屋頂建筑節能論文

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1屋頂建筑節能的采光與通風

1.1屋頂的自然采光

太陽光是安全的、潔凈的可再生能源，建筑若充分利用白天的自然光進行采光可以非常有效的達到建筑節能的目的。建筑充足良好的采光不僅可以給人們的生活提供舒適的環境，而且對的人心理積極向上的發展也起到很大的作用。屋頂，作為建筑五大立面之一，在采光方面有以下優點：一是因立面門窗的采光高度較低容易造成眩光，而從屋頂漫射進來的自然光就不會發生這種現象；二是當建筑屋頂的采光面積與立面門、窗的采光面積相同時，屋頂提供的照度是立面所提供的5-10倍；三是對于大進深建筑的中心功能區域或四周圍合的中庭，當立面采光無法滿足要求時，可以利用屋頂采光來彌補其不足。屋頂采光的方式有：矩形天窗、鋸齒形天窗、平天窗。現代的新技術還有采光頂。

1.2屋頂的自然通風

建筑通風是指將新鮮的空氣導入人們活動的空間，以提供呼吸的新鮮空氣，調節室內的濕度，減少室內的污染物等。通風屋頂還可以阻隔熱量進入室內，利用屋頂設置的空氣夾層的外層抵擋太陽輻射，熱量經過兩次傳遞到達內表面，減少傳入室內的熱量，同時利用風壓與熱壓形成的自然通風帶走夾層中的熱量，降低室外熱環境對建筑室內熱環境的影響。

2屋頂隔熱與冷卻

在夏季，屋頂的太陽輻射很強烈。熱通過輻射、對流和傳導的形式進行傳導，所謂隔熱就是阻止由輻射對流和傳導產生的傳遞。從這個意義上講，降低屋頂外表面的太陽輻射吸收率和減少輻射率，也屬于隔熱。空氣對流：屋面散熱量的大小與其表面對流強度有直接的關系，材料的光滑和凸凹程度的大小也會影響屋面的冷卻效果。太陽能輻射：物體表面散熱量的大小與其表面溫度的4次方成正比，與物體表面的輻射率也有較大的關系。對于長波長來說，與表面顏色無關，粗糙面的輻射率大，接近于1，二鋁箔那樣的光滑面則很小。對于太陽輻射（短波長）來說，白色的無光澤涂料容易反射太陽輻射，但是長波長則完全吸收。所以如何增加對太陽輻射的反射、減少對太陽輻射的吸收，對建筑節能也有影響。蒸發潛熱：水從液態變成氣態的水蒸氣時，吸收四周的熱量達到散熱的目的。在不改變屋頂結構的前提下，可以利用屋頂灑水、屋頂蓄水以及在屋頂種植綠色植被來降低屋頂表面的溫度，進而改善室內環境溫度。屋頂灑水是在太陽光照射最為強烈的時候對屋頂進行灑水可以達到降低溫度的效果，而且這種間歇式的降溫方式是比較快速、有效的。流水的屋面顏色宜為白色，既能反射陽光，又不妨礙輻射冷卻。屋頂蓄水是指在建筑屋頂設置水箱或水池。這樣的設施可以收集雨水也可以人工蓄水，利用水（水的比熱容比較大）蒸發吸收熱量可以降低環境的溫度，達到降溫的效果。水在白天吸收太陽輻射熱，夜晚是放出白天吸收的熱量，調節周圍熱環境，提供舒適的生活溫度和濕度。屋頂綠化是在建筑物頂部及其他一些特殊空間，設置具有觀賞性的綠色景觀節點。利用植物本身的蒸騰作用和土壤中水分蒸發帶走熱量，降低環境溫度，使室內變得涼爽。在屋頂上種植綠色植被不僅可以增加建筑本身的美觀性，而且樹葉也可以遮擋太陽輻射。屋頂的材料采用保水性高的材料也可以達到調節環境溫度的目的。

3屋頂建筑節能的集熱與保溫

3.1屋頂的坡度與集熱

到達屋頂的太陽輻射量與太陽入射角、屋頂坡度都有極大的關系。所以，屋面在采用集熱管集熱時，必須注意集熱管的安裝角度。朝南時受熱量會很大，然而在東西兩面也能夠有相當量的受熱，所以東西兩面也有利用的價值。當受熱面朝東或朝西是需要調整其角度。最簡單的集熱的方法就是將屋頂朝南面的表面用深色的材料，由此來吸收部分熱量。還可在屋頂安裝太陽能集熱管、太陽能集熱板等。用朝南的大開口部位的直接獲熱得到的熱，得到了有效的利用，而且通過設置附屬溫室還可以減少開口部位的熱損失，通過直接獲得熱的方式進行蓄熱。

3.2屋頂的保溫

保溫有兩種方式：一是在提供集中供暖的前提下，改善屋頂結構形式，減少屋頂、墻體等熱量的損失來達到保溫要求；二是通過在建筑空間中添加供熱設備使室內溫度達到舒適的要求。保溫不只是通過隔熱來實現，也不是只依靠供熱來保持溫度，而要這兩種方式相互結合、補充才能保持舒適的熱環境。減少建筑屋頂熱量損失最主要的方法是增加屋頂的總傳熱系數。

4太陽能的收集利用

建筑屋頂作為建筑五大立面中獲得的太陽能最多的立面，更需要得到充分的利用。例如，現代建筑中的屋頂上安置太陽能集熱器或太陽能板來吸收太陽能，為居民日常生活提供熱水等。因為該系統結構比較簡單，安裝方便，經濟性比較高，所以在我國得到了廣泛的應用。隨著現代科學技術的飛速發展，新型技術也越來越多地呈現于人們的眼前，其中光電屋頂是太陽能光伏建筑一體化技術中的一種。按光伏與建筑的結合程度，可分為光伏系統與建筑相結合、光伏器件與建筑相結合兩種形式。這是一個新的太陽能發電的應用概念，是綠色環保的新技術。其形式還包括光電幕墻和光電遮陽板。第一種簡稱BAPV,光伏組件系統和建筑都可獨立存在。第二種是建筑與光伏器件的集成得方式中光伏組件與建筑是不可分割的，這種方式簡稱BIPV，其中的光伏器件是主體建筑的組成部分。光電屋頂的應用是十分廣闊的。光電屋頂是是光電原理和傳統的墻體屋頂組合的新型建筑屋頂。這種屋頂一般采用的電學結構是單路自然能--單蓄電池結構。在科技飛速發展的年代，國內建筑總能耗占據了全社會總能耗的很大一部分，熱水、冬季的采暖、夏季的降溫等建筑能耗約占建筑能耗的65%。降低建筑總能耗的方式中最為簡單、有效的當是充分利用太陽能。因此，全面實現光伏建筑一體化這種新技術是解決建筑能源消耗大的有效的措施之一。

作者:賈月王維單位:遼寧科技大學建筑與藝術設計學院