摘 要：本論文對浙中地區民用建筑屋頂節能結構展開專題研究。針對浙中的地理位置、氣候特征，以義烏地區為例探討屋頂結構適宜的節能技術是本論文的中心任務。研究要點是建筑屋頂結構的主要形式，各結構形式節能的效果，重點及難點在于通過分析比較選出適合浙中地區氣候特征、地理環境的節能屋頂構造。
　　關鍵詞 浙中地區 能源消耗 民用建筑 屋頂節能
　　房屋在約100年左右的使用期間內，需要不斷消耗大量的能源，用于采暖、空調、通風、熱水供應、照明、炊事、家用電器等方面。隨著社會生產力的發展和人民生活水平的提高，建筑中消耗的能量日益增加。
　　浙江省屬于中亞熱帶季風氣候，夏冬季長，氣溫變化幅度大。特別是浙中地區由于地處盆地夏熱冬冷的特點更為明顯。以義烏市區為例，其年絕對最高與最低溫差近50℃，有時日溫差接近20℃，夏季日照時間長，而且太陽輻射強度大，通常水平屋面外表面的空氣綜合溫度達到60～80℃，頂層室內溫度比其下層室內溫度要高出2～4℃。因此，提高屋面的保溫隔熱性能，對提高抵抗夏季室外熱作用的能力尤其重要，這也是改善室內熱環境，減少建筑耗能的一個重要措施。
　　據有關資料測算，室內環境溫度每降低1℃，空調能耗減少10%，而溫度每降低1℃就能節省5%的電力，人體舒適度也會大大提高。所以，加強屋頂保溫隔熱對建筑造價影響不大，而節能效益卻十分的明顯。
　　一、浙中地區屋頂節能調查
　　為研究何種屋面類型和屋面構造較適合浙中地區的氣候特點，更符合該地區的居住建筑節能設計標準，筆者以義烏地區為例分別選取了四組不同類型的比較典型的節能屋頂，每一組節能屋頂分別選取三戶居住建筑的屋頂作為樣本，共計樣本十二個，調查各季居民在指定時間段居住建筑內空調、采暖、照明等各種建筑能耗的使用情況，主要以夏季和冬季為主。
　　本次測量的周期為一年，主要針對不同類型節能屋頂下居住建筑室內的采暖年耗電量和空調年耗電量進行測量，得出一年內各個季度各種不同類型節能屋頂建筑能耗的總值以及一年內各種不同類型節能屋頂建筑能耗總消耗量進行對比，通過分析各種節能屋頂的構造形式，節能技術，節能效果能，最后得出結論。本次實測樣本中的四類節能屋頂分別為：架空通風隔熱屋頂、倒置式屋頂、綠化屋頂以及太陽能屋頂。
　　通過一年的實測，分別得到了四類不同節能屋頂在夏季空調、冬季采暖以及全年的采暖與空調耗電總量平均值，夏季選取的是義烏地區一年中溫度最高的三個月，即7月～9月，而冬季則是一年中溫度最低的三個月，即12月～2月。實測結果如下表所示。
表1 不同屋頂類型平均耗電量（kWh/m2）

屋頂類型	夏季空調	冬季采暖			全年
架空通風隔熱屋頂	101.6		109.3	95.3
倒置式屋頂	97.4		105.4	89.8
綠化屋頂	94.5		102.3	88.1
太陽能屋頂	91.6		99.1	86.1

屋頂類型	夏季		冬季		全年
架空通風隔熱屋頂	49.51	26.11		37.21
倒置式屋頂	49.49	26.09		37.19
綠化屋頂	49.48	26.08		37.18
太陽能屋頂	49.50	26.10		37.20

