蓄水屋面的隔热构造设计

蓄水屋面的隔热构造设计
谢浩
( 广东工业大学建设学院,广州市510500)
摘要: 蓄水屋面是在刚性防水屋面上蓄一层水,利用水蒸发时带走水层中的热
量,以大量消耗太阳对屋面的辐射热,从而有效地减弱了屋面的传热量和降低屋面温
度,是一种较好的隔热措施。

叙述了蓄水屋面在隔热方面的作用,具体探讨了蓄水屋
面的构造设计措施;并对几种蓄水屋面的隔热效果进行了比较。

关键词:蓄水屋面;隔热;构造设计
在夏季太阳辐射和室外气温的综合作用下,从屋顶传入
室内的热量要比从墙体传入室内的热量多得多。

在多层建筑
中,顶层房间占有很大比例,屋顶的隔热问题应予以认真考
虑,我国南方地区的建筑屋面隔热尤为重要,应采取适当的
构造措施解决屋顶的降温和隔热问题。

屋顶隔热降温所采用的主要构造做法有:屋顶间层通风
隔热、屋顶蓄水隔热、屋顶植被隔热、屋顶反射阳光隔热等。

下面着重探讨有关蓄水屋面的隔热问题。

图 1 蓄水屋面简图
在工程应用中,依据蓄水的深浅分为深蓄水与浅蓄水两
种:前者蓄水深度在600 m m 以上;后者为150～200 m m 。

1 蓄水屋面隔热的基本原理
水对太阳辐射有一定反射作用,热稳定性和蒸发散热性
较好。

蓄水屋面就是在刚性防水屋面上蓄一层水,其目的是
利用水蒸发时带走水层中的热量,大量消耗屋面的太阳辐射
热,从而有效地减弱屋面的传热量和降低屋面温度,是一种
较好的隔热措施(见图1) 。

蓄水屋面设计要点
蓄水层深度及屋面坡度
要求屋面全年蓄水,水源应以天然雨水为主,补充少量2 2. 1
自来水。

从理论上讲,50 m m 深的水层即可满足降温与保护
( 3) 桥梁表面铺装,伸缩缝铺装。

( 4) 水利工程、护坡及堤坝、港口工程。

( 5) 预制混凝土制品,如预制混凝土铁路轨枕、预制混凝
土桩顶桩尖、预制混凝土窨井盖等。

5 铣屑型钢纤维混凝土的应用范围
哈瑞克斯铣屑型钢纤维混凝土因其优良的技术性能,特
别是其抗裂防水性,已在国内外各类重大工程中得到应用。

著名工程有: 德国法兰克福国际机场停机坪、德国法兰克福地铁隧道衬壳、德国各高速公路维修、上海南浦大桥桥面伸缩缝铺装、广西高速公路桥梁路面铺装、上海地铁站地下部分侧墙及顶板、上海浦东东方路道路铺装、北京霍曼门业有限公司工厂地坪、上海大众汽车厂房地坪、黄河小浪底水利工程喷射护坡、长江三峡船闸门槽等。

具体可以分类归纳为下述几方面:
( 1) 地下建筑,如高层楼房的地下室,地铁车站、地铁隧
洞。

( 2) 工业地坪和堆场,飞机场、停车场、加油站。

6 结语
钢纤维混凝土的防水防裂性能取决于钢纤维与素混凝
土的粘结强度,粘结强度越高,钢纤维混凝土的防水防裂性
能越好。

经分析比较得出铣屑型钢纤维混凝土的抗裂性能较
好,并已在国内外许多工程中得到应用。

收稿日期: 2002 -01 -16
联系地址:上海市浦东新区川沙路2515 号
联系电话: 021 -58582208
新型建筑材料4/ 2002
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防水材料与施工W a t e r -p roof M a t e r i als a n d Cons t r uct i on 防水层的要求, 但实际比较适宜的水层深度为150 ～200 m m 。

水
层太浅易蒸发,需经常补充自来水,造成管理麻烦。

为
避免水层成为蚊蝇孽生地,需在水中饲养浅水鱼及种植浅水
水生植物,这就要求水层应有一定深度。

但水层过深,将会过
多地增加结构荷载。

因此,综合上述因素,一般选用200 m
m
左右的深度为宜。

为了保证屋面蓄水深度的均匀,蓄水屋面的坡度不宜大还可能漏水、渗水。

采用刚性防水层时应按规定做好分格缝, 防水层做好后应及时养护,蓄水后不得断水。

采用卷材防水
层时,应注意避免在潮湿条件下施工。

例如,可设置一个细石
混凝土防水层,但同时也可在细石混凝土中掺入占水泥质量
0. 05 %的三乙醇胺或1 %的氧化铁,使其成为防水混凝土,以
提高混凝土的抗渗能力,防止屋面渗漏。

蓄水屋面一般不设排水坡度,若为了清扫屋面方便,也
可在浇注防水层时,使其略有微坡。

防水层的做法
蓄水屋面除了增加结构的荷载外,如果防水处理不当, 蓄水屋面细部构造(见图2) 2. 2 2. 3
图 2 蓄水屋面构造
(a ) 蓄水区的划分; ( b) 溢水孔与泄水孔的设置
为避免大风时引起波浪和便于分区段检修及清扫屋面, 可根据蓄水屋面面积划分若干个蓄水区段,每个区段长不宜
超过10 m ,且用混凝土分仓壁隔开。

