對(duì)坡屋面通風(fēng)隔熱層做法的探討

楊中合

(陜西省建筑設(shè)計(jì)研究院710003  西安)

    坡屋面最早出現(xiàn)在中國(guó)可以追溯到公元前l2世紀(jì)，當(dāng)時(shí)木瓦和葦草被廣泛用于鄉(xiāng)村中的各種斜屋面，而粘土瓦則多被用于宮殿，廟宇中。時(shí)至今日，機(jī)平瓦在中國(guó)仍是斜屋面較常用的材料，而坡屋面的構(gòu)造做法卻發(fā)生了很大的變化，原因很簡(jiǎn)單，各種各樣的新材料使建筑師和工匠們有了更多創(chuàng)新機(jī)會(huì)和選擇。在南方地區(qū)，太陽(yáng)高度角大，輻射熱強(qiáng)，透過(guò)屋面向室內(nèi)的熱傳導(dǎo)對(duì)建筑頂層的房間來(lái)講是導(dǎo)致室內(nèi)過(guò)熱的主要原因。改革開(kāi)放前的建筑為了減少屋面熱傳導(dǎo)的影響，其處理方法往往是單純加大建筑層高。由于舊建筑多為單層坡屋面，夏季得熱主要來(lái)自屋面，所以加大層高后既使屋面距人體較遠(yuǎn)，又有利于通風(fēng)，常能獲得隔熱降溫效果(如圖l)。

    隨著改革開(kāi)放的深入，在上海越來(lái)越多的新建建筑，尤其是住宅大多采用真正的坡屋面，浦東新區(qū)甚至準(zhǔn)備將世紀(jì)大道兩側(cè)所有的現(xiàn)有住宅均實(shí)行“平改坡”改造。我們暫且不論到底是經(jīng)濟(jì)效益還是審美情趣導(dǎo)致了這股潮流的形成，但就坡屋面本身而言，其技術(shù)支持是必不可少的。上海地區(qū)冬冷夏熱，本地區(qū)的規(guī)范建議建筑頂層加設(shè)通風(fēng)層以滿足隔熱要求。那么，對(duì)于平屋面而言很容易做到的架空隔熱層，而對(duì)于坡屋頂就不那么容易了。

    傳統(tǒng)坡屋頂在通風(fēng)隔熱方面的經(jīng)驗(yàn)，從今天的角度來(lái)看借鑒的意義不大。目前建筑類大專院校教材上以及一些標(biāo)準(zhǔn)圖上所提到的構(gòu)造做法，由于是基于平屋面和木屋架上的，所以直接借鑒的意義也不大。

    現(xiàn)在的坡屋面結(jié)構(gòu)層多為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，并多考慮使用功能(如頂層復(fù)式)，所以坡度較大(如圖2)，這是與原先既為結(jié)構(gòu)層又相互搭接形成空氣間層的木屋架的重要區(qū)別。我國(guó)建筑工程有關(guān)施工及驗(yàn)收規(guī)范明確如下規(guī)定：架空隔熱層高度宜為100～300MM，架空板與女兒墻的距離不小于250M。《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》[GB50176—93]中也明確規(guī)定空氣間層高度以200MM為宜。平屋面要滿足以上規(guī)定并不難，而坡屋面要符合以上規(guī)定，單單一條空氣間層高度l00-300MM就很難做到，道理很簡(jiǎn)單：它是斜屋面。這樣看來(lái)，利用傳統(tǒng)材料，傳統(tǒng)做法在目前層高限制的條件下很好完成斜屋面夏季隔熱通風(fēng)的要求是有困難的。

    有難度并不等于沒(méi)有解決的辦法，目前的斜屋面隔熱通風(fēng)解決方法歸納起來(lái)不外乎有兩條：一就是在盡可能經(jīng)濟(jì)的前提下加以解決；另一就是提高環(huán)境舒適度，而資金方面的問(wèn)題基本上不予考慮。于是就出現(xiàn)了兩種解決方案傾向，前者主要是通過(guò)構(gòu)造改良來(lái)解決問(wèn)題，而后者則基本上實(shí)現(xiàn)了新材料、新技術(shù)、新構(gòu)造。當(dāng)然，目前的開(kāi)發(fā)商基本上都偏愛(ài)前者，因?yàn)槿绾螌?shí)現(xiàn)利潤(rùn)最大化是他們首要考慮的問(wèn)題。

    (1)現(xiàn)在瓦的品種很多，顏色更多，非常漂亮。從減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面對(duì)于太陽(yáng)輻射的吸收率，降低夏季空調(diào)室外綜合溫度的角度出發(fā)，淺色瓦、深色瓦更好。只要改變表面顏色，就可以取得一定的隔熱效果。操作簡(jiǎn)單，效果對(duì)比之下較好，但不能根本解決問(wèn)題。

