水孔，孔下口平齐水层面。溢水孔处应铺设粗骨料或安设滤网以防止细骨料流失，如图5-52所示。
图5-52 蓄水种植隔热屋面
（a）平面布置示意图；（b）溢水孔及种植床
⑥人行架空通道板：架空板设在蓄水层上、种植床之间，供人在屋面上活动和操作管理之用，兼有给屋面非种植覆盖部分增加隔热层的功效。架空通道板应满足上人屋面的荷载要求，通常可支承在两边的床埂上。
其他构造要求与一般覆土种植隔热屋面相同。
蓄水种植隔热屋面与一般覆土种植隔热屋面的主要区别是蓄水种植隔热屋面增加了一个连通整个屋面的蓄水层，从而弥补了一般覆土种植隔热屋面隔热不完整、对人工补水依赖较多的缺点，同时兼具有蓄水隔热屋面和一般种植隔热屋面的优点，隔热效果更佳，但粗骨料蓄水层荷载较大，不适合旧建筑屋顶改造，且相对来说造价也较高。
蓄水种植隔热屋面在降温隔热的效果方面优于其他隔热屋面（见表5-6），而且在净化空气、美化环境、改善城市生态、提高建筑综合利用效益等方面也具有极为重要的作用，是一种值得大力推广应用的屋面形式。
表5-6 某地区几种屋面的内表面温度比较表
4.屋盖反射阳光隔热
屋面受到太阳辐射后，一部分辐射热量被屋面材料吸收，另一部分被屋面反射出去。反射热量与入射热量之比称为屋面材料的反射率（用百分数表示）。该比值取决于屋盖表面材料的颜色和粗糙程度，色浅而光滑的表面比色深而粗糙的表面具有更大的反射率。表5-7为不同材料、不同颜色屋面的反射率，设计中如果能恰当地利用材料的这一特性，也能取得良好的降温隔热效果。例如屋面采用浅色砾石、混凝土，或涂刷白色涂料，均可起到明显的降温隔热作用。
如果在吊顶棚通风隔热层中加铺一层铝箔纸板，其隔热效果会更加显著，因为铝箔的反射率在所有材料中是最高的。
表5-7 不同材料、不同颜色屋面的反射率
章节自测题
主观题
1.屋盖的外形有哪些形式？各种形式的屋盖包含什么特点及适用范围？
2.设计屋盖应满足哪些要求？
3.有哪些影响屋盖坡度的因素？各种屋盖的坡度值是多少？屋盖坡度有什么形成方法？各种屋盖坡度形成的方法有什么优缺点？
4.什么是无组织排水和有组织排水？它们的优缺点和适用范围是什么？
5.常见的有组织排水方案有哪几种？各适用于何种条件？
6.屋盖排水组织设计的内容和要求是什么？
7.如何确定屋面排水坡面的数目？如何确定天沟（或檐沟）断面的大小和天沟纵坡值？如何确定雨水管和雨水口的数量及尺寸规划？
8.卷材屋面有哪些构造层？各层做法如何？卷材防水层下面的找平层为何要设分格缝？上人和不上人的卷材屋面在构造层次及做法上有什么不同？
9.卷材防水屋面的泛水、天沟、檐口、雨水口等细部构造的要点是什么？
10.什么是涂膜防水屋面？
11.瓦屋面的承重结构系统有哪几种？
12.平屋盖和坡屋盖的保温有哪些构造做法（用构造图表示）？各种做法适用于何种条件？
13.平屋盖和坡屋盖的隔热有哪些构造做法（用构造图表示）？各种做法适用于何种条件？
客观题
请扫下面的二维码，进入第5章，进行客观题在线测试与练习。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
