坡屋顶的保温隔热

《房屋建筑学》课程报告

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浅谈坡屋顶的保温与隔热木材科学与工程 级（1）班 秦家兵 洪志刚 20092060 2009

浅谈坡屋顶的保温与隔热

摘要：坡屋顶作为传统建筑屋顶的一个分类，近年来随着我国经济实力的不断增强以及人们对住宅环境的要求不断提高，坡屋顶建筑逐步又被人们重视起来，并在实际工程中越来越多地涌现。以及屋顶作为一种建筑物外围护结构所造成的室内外温差传热耗热量，大于任何一面外墙或地面的耗热量，围护结构的保温隔热是解决热工设计的关键，所以我们应该加强重视对坡屋顶的保温隔热的研究。

关键词：坡屋顶；保温隔热

屋顶是建筑上方、面向外部屋盖空间的构件。一般把坡度为10％以上的屋顶称为坡屋顶，相对平屋顶而言，坡屋顶是一种特殊的屋顶形式，它包含着直线坡、曲面坡和其它形式的坡顶。 本文通过对坡屋顶的保温隔热防护以及相应的构造设计，以及一些新技术的研究，使得住宅建筑能够满足隔热保温的要求。

一、保温原理

建筑保温通常是指围护结构在冬季阻止室内向室外传热，从而保持室内适当温度的能力。保温是指冬季的传热过程，通常按稳定传热考虑，同时考虑不稳定传热的一些影响。提高建筑物的保温性能必须控制围护结构的传热系数K或热绝缘系数。

在热工设计规范中，从控制维护结构内表面温度不低于室内露点温度，保证内表面不致结露的起码要求，为满足使用者的最基本卫生要求，提出维护结构的总热阻不能小于某个最低限度值。这个最低限度值称为“最小传热阻”。围护结构的实有热阻可以高于它，但不得低于它。在节能设计标准中，则从经济和节能的角度出发对不同地区地围护结构的传热系数作了限定。在进行保温节能设计时，应使围护结构的保温性能满足“最小传热阻”和传热系数限值的要求。

二、隔热原理

热流总是由高温处向低温处流动，夏季由于围护结构对阳光的遮挡，使室内外存在温差，太阳辐射热就会通过围护结构向室内传递。热流通过围护结构有三个过程：首先是围护结构接受热量，其次是围护结构接受的热量由外表面向内表面传递，最后是接近围护结构内表面的热量向室内散发。热量在通过围护结构时并不是畅通无阻的，因为围护结构有阻热功能，它与结构厚度、材料性能、构造形式有关。围护结构是热传递的障碍，热量在穿过障碍时不断地散失、

削弱、到达室内时温度明显降低，时问明显延迟。

建筑隔热则通常是指围护结构在夏天隔离太阳辐射热和室外高温的影响，从而使其内表面保持适当温度的能力。隔热性能通常用夏季室外计算温度条件下，围护结构内表面最高温度值束评价。如果在同一条件下，其内表面最高温度低于或等于240mm厚砖墙的内表面最高温度，则认为符合隔热要求。

三、住宅坡屋顶的保温构造设计

外保温和内保温是建筑节能技术中为提高围护结构保温隔热性能被采用最多的两种方法。前者把保温系统固定在围护结构的外表面，后者施工在内表面。相对于外保温，内保温施工较方便，造价也便宜。

1.坡屋顶外保温构造设计

我们把保温系统固定在围护结构的外表面称为外保温构造。依据保温材料位于防水层位置不同可分为正铺法和倒铺法两种方式。在冬冷夏热地区建筑节能则要兼顾冬季保温，保温常用的技术措施是在屋顶防水层下设置导热系数小的轻质材料用作保温，如膨胀珍珠岩破璃棉等，此为正铺法；也可在屋面防水层以上设置聚苯乙烯泡沫，此为倒铺法。

目前坡屋面的基层以现浇钢筋混凝上为主(厚度100～120mm)，也有少量采用压型钢板组合的轻钢结构。首先先对整体式现浇钢筋混凝土坡屋顶构造的保温构造进行研究。对于这类坡屋面中保温层的设置应随瓦材与屋面的连接方式而异。瓦材与屋面的连按方式，目前有钉挂型和泥背粘铺型(包括钉粘结合)两种。前者在屋面上设顺水条和挂瓦条，瓦材以钉挂方式固定在挂瓦条(以木质为主)上；后者瓦材直接采用在屋面保温层的找平层上设置泥背(水泥砂浆)的方式粘铺，或边找平边粘铺。