    (2)用實(shí)體隔熱材料填充，是不設(shè)空氣隔熱層之外較好的方法之一。如圖3所示，聚苯乙烯塊材或者加氣混凝土的使用，明顯提高了熱阻和熱惰性指標(biāo)值，據(jù)有關(guān)資料顯示，在同樣的室外綜合溫度作用下，使用125厚加氣混凝土的屋頂內(nèi)表面最高溫度比不用的屋頂?shù)?/span>10℃。同時(shí)，屋頂結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的平均溫度和波動(dòng)振幅也都有所降低。

    越來(lái)越多的地方開(kāi)始重視建筑質(zhì)量問(wèn)題。在上海有規(guī)定住宅樓層和屋面必須為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。從抗震和防水的角度來(lái)說(shuō)這項(xiàng)規(guī)定非常有必要。在傾斜的屋面上如何作出空氣隔層是很多人值得考慮的問(wèn)題。從傳統(tǒng)的思路出發(fā)，在斜屋面上設(shè)置空氣層必須要解決兩個(gè)問(wèn)題：如何形成空氣層，用怎樣的防水層才能適合空氣隔層的設(shè)置：

    (3)以前在平屋面上有一種預(yù)制水泥椽子和檁條的做法，我們不妨將其應(yīng)用到坡屋面上。不論是現(xiàn)澆還是通過(guò)焊接固定預(yù)制水泥構(gòu)件的做法都要受到～個(gè)限制：瓦的尺寸必須盡可能地大(如圖4)。傳統(tǒng)尺度的瓦是不能用的。這種做法如果使用卷材防水的話，則其防水構(gòu)造等于有三層防水層[瓦，防水卷材，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)層]，可以保證防水效果。另外，不論是對(duì)瓦還是屋面其他構(gòu)造的維護(hù)都比較方便。當(dāng)然，這種做法缺陷也是明顯的，屋面施工將更加復(fù)雜和困難，工期和造價(jià)都會(huì)有所增加。

    對(duì)于大張型的瓦材，目前較多的為波形瓦，油氈瓦或壓型鋼板。這三種材料，質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中都明確指出必須用帶防水墊圈的鍍鋅螺栓固定，固定點(diǎn)必須在波峰上。這三種瓦材固定用的基層可以是預(yù)制水泥薄板。這里會(huì)出現(xiàn)溫度伸縮的問(wèn)題，瓦的搭接可以不考慮伸縮，因?yàn)椴牧媳旧砜蛇m應(yīng)變形，而結(jié)構(gòu)板則必須與椽子牢靠連接，板縫至少10MM，用防水硅膠嵌縫以適應(yīng)溫度伸縮。很明顯，使用螺栓固定毛板和瓦材可以使維修工作變得簡(jiǎn)單些。

    (4)讓我們把目光轉(zhuǎn)向國(guó)外，轉(zhuǎn)向與上海基本處于同一緯度上的英國(guó)。英國(guó)由于其發(fā)展起步早，財(cái)力相對(duì)雄厚，所以其坡屋面在設(shè)置通風(fēng)層上走的是另外一條路(如圖5)，使用大量金屬屋面和填充材料，采用工業(yè)化裝配施工是這種坡屋面的取勝之道。只有采用輕鋼結(jié)構(gòu)，才可能使通風(fēng)面積最大，保證了隔熱效果，這就是為什么它的空氣層高度只有50MM，而我國(guó)最小要求l00MM。

    當(dāng)然，采用金屬屋面的優(yōu)點(diǎn)非常多，如結(jié)構(gòu)自重減輕，施工方便，降低支撐構(gòu)件截面和造價(jià)，金屬屋面有利于通風(fēng)隔熱層的形成，且本身作為防水層壽命很長(zhǎng)。但同時(shí)缺點(diǎn)也一目了然：造價(jià)昂貴。在今天的歐美，在住宅上使用金屬屋面的也不多，大多是一些高檔豪宅，在英國(guó)，鋁、鉛、鋅、銅、不銹鋼等金屬屋面大多用在教堂、博物館和高檔寫字樓、會(huì)所等。

    這種金屬屋面在我國(guó)只有高檔建筑中使用過(guò)，如果想在普通住宅中推廣，則還需進(jìn)一步推敲。但是我們可以借鑒它的做法，使之能符合中國(guó)國(guó)情，更符合環(huán)境要求。

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：

[1]國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范))GB50176—93

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)