　　二、數據分析及結論
　　(一)從各屋頂耗電數據看，義烏地區傳統屋頂的設計普遍存在熱工性能差的缺陷，導致建筑能耗居高不下，缺少建筑與生態、自然有機結合的整體性設計的理念。
　　(二)架空通風隔熱屋頂在所測的四種屋面中，不論是屋頂內表面平均溫度還是夏冬季及全年的耗電量都是最高的，因此其節能效果不是很理想。
　　傳統的架空通風屋頂在夏季的隔熱效果比較好，架空板下空氣層使得屋頂內外熱量交換難以進行，提高了屋面的實際平均熱阻;而且通風屋面還能夠利用自然通風將夾層中的熱量帶走，從而減少室外熱作用對內表面的影響，從而優化它在夏季優良的熱工性能，但是冬天的保溫性能較差，使得采暖能耗增加，且架空隔熱板容易損壞，縮短了防水層的使用壽命。因此要提高架空通風屋頂的節能效果應對傳統的通風隔熱屋面進行改進，增設保溫隔熱材料等。
　　(三)倒置式屋頂相對于傳統的架空通風隔熱屋頂來說，因中間填充塊體保溫材料，其保溫隔熱性能比架空屋面有一定的改善。因此其夏季、冬季和全年屋頂內表面平均溫度僅次于綠化屋頂，排在第2位，是目前來說浙江省在建筑節能50%的標準要求下節能效果較好、經濟實用的一種節能屋頂類型。但倒置式屋頂夏冬季及全年的平均耗電量高于綠化屋頂和太陽能屋頂，說明其節能效果不明顯，可推廣性不強。
　　(四)綠化屋頂是集生態效益、節能效益和經濟效益于一體的最佳的民用建筑節能屋頂類型之一，它較適宜于夏熱冬冷地區的民用建筑屋頂。
　　屋頂種植層可以起到冬季保溫、夏季隔熱的作用。屋頂綠化如采用地毯式滿鋪地被植物，則地被植物及其下的輕質種植土組成的“毛毯”層甚至可以取代屋頂的保溫層，可以大大減少室內的熱損失，具有非常明顯的熱工優越性，起到冬季保溫作用。植被莖葉的遮陽作用，有效降低了屋面的室外綜合溫度，減少了屋面的溫差傳熱量，植物的光合作用消耗太陽能用于自身蒸騰作用，植被基層土壤或水體的蒸發也會消耗太陽能。綠化屋頂的植物通過光和作用吸收二氧化碳，釋放氧氣。1.5平方米草類植物每年光合作用釋放的氧氣足夠滿足普通人一年的消耗，它還可以用來凈化空氣，吸收熱量，降低溫度，增加濕度，形成一層“空氣過濾網”。由于屋頂地勢較高，陽光充足，空氣新鮮，光合作用較強，同時，受紫外線的影響，枝繁葉茂，花色鮮艷、無污染，屋頂種植更有利于植物的生長。綠化屋頂的種植植物與屋頂在整體上統一協調考慮，不僅能豐富城市景觀，又能改善城市環境，保護生態平衡，節能環保，對社會、環境、人類都有益處。
　　目前，屋頂綠化的承重、滲漏、排水等問題已經基本解決，綠化屋頂的實踐效果也充分證明它是值得在義烏地區大力推廣的一種節能屋頂形式。
　　(五)太陽能屋頂由于其構造同倒置式屋頂，但在屋頂又增加了太陽能熱水器等能源轉換設備，使得夏季和冬季耗電量均小于其他屋頂。
　　太陽能是自然界中最豐富的可再生能源之一，太陽能屋頂作為目前來講最有效的太陽能收集和利用技術之一，原理簡單、收集太陽能效率高、造價低、安裝方便。
　　目前建筑對太陽能的利用方式基本上有兩種，一種是被動式，即與房屋的結構體相結合，以建筑物本身作為蓄熱體，白天吸收熱空氣，夜間依靠墻體放熱采暖。另一種是主動式，即在建筑的屋頂上安裝平板集熱器，使其與太陽輻射成傾角吸熱，然后以熱水方式儲存太陽能，利用太陽能供暖供熱水等等。
　　除了以上的太陽能屋頂以外，目前較為先進的光伏電板與屋頂設計一體化的太陽能屋頂方式也在逐漸發展之中。光伏電板是太陽能電池組件組合而成的，重量比較輕，厚度比較小，只要在屋頂上預先設計支架便能有效地將太陽能光伏電板安裝上去，建材化的太陽能光伏板可以減輕屋頂的荷載。
　　三、浙中地區屋頂節能建議
　　從目前的情況來看，浙中地區乃至全國地區現有太陽能利用設備的生產只考慮了自身的結構和功能，沒有考慮作為建筑物的有機組成部分與建筑相結合，也不能與建筑設計整體很好地相協調，外觀與造型難以適應現代居住建筑的要求。
　　通過以上數據的分析，我們可以看出，太陽能屋頂和綠化屋頂在平均耗電量及屋頂內表面平均溫度上都較低，是比較理想的節能屋頂模式，可以作為今后浙中地區屋頂節能發展的重點方向。特別是太陽能屋頂，它可以大大的降低建筑能耗，減少常規能源的消耗，極大的節約能源和節省建筑費用，因此不論從調查的結果還是未來能源利用的趨勢來看，太陽能節能屋頂對于浙中地區的都有相當大的可推廣性。
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