建筑材料与构造：蓄水隔热屋面

蓄水隔热屋面
在炎热的夏天，住在顶楼的用户们可能就“遭殃”了，仿佛生活在桑拿房里一样。

在太阳辐射热和室外高温的共同作用下，由屋顶传入室内的热量远比围护墙体多，导致室内温度剧烈升高，为解决好屋顶的隔热措施，应减少和限制屋顶吸热。

（这段话用影视剧里顶楼住户在夏天时，屋内热的扇扇子焦躁的短视频来呈现）
同学们，你知道这座外形如莲花的庞然大物是什么建筑吗？
它就是苏州大学新校区的标志性建筑—炳麟图书馆（图1），在设计上将裙房屋面与相邻周边地块景观融合，形成独特的水跌瀑布景观（图2），衬托出主楼的莲花造型，寓意“出淤泥而不染，浊清涟而不妖”的品德学风，这座图书馆的裙房就是采用的蓄水隔热屋顶。

（百度上可以下载炳麟博物馆的高清照片）
图1炳麟图书馆
图2 炳麟图书馆与周围地块景观
本次课我们就来了解蓄水隔热屋顶的特点及其构造方法。

蓄水隔热屋面是在平屋顶的防水层上蓄一层水，目的是在炎热的夏季，利用蓄水层的水面能反射阳光，减少阳光辐射对屋顶的热作用；蓄水层能吸收大量的热，部分水由液体蒸发为气体，从而将热量散发到空气中，减少了屋顶吸收的热能，起到隔热降温的作用。

若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植物叶片遮蔽阳光的特点，其隔热降温的效果将会更加理想。

蓄水层在冬季还有一定的保温作用。

同时水体长
期将防水层淹没，使混凝土防水层处于水的养护下，减少由于环境条件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。

图3 蓄水屋面防水设计
蓄水隔热屋面是一种有效的隔热降温措施，能改善屋面的热工性能，减少室内空调能耗，从而实现建筑使用过程的节能，这种屋面的节能性能主要体现在一下几个方面：一是，良好的隔热性能。

在干热地区采用蓄水屋面，其隔热效果十分显著，但是不宜在
严寒地区和寒冷地区、地震设防地区和振动较大的建筑物上采用。

二是，防止刚性防水层产生干缩，刚性防水层变形小。

普通屋面的混凝土表面干缩变形受到混凝土内部的约束，产生拉应力后容易形成不闭合裂缝，而当周围环境湿度较大时，混凝土的收缩值减小，长期在水下的混凝土不仅不收缩，反而微膨，可以有效防止屋面渗漏。

有实验表明，炎热夏季水深1m左右的水下防水层表面温度比普通屋面的防水层表面温度降低15摄氏度左右。

由于屋面外表面温度较低，内外表面温差小，昼夜内外表面温度波动小，这样，混凝土防水层及钢筋混凝土基层产生的温度应力也较小，由于温度应力而产生的变形也相应减小，从而避免了由于温度应力而产生的防水层和屋面基层开裂，能延缓屋面防水层老化，对屋面防水和屋盖结构层起到保护作用，延长维修周期，减少维修费用。

三是，密封材料使用寿命长。

因大面积刚性防水蓄水屋面的分仓缝中填嵌的密封材料，在大气中会受到空气对它的氧化作用，使密封材料易于老化，降低耐久性，而水下的密封材料，由于与空气隔绝，推迟了老化过程，因而可延长使用寿命。

图4 出屋面管道防水大样图
蓄水种植隔热降温屋顶则是将一般的种植屋顶与蓄水屋顶结合起来，从而形成一种新型的隔热降温屋顶，在屋顶上用床埂分为若干种植床，直接填种植介质，同时蓄水，栽培各种水中植物。

蓄水种植屋顶连通整个层面的蓄水层，弥补了一般种植屋顶隔热不完整、对人工补水依赖较多等缺点，又兼具有蓄水屋顶和一般种植屋顶的优点，隔热效果更佳，但相对来说造价也较高。

图5 蓄水种植屋面
综合现行的《屋面工程技术规范》和《屋面工程质量验收规范》的相关规定，蓄水隔热屋面的构造做法有下列要求：
图6 蓄水屋面构造
1、蓄水隔热屋面的坡度不宜大于0.5%；
2、蓄水池应设溢水口、排水管和给水管，排水管应与排水出口连通；蓄水池应采用强度等级不低于C20、抗渗等级不低于P6的防水混凝土；泛水高度至少高出水面100㎜；蓄水池内宜采用20㎜厚防水砂浆抹面；蓄水深度一般为150～200㎜；
3、蓄水隔热屋面应根据屋面的面积，合理划分成若干蓄水区，每个蓄水区的边长不宜大于10m，在变形缝的两侧应分成两个互不连通的蓄水区，长度超过40m的蓄水隔热屋面应分仓设置，分仓隔墙可采用现浇混凝土或砌体；
图7 蓄水屋面构造，a蓄水区的划分，b，溢水孔与泄水孔的设置
图8 分仓隔墙构造大样图
4、蓄水池应设置人行通道；蓄水隔热屋面隔热层与防水层之间应设置隔离层；蓄水池的所有孔洞均应预留，给水管、排水管和溢水管等，均应在蓄水池混凝土施工前安装完毕；
5、蓄水池的防水混凝土应一次浇筑完毕，不得留施工缝；防水混凝土应用机械振捣密实，表面应抹平和压光；初凝后应覆盖养护，终凝后浇水养护不得少于14d；蓄水后不得断水。

图9 蓄水屋面防水构造示意
尽管蓄水屋面具有诸多优点，但在发展过程中也遇到很多问题，在一定程度上制约了它的推广，比如耗水量大，在降水量少、空气干燥的北方地区就需要持续补水，夏季夜间降温较慢，可能会出现屋顶外表面温度高于内表面温度，不利于夜间室内降温。

在使用维护过程中经常出现水质变坏，蚊蝇生长的情况，对居住环境造成不利影响，需要设置自我净化设备。

如何改善蓄水屋面的性能，充分发挥其优势是值得我们不断思考与探索的。

如今，人们越来越认识到建筑节能的重要性和紧迫性。

建筑的屋面是接受太阳光辐射热的主要界面，屋面能耗在围护结构总能耗中所占的比重较大，通常情况下，屋面的传热系数大于外墙的传热系数（在热量传导示意图上用不同粗细的箭头表示传热系数不同），因此，加强屋面的保温隔热性能对改善建筑的热工性能、达到建筑的节能降耗具有重要意义。