浙中地區(qū)民用建筑屋頂節(jié)能研究——以義烏地區(qū)

1、浙中地區(qū)民用建筑屋頂節(jié)能研究以義烏地區(qū)    摘 要：本論文對(duì)浙中地區(qū)民用建筑屋頂節(jié)能結(jié)構(gòu)展開專題研究。針對(duì)浙中的地理位置、氣候特征，以義烏地區(qū)為例探討屋頂結(jié)構(gòu)適宜的節(jié)能技術(shù)是本論文的中心任務(wù)。研究要點(diǎn)是建筑屋頂結(jié)構(gòu)的主要形式，各結(jié)構(gòu)形式節(jié)能的效果，重點(diǎn)及難點(diǎn)在于通過(guò)分析比較選出適合浙中地區(qū)氣候特征、地理環(huán)境的節(jié)能屋頂構(gòu)造。關(guān)鍵詞 浙中地區(qū) 能源消耗 民用建筑 屋頂節(jié)能房屋在約100年左右的使用期間內(nèi)，需要不斷消耗大量的能源，用于采暖、空調(diào)、通風(fēng)、熱水供應(yīng)、照明、炊事、家用電器等方面。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和人民生活水平的提高，建筑中消耗的能量日益增加。浙

2、江省屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，夏冬季長(zhǎng)，氣溫變化幅度大。特別是浙中地區(qū)由于地處盆地夏熱冬冷的特點(diǎn)更為明顯。以義烏市區(qū)為例，其年絕對(duì)最高與最低溫差近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6080，頂層室內(nèi)溫度比其下層室內(nèi)溫度要高出24。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，這也是改善室內(nèi)熱環(huán)境，減少建筑耗能的一個(gè)重要措施。據(jù)有關(guān)資料測(cè)算，室內(nèi)環(huán)境溫度每降低1，空調(diào)能耗減少10%，而溫度每降低1就能節(jié)省5%的電力，人體舒適度也會(huì)大大提高。所以，加強(qiáng)屋頂保溫隔熱對(duì)建筑造價(jià)影響不大，而節(jié)能效益卻十分的明顯。一、浙中

3、地區(qū)屋頂節(jié)能調(diào)查為研究何種屋面類型和屋面構(gòu)造較適合浙中地區(qū)的氣候特點(diǎn)，更符合該地區(qū)的居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，筆者以義烏地區(qū)為例分別選取了四組不同類型的比較典型的節(jié)能屋頂，每一組節(jié)能屋頂分別選取三戶居住建筑的屋頂作為樣本，共計(jì)樣本十二個(gè)，調(diào)查各季居民在指定時(shí)間段居住建筑內(nèi)空調(diào)、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(cè)量的周期為一年，主要針對(duì)不同類型節(jié)能屋頂下居住建筑室內(nèi)的采暖年耗電量和空調(diào)年耗電量進(jìn)行測(cè)量，得出一年內(nèi)各個(gè)季度各種不同類型節(jié)能屋頂建筑能耗的總值以及一年內(nèi)各種不同類型節(jié)能屋頂建筑能耗總消耗量進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)分析各種節(jié)能屋頂?shù)臉?gòu)造形式，節(jié)能技術(shù)，節(jié)能效果能，最后得出

4、結(jié)論。本次實(shí)測(cè)樣本中的四類節(jié)能屋頂分別為：架空通風(fēng)隔熱屋頂、倒置式屋頂、綠化屋頂以及太陽(yáng)能屋頂。通過(guò)一年的實(shí)測(cè)，分別得到了四類不同節(jié)能屋頂在夏季空調(diào)、冬季采暖以及全年的采暖與空調(diào)耗電總量平均值，夏季選取的是義烏地區(qū)一年中溫度最高的三個(gè)月，即7月9月，而冬季則是一年中溫度最低的三個(gè)月，即12月2月。實(shí)測(cè)結(jié)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      &#

5、160; 夏季空調(diào)        冬季采暖        全年                架空通風(fēng)隔熱屋頂        101.6    

6、60;   109.3        95.3                倒置式屋頂        97.4        105.4  

7、0;     89.8                綠化屋頂        94.5        102.3        88.1 &

8、#160;              太陽(yáng)能屋頂        91.6        99.1        86.1     表2  不同屋頂類型屋頂內(nèi)表面

9、平均溫度（）            屋頂類型        夏季        冬季        全年           &#

10、160;    架空通風(fēng)隔熱屋頂        49.51        26.11        37.21                倒置式屋頂

11、0;       49.49        26.09        37.19                綠化屋頂       

12、60;49.48        26.08        37.18                太陽(yáng)能屋頂        49.50     &#

13、160;  26.10        37.20     二、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論(一)從各屋頂耗電數(shù)據(jù)看，義烏地區(qū)傳統(tǒng)屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)普遍存在熱工性能差的缺陷，導(dǎo)致建筑能耗居高不下，缺少建筑與生態(tài)、自然有機(jī)結(jié)合的整體性設(shè)計(jì)的理念。(二)架空通風(fēng)隔熱屋頂在所測(cè)的四種屋面中，不論是屋頂內(nèi)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(jié)能效果不是很理想。傳統(tǒng)的架空通風(fēng)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(nèi)外熱量交換難以進(jìn)行，提高了屋面的實(shí)際平均熱阻;