1瓦材钉挂型坡屋面构造 ○

(1)对于瓦材钉挂型坡屋面，保温材料设置在顺水条下面。研究表明，为了保留顺水条的顺水作用，应在顺水条下面设置横格木(与挂瓦条平行，间距500mm)，保温材料放在横格木之间。对这种形式的坡屋顶，保温层厚度受横格木高度制约而有所局限。但瓦材下面挂瓦条和顺水条所构成的空气问层也具有一定的绝热作用，而且还可在保温材料上表面做锡箔层以进一步提高屋面的保温隔热性能、因此，空气间层或单面铝箔的空气问也可视为保温层的一部分。为防止保温材料着水受潮，对于无锡箔材料的保温层，可在保温材料上设置防水层，这也是坡屋面的

第二道防水层，对于有锡箔材料的保温层，防水层放在保温层下侧。

(2)瓦材钉挂型坡屋面的保温层设置也可不用横格木，保温层直接采用屋面保温隔热板发泡聚苯板与特种水泥砂浆面层的复合制品，木质顺水条用建筑胶粘剂粘贴在屋面保温隔热板的水泥砂浆层上，但要求该板铺砌平整，或再在该板表面用水泥砂浆找平后粘贴顺水条。

2泥背粘铺型坡屋面构造 ○

对于瓦材泥背粘铺型坡屋面，保温层上面应有水泥砂浆找平层。该找平层也可作为瓦材铺的泥背，在施工时一次完成(找平+泥背粘铺层共30mm厚，为防计找平层开裂，应在内部放置钢丝网加强)。对于坡度较小的坡屋面，找平层也可采用配有细筋保温层应于屋面基层有可靠的连结或粘结。若屋面坡度大于30度时，檐口处应有防止保温层下滑的构造措施。

3倒T型屋面板保温构造做法 ○

采用预应力混凝土倒T形板作坡屋面结构层。可利用倒T形板的肋高形成一个自然的保温隔热空间。可以在肋中填充聚苯乙烯板、树脂憎水膨胀珍珠岩板、外喷发泡聚氨酯等保温材料，保温隔热性能更好。且室内顶面做一般的嵌缝和涂料粉刷，就能满足美观要求，能为住户留出较大的、内顶面平整的阁楼空间。

4硬质发泡聚氨酯保温构造 ○

聚氨酯硬泡体是一种集防水与保温隔热等多种功能于一身的新型材料。聚氨酯硬泡体防水保温材料可用于防水等级为I一Ⅳ级的工业与民用建筑的平屋面、斜屋面、墙体及大跨度的网架结构与异型屋面的防水保温，还适用于旧建筑的维修或改造。该材料适用于混凝土结构、金属结构、木质结构等的屋面和墙体的保温隔热，其保温隔热效果满足建筑节能标准《民用建筑节能设计标准(居住建筑部分)》的要求。坡屋面的构造做法主要是在基层混凝土上设置找平层、防水层，再在上面发泡聚氨酯，最后在其上再挂瓦。其屋面防水保温隔热效果很不错。 5 XPS挤塑板保温板 ○

XPS挤塑板保温板的出现，在屋面保温材料上得到了一个飞跃，由于它优越且长久稳定的保温性能，同时具有较高的抗压强度，吸水率仅为O．7％，使得它可以被直接外露使用，覆盖在防水层表面，可以有效降低防水层表面温度的变化，提高了防水层乃至整个屋面的使用寿命，同时能减少屋面施工层，有效降低屋面荷载。

6外保温节点构造 ○

对于坡屋面外保温构造中，特别是在天沟与坡屋面相交处，属于保温的薄弱环节，容易出

现热桥现象，在挑檐板距墙身300mm宽度范围内上下做保温饰面，此构造可减弱热桥效应，屋面保温层需采用强度较高的“ZL”聚苯颗粒保温浆料加抗裂层硬壳的构造。

2.坡屋顶内保温构造设计

对于夏季使用空调来改善室内热环境，当使用空调时，内保温较外保温能更快的使室内温度降低，能节省能耗，同时内保温还具有造价低、安装方便等优点，使得该技术也得到了广泛的应用。但应考虑的是如何解决坡屋顶内保温可能带来的热桥、结露的问题。

1内保温构造做法 ○

对于坡屋顶内保温构造方式，可用发泡聚苯板(EPS板)，挤塑型(XPS板)等高效保温板做坡屋顶内保温材料。这种保温构造在室内施工，施工做法比较方便，同时保温材料受外界影响较小。但要注意此做法的防结露的处理。此种内保温的基本作法是，先从采用点状间隔分部的胶粘剂把高效保温板同混凝土屋面板粘接牢固，再在聚苯板表面抹上3～5mm厚的饰面石膏浆，以此形成硬质饰面