建材发展导向２０１７年６月 设计与规划 夏热冬冷地区建筑屋顶节能设计分析 赵彦林 （身份证号：６２２４２７１９８５１１１５５２７０甘肃省兰卅Ｉ市７３００００） 摘要：随着世界性的能源危机越来越严重，人们已经加强了节能环保方面的意识，建筑行业作为能源消耗比较大的行业自然也成 为了人们关注的节能重点。对于建筑来说，屋顶作为建筑围护结构的重要组成部分对于建筑节能具有非常大的影响。所以对于建筑屋顶 进行节能设计分析对于促进建筑节能环保具有非常重要的作用。本文通过夏热冬冷地区办公建筑作为案例来分析建筑屋顶节能设计内 容，希望能够给相应的专业人士以参考。 关键词：夏热冬冷；建筑屋顶；节能设计 中图分类号：ＴＵ２０１．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１６７５（２０１７）１ｌ一０１６３—０２ 引言 能源问题已经成为了世界性难题，同时也是我国需要重点关注的问 题，对于社会经济的发展具有重要的影响。建筑行业是能源大量消耗的 重点行业之一，对其进行建筑节能设计能够有效降低能耗，对于社会的 热冬冷地区是我国分布最广的区域，其发展也比较快，能源消耗比较多。 所以要重点针对此种类型地区进行建筑节能设计。 夏热冬冷地区具有比较鲜明的气候特点，一般情况下夏季呈现出闷 热高温的状态，此阶段的月平均气温能够达到３Ｏ℃以上，而相对湿度可 可持续发展具有非常重要的意义 对于夏热冬冷地区的建筑来说，其节 能设计的重要内容之一就是提升围护结构的保温性能。屋顶是建筑物最 以保持在８０％左右。但是冬季比较阴冷，月平均气温能够达到０℃以下， 冬季的太阳辐射热会在７５ＯＭＪ，ｍ：以下。这些地区具有丰富的降雨量，空 为重要的外围护结构，具有非常大的热量消耗。所以采取相应的措施提 气相对比较湿润。在夏季高温时光照比较充足，而秋季则较为凉爽，天气 升屋顶的保温隔热性能，对于避免热量的流动具有非常重要的作用，同 大多数比较晴朗，降雨骤减。冬季时气候比较干燥，降雨量大降，一般在 时也是建筑节能设计的重要组成部分。 ８０～ｌ１０ｍｍ范围。冬季的时间比较长（一般在１３０ｄ左右），但是寒冷期比 较短，日平均气温在Ｏ℃以下的天数在３０ｄ左右。 １夏热冬冷地区的气候特点 我国地域广阔，但总体上可以分为三种类型个的气候区，分别为夏 热冬冷地区、夏热冬暖地区以及严寒寒冷地区。虽然三种类型的气候区 都有各自的特点，但是在进行建筑节能设计方面也具有同一性。其中夏 －２夏热冬冷地区较为常见的屋顶节能措施 对于建筑物的围护结构来说，屋顶的隔热保温是节能设计最为重要 的方式之一。在气候比较炎热地区建筑物的屋顶设置隔热降温层，能够 ４＞・夺・争・争・夺・夺・夺・－４＞・夺・夺・夺・－４＞・夺・－４＞・－４＞・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・夺・弓，・－，ｅｅ－・夺・夺・夺・牵・・孛・・夺・夺・夺・夺・孛・夺・夺・孛・孛・孛・孛・ 工作效率的提高。 项，这时系统就会自动生成一个设置方案。形成的设置方案分别罗列了 ２．１．