14、而且通風(fēng)屋面還能夠利用自然通風(fēng)將夾層中的熱量帶走，從而減少室外熱作用對(duì)內(nèi)表面的影響，從而優(yōu)化它在夏季優(yōu)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(fēng)屋頂?shù)墓?jié)能效果應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)的通風(fēng)隔熱屋面進(jìn)行改進(jìn)，增設(shè)保溫隔熱材料等。(三)倒置式屋頂相對(duì)于傳統(tǒng)的架空通風(fēng)隔熱屋頂來(lái)說(shuō)，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(nèi)表面平均溫度僅次于綠化屋頂，排在第2位，是目前來(lái)說(shuō)浙江省在建筑節(jié)能50%的標(biāo)準(zhǔn)要求下節(jié)能效果較好、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一種節(jié)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

15、頂和太陽(yáng)能屋頂，說(shuō)明其節(jié)能效果不明顯，可推廣性不強(qiáng)。(四)綠化屋頂是集生態(tài)效益、節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益于一體的最佳的民用建筑節(jié)能屋頂類型之一，它較適宜于夏熱冬冷地區(qū)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(zhì)種植土組成的“毛毯”層甚至可以取代屋頂?shù)谋貙?，可以大大減少室內(nèi)的熱損失，具有非常明顯的熱工優(yōu)越性，起到冬季保溫作用。植被莖葉的遮陽(yáng)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(yáng)能用于自身蒸騰作用，植被基層土壤或水體的蒸發(fā)也會(huì)消耗太陽(yáng)能。綠化屋頂?shù)闹参锿ㄟ^(guò)光和作用吸收二氧化碳，釋放氧氣。

16、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(lái)凈化空氣，吸收熱量，降低溫度，增加濕度，形成一層“空氣過(guò)濾網(wǎng)”。由于屋頂?shù)貏?shì)較高，陽(yáng)光充足，空氣新鮮，光合作用較強(qiáng)，同時(shí)，受紫外線的影響，枝繁葉茂，花色鮮艷、無(wú)污染，屋頂種植更有利于植物的生長(zhǎng)。綠化屋頂?shù)姆N植植物與屋頂在整體上統(tǒng)一協(xié)調(diào)考慮，不僅能豐富城市景觀，又能改善城市環(huán)境，保護(hù)生態(tài)平衡，節(jié)能環(huán)保，對(duì)社會(huì)、環(huán)境、人類都有益處。目前，屋頂綠化的承重、滲漏、排水等問(wèn)題已經(jīng)基本解決，綠化屋頂?shù)膶?shí)踐效果也充分證明它是值得在義烏地區(qū)大力推廣的一種節(jié)能屋頂形式。(五)太陽(yáng)能屋頂由于其構(gòu)造同倒置式屋頂，但在屋頂又增加了太陽(yáng)能熱

17、水器等能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，使得夏季和冬季耗電量均小于其他屋頂。太陽(yáng)能是自然界中最豐富的可再生能源之一，太陽(yáng)能屋頂作為目前來(lái)講最有效的太陽(yáng)能收集和利用技術(shù)之一，原理簡(jiǎn)單、收集太陽(yáng)能效率高、造價(jià)低、安裝方便。目前建筑對(duì)太陽(yáng)能的利用方式基本上有兩種，一種是被動(dòng)式，即與房屋的結(jié)構(gòu)體相結(jié)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(dòng)式，即在建筑的屋頂上安裝平板集熱器，使其與太陽(yáng)輻射成傾角吸熱，然后以熱水方式儲(chǔ)存太陽(yáng)能，利用太陽(yáng)能供暖供熱水等等。除了以上的太陽(yáng)能屋頂以外，目前較為先進(jìn)的光伏電板與屋頂設(shè)計(jì)一體化的太陽(yáng)能屋頂方式也在逐漸發(fā)展之中。光伏電板是太陽(yáng)能電池組件組合而成的，重

18、量比較輕，厚度比較小，只要在屋頂上預(yù)先設(shè)計(jì)支架便能有效地將太陽(yáng)能光伏電板安裝上去，建材化的太陽(yáng)能光伏板可以減輕屋頂?shù)暮奢d。三、浙中地區(qū)屋頂節(jié)能建議從目前的情況來(lái)看，浙中地區(qū)乃至全國(guó)地區(qū)現(xiàn)有太陽(yáng)能利用設(shè)備的生產(chǎn)只考慮了自身的結(jié)構(gòu)和功能，沒(méi)有考慮作為建筑物的有機(jī)組成部分與建筑相結(jié)合，也不能與建筑設(shè)計(jì)整體很好地相協(xié)調(diào)，外觀與造型難以適應(yīng)現(xiàn)代居住建筑的要求。通過(guò)以上數(shù)據(jù)的分析，我們可以看出，太陽(yáng)能屋頂和綠化屋頂在平均耗電量及屋頂內(nèi)表面平均溫度上都較低，是比較理想的節(jié)能屋頂模式，可以作為今后浙中地區(qū)屋頂節(jié)能發(fā)展的重點(diǎn)方向。特別是太陽(yáng)能屋頂，它可以大大的降低建筑能耗，減少常規(guī)能源的消耗，極大的節(jié)約能源和節(jié)省建筑費(fèi)用，因此不論從調(diào)查的結(jié)果還是未來(lái)能源利用的趨勢(shì)來(lái)看，太陽(yáng)能節(jié)能屋頂