为使每个蓄水区段的水
体连通,可在分仓壁的根部设过水孔。

遇到屋面有变形缝时, 可根据变形区段设计成互不连通的蓄水池。

每区段蓄水池外
壁的根部,应设1～2 个泄水孔,便于检修或清扫屋面时将水
排干。

在蓄水池外壁上,还应根据水层的设计深度,设置直径
不大于150 m m 的溢水孔,以便排除过多的雨水。

当屋面面
积较大或降雨较多地区,溢水孔间距宜为3～4 m ,而且在檐
部应设檐沟,使过多雨水先流入檐沟,再排至雨水管。

也可将
多余的雨水通过溢水孔直接排入雨水管,此时溢水孔位置应
同雨水口相对应。

蓄水屋面泛水高度应比水面高出250～300
m m ,即从防水层面算起,为水层深度与100 m m 之和。

另外,蓄水屋面不仅有排水管,一般还应设给水管,以保
证水源的稳定。

所有的给排水管、溢水管、泄水管均应在做防水层之前安装好,并用油膏等防水材料妥善嵌填接缝。

综上所述,蓄水屋面与普通平屋顶防水屋面不同的就是
增加了一壁三孔: 所谓一壁是指蓄水池的仓壁,三孔是指溢
水孔、泄水孔、过水孔。

一壁三孔概括了蓄水屋面的构造特
征。

结构与经济性问题
建筑工程是一项内容非常广泛的综合技术,受到很多因
素和条件的制约和影响,围护结构热工性能要求仅是诸多因
素之一。

以深蓄水屋面来说,水的荷载相当大,势必影响到下 2. 4
·44 ·NEW BUILD I NG MA TERIAL S
M a te r i als a n d Cons t r u c t i on 防水材料与施工W a te r -p roo f 部的结构体系,若有防震要求则更为不利( 应单独对屋面结
构进行设计) 。

浅蓄水屋面虽然荷载不算大,但需经常补充
水,加重了城市供水系统的负担,何况目前许多城镇供水紧
张。

因此,除非有自备水源,对蓄水屋面应慎重考虑各种影响
因素。

近年来,我国南方部分地区也有采用深蓄水屋面做法
的,其蓄水深度可达600～700 m m ,视各地气象条件而定。

采
用这种做法是出于水源完全由天然降雨提供,不需人工补充
水的考虑。

为了保证池中蓄水不致干涸,蓄水深度应大于当
地气象资料统计提供的历年最大雨水蒸发量,也就是说蓄水
池中的水即使在连晴高温的季节也能保证不干。

蓄水层不仅有隔热作用,同时,因为水层长期将防水层
淹没,使混凝土防水层处于水的养护下,减少由于屋面温度
变化引起的开裂和防止混凝土的碳化;使诸如沥青和嵌缝胶
泥之类的防水材料在水层的保护下推迟老化过程,延长使用
年限。

如果在水层中养殖一些水浮莲之类的水生植物,利用
植物吸收阳光进行光合作用和叶片遮蔽阳光的特点,其隔热
降温的效果会更加理想。

蓄水种植隔热屋面是将一般种植屋面与蓄水屋面结合
起来,进一步完善其构造后所形成的一种新型隔热屋面,其
基本构造如图 3 所示。

图 3 蓄水种植屋面构造
设计时同样应注意防水层、蓄水层、滤水层和种植层等
问题。

表 1 为几种屋面的内表面温度比较。

其它利用水来隔热的屋顶
蓄水种植屋面3
3. 1
表 1 几种屋面的内表面温度比较
注: ( 1) 蓄水屋面蓄水深度为150 mm ,蓄水种植屋面蓄水深度为100 mm ; ( 2) 测试时天气预报的平均最高温度为38 ℃,测试温度为连续 4 天的平均温度。

淋水屋面
淋水屋面就是在屋脊上装一个溢水槽或多孔管放水,使
屋面上形成一极薄的流水层,减少了屋面吸收的热能,是一
种很有效的隔热方法。

3. 2
4 结语
利用蓄水屋面隔热简单、经济、有效。

当然,在设计蓄水
屋面时会遇到许多实际问题,这些问题的合理解决,需要建
筑、结构、给排水等专业人员的密切配合,综合考虑,精心施
工,科学管理。

只有设计、施工和使用三者的结合,才能使这
项技术更加成熟,使蓄水屋面真正成为人们喜爱的水池花
园。

喷雾屋面
在屋面上系统地安装排列水管和喷嘴,夏日喷出的水在
屋面上空形成细小水雾层,雾结成水滴落在屋面上形成一层
流水层,水滴落下时,从周围的空气中吸取热量,同时又进行
蒸发,从而降低了屋面上空的气温和提高了屋面的相对温
度。

此外,雾状水滴也吸收和反射一部分太阳辐射热;当水滴
落到屋面后,与淋水屋面一样,再从屋面上吸取热量后再流
走,进一步降低了表面温度,因此它的隔热效果更好。

3. 3
收稿日期: 2002 -01 -10
联系地址:广州市先烈东路131 号
新型建筑材料4/ 2002
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隔热屋面形式
屋面内表面温度/ ℃屋面内表面
最高温度/ ℃
优劣次序
15 :00 16 :00 17 :00 18 :00 19 :00 20 :00 蓄水种植屋面架空小板通风屋面双层屋面板通风屋面蓄水屋面蓄水养水浮莲屋面一般种植屋面31 . 3 - 34 . 9 -- 33 . 5
31 . 9 36 . 8 35 . 2 34 . 4 34 . 1 33 . 6
32 . 0 38 . 1 36 . 4 35 . 1 34 . 3 33 . 7
31 . 8 38 . 4 35 . 8 35 . 6 34 . 5 33 . 5
31 . 7 38 . 3 35 . 7 35 . 3 34 . 4 33 . 2
- 38 . 2 - 34 . 6 34 . 0 -
32 . 0 38 . 4 36 . 4 35 . 6 34 . 5 33 . 7
1 6 5 4 3 2。