４建筑给排水仿真安装演示 对建筑给排水进行设计，主要是为之后的施工奠定基础，因为具体 的施工过程十分繁琐，并且建筑工程中给排水管线数量也比较多，加上 施工较为困难的吊顶区域，所以分包商通常是互不相让的，不遗余力的 占据施工空间，这样一来反而会延长施工周期，进而导致材料、资金等方 面的浪费。然而，若在是这一环节使用三维设计，便可以更加精准的制作 出精确度非常高的四维安装进度表，真正实现建筑给排水施工进度的可 视化，让安装进度安排更为合理，通过三维设计对给排水设计进行评估， 很多种类，如果设计人员不满意，便可以寻找其中之一按照实际意见进 行调整。在系统下属“生成布局”这一选项中，完成调整和修改之后便要 点击“完成”选项，将给水系统布局转变成钢性管道，这时逻辑联系关系 便会改变为物理连接关系，从而实现建筑工程给排水设计。 ３结束语 综上所述，将ＢＩＭ运用于建筑工程给排水设计中，能够提高施工效 率，并且真正实现设计的可视化与信息化，为给排水设计节约了大量的 人力、物力。同时，通过ＢＩＭ的应用，也使建筑工程设计、施工、管理等环 使设计与安装都能够达到最简，提高施工、设计效率，降低施工成本，全 节摆脱了传统的低效率操作时代，在技术飞速发展的未来，ＢＩＭ也必将 面减小给排水设计变更的发生率。 会以更加先进的功能在建筑行业中发挥作用。 ２．２ ＢＩＭ的实践应用 ２－２．１卫浴设备搭建 参考文献 这一点可以从三维设计和传统平面设计的区别入手进行分析，进行 卫浴设备搭建时，ＢＩＭ直接省略了传统平面设计当中对于常规线条的设 计，例如最为普通的点、线、面等元素，反而直接将族群作为绘制的要素 开始关设计。对室内卫生间的给水管道进行设计时，其中涉及到了诸多 族群元素，例如门窗、墙体、水泵等，在完成这一方面的设计之后便可以 进行其他建筑模型的搭建。 ２．２．２建立信息化给水系统模型 Ｒｅｖｉｔ模型内其实可以通过项目浏览器确定系统中相关的卫浴设备。 例如此次室内卫生间给水管道的设计，便可以确定坐便器、洗脸盆这两 『１１梁超，濮文渊，王磊，粱广伟，耿跃云．ＢＩＭ在建筑给排水工程设计中 的应用叨．给水排水，２０１２，０１：１４２～１４４． ［２］黄凯灿．建筑给排水工程设计中ＢＩＭ的应用探索［Ｊ】．建材与装饰， ２０１６，３９：１１２～１１３． ［３］胡因栏．建筑给排水设计中ＢＩＭ技术的应用研究【Ｊ】．住宅与房地产， ２０１６，２１：１３５． 【４】易凯．给排水工程设计中ＢＩＭ的应用ｆＪ］．建材与装饰，２０１６，１７：１４７－ １４８． 个基础的卫浴设备，并且点击“创建给水系统”这一选项，将该选项和相 收稿日期：２０１７—５—１３ 同给水系统内的其他卫生器具建立一个逻辑方面的联系。 作者简介：刘振中（１９８６一），男，汉族，甘肃张掖人，中级工程师，本科，主 ２．２－３形成最终管道设置方案 要从事给水排水设计工作。 以Ｒｅｖｉｔ模型为背景，点击“给水系统”模块中的“卫生器具”这一选 ・１６３・ 设计与规划 有效避免太阳光辐射热传到室内：在气候较为寒冷的区域建筑物屋顶设 置保温层能够有效阻止室内热量的无畏损失，但是在夏热冬冷的地区建 筑物进行节能设计要充分考虑到冬季和夏季的情况。从目前情况来看， 比较常用的屋顶节能设计主要有以下几种形式，分别为：保温隔热型屋 顶、蓄水型屋顶、架空通风型屋顶、种植绿化型屋顶以及其他新型屋顶。 建材发展导向２０１７年６月 ３具体案例分析 本文选择某夏热冬冷区域的一栋办公建筑作为对象进行屋顶节能 设计的分析。 （１）地区气候概述 该地区属于高原性的气候，并且此种气候占据着该地区所在省的绝 大部分地区，是典型的夏热冬冷地区，表１列出了该区域气象参数情况。 （２）该建筑的屋顶构造情况 表１某夏热冬冷地区气象参数 年平均 年平均 年平均 极端最 极端最 最冷月 最热月 日平均气 日 均气温 气温 相对湿 风速 低气温 高气温 平均气 平均气 温在５℃以 在２５℃以上 度 温 下的天数 的天数 ｌ７．１。ｃ ８３％ ０．８２ｍ／ｓ —ｌＯ．１℃ ４１．８℃ ４ ８ ２８．２。Ｃ ８８ｄ １０２ｄ ２．１保温隔热型屋顶 此种屋顶的节能设计主要是采用在屋顶涂刷或者铺设不同类型的 保温隔热材料或者是反射材料，从而达到保温节能的效果。屋顶保温较 为常用的技术措施主要是将导热系数比较小的轻质材料（例如玻璃棉、 膨胀珍珠岩等等）设置在屋顶的防水层下边用于保温，此种型式的保温 属于正置式的保温；或者采用聚苯乙烯泡沫设置在屋面防水层的上面进 行保温，此种型式的保温属于倒置式的保温。 对于保温隔热型屋顶来说，除了通过保温材料进行保温之外，也可 以采用如下几种方式的保温隔热型屋顶： （１）绝热反射膜屋顶。就是将铝钛合金气垫膜铺设在屋顶，此种方式 能够有效阻止８０％以上的可见光。 （２）节能屋面瓦屋顶。就是将增强水泥喷涂在发泡隔热材料之上用 于隔热。 按照建筑设计方面的相关标准以及该办公建筑所具有的特点和功 能需求，将其屋顶按照坡犀面的形式进行设计。 （３）屋顶热工计算情况 按照《民用建筑热工设计规范》（ＧＢ５０１７６—９３）的相关标准对于屋顶 不同项目热工参数进行计算，所得到的结果如表２所示。 通过计算可以得出：屋面构造的总体传热阻为１．３５３（ｗ／ｍｚ・Ｋ）；屋面 表２屋顶热工参数计算结果 项目 编号 １ ２ ３ 材料类型 防水材料 １：３水泥砂浆 石灰水泥砂浆 材料的厚度（ｍｍ） 热阻（Ｗ／ｍ ・Ｋ） 导热系数（Ｗ／ｍ・Ｋ、 ０４６ Ｏ．９１ ０．８５ ０．０６３ ０．Ｏ１４ ０．Ｏ２１ ０００４ ０．Ｏ１３ Ｏ．Ｏ１ ８ （３）屋顶反射降温隔热屋顶。就是在屋顶铺设表面附有铝箔的卷材 或者在屋顶涂刷铝银粉用于隔热。 （４）降温涂料屋顶。主要是利用热固性树脂或者热塑性数值以及具 有较高反射率的透明无机材料制成热反射涂料来降温。 ２．２蓄水屋顶 所谓的蓄水屋顶就是在刚性防水层面上储蓄一层水，通过太阳辐射 ４ １：３水泥砂浆卧瓦层 ５ 钢筋混凝土屋而板 Ｏ．９】 ｌ ７２ Ｏ．ｏ３Ｏ ０．０６７ ０．０２８ Ｏ．１０ 水分蒸发来带走水中的热量，从而将太阳辐射到屋顶的热量通过水的形式 带走，有效减少屋面的热量、降低屋面的温度，是比较好的隔热措施。太阳 光照射蓄水屋顶时，它的含热量较少的短波部分穿透水层被屋面吸收， ６ 挤塑聚苯板 Ｏ．Ｏ２ １．１８５ ０．０３１ 总体传热阻为１．４７３（ｗ／ｍｚ・Ｋ）；传热系数Ｋ＝屋面传热系数×１．０－１．４＝０．６２８ｘ １．２＝０．７５３６（Ｗ／ｍ・Ｋ）。 而含热量较多的长波部分则被水吸收。水的比热容为１０００ＣＡＩ／（ ・℃）， 而一般建筑材料如混凝土的比热容仅为其１／５，因此蓄水屋顶的温升较 ４结束语 建筑耗能是我国能源消耗非常重要的组成部分，所以需要加强建筑 低。此外，水的蒸发耗去大量的热量，使屋顶降温。水吸收的热量在环境 温度降低后（如夜间）人部分因对太空的长波辐射而冷却，另一部分向室 内释放，形成“热延迟现象”。这对于夏季夜间降温不利。水层如果采用 ５０～ｌＯＯｍｍ或采用５００～６００ｒａｍ并种植水生植物，可减小此种不利影响。 但这种现象可使昼夜温差缩小，在冬季，有利于提高夜间室内温度。 节能方面的研究。加强建筑节能工作，不但能够有效改善人们的生活环 境，同时也能够带动新型节能设备和材料的开发利用，能够有效促进可 再生能源的开发利用。本文对于夏热冬冷地区建筑屋顶节能设计进行了 分析，通过本文的介绍能够为建筑节能设计提供一定的参考。 参考文献 ［１］陆冬红，闫明辉．夏热冬冷地区建筑节能设计优化分析『Ｊ］．山西建筑， ２００８（Ｏ８）：１５～１７． ２－３架空通风屋顶 所谓的架空通风屋顶就是指在屋顶设置通风的空气间层，通过问层 当中的空气流动将热量带走，从而能够降低屋顶的表面温度。通风屋顶 的设置 方面利用通风间层的外层遮挡阳光，使屋顶变成两次传热，避 免太阳辐射热直接作用在围护结构上；另一方面利用风压和热压的作 用，尤其是自然通风，带走进入夹层中的热量，从而减少室外热作用对内 表面的影响。这种隔热措施起源于南方沿海地区的民居，应用于平屋顶 ［２］白延林，龚健冲．夏热冬冷地区公共建筑节能设计探讨ｌ Ｊｌｌ建筑节能， ２００８（０５）：１８～１９． 【３］蔡嫒媛．建筑节能软件在夏热冬冷地区节能设计中的应用ｌＪ１．四川建筑 科学研究，２００８（０３）：８８～９１． 【４］朱晓菲，白文龙．夏热冬冷地区建筑屋顶节能设￣ｆｔＪ］．河南城建学院学 报，２０１１（０１）：２２～２５ 时采用大阶砖架空层，在这些地区应用，隔热效果相当显著。后来推广到 长江中下游地区，并用细石混凝土板取代大阶砖，通风层一般设在防水 层之上，对防水层也有一定的保护作用。据实测，设置合理的屋面架空隔 热板构造可使屋顶内表面的平均温度降低４，５ ５．５℃。采用通风层屋顶 隔热时，通风层长度不宜大于１０ｍ，空气层高度宜为２０。 左右。 收稿日期：２０１７—４—６ ２．４植被绿化型屋顶 主要是在建筑屋顶上铺上种植土，并且进行植物的种植，从而使屋 顶能够起到良好的隔热、保温以及生态环境保护的作用。其中最常用的 屋面形式为：如果平屋面上找坡层平均厚度达到１００ｍｍ，其上覆土厚度 达到８０ｍｍ，就能够确保传热系数在１．５Ｗ／ｍ：・Ｋ以卜；如果覆土厚度达到 ２００ｍｍ，就能够确保传热系数在１．Ｏｗ／ｍｚ・Ｋ以下。相对于普通的隔热层 来说，在夏季时植被屋面具有更好的隔热效果，其表面的温度能够低６～ ７￣Ｃ，而屋内的温度能够低２～３℃。 ・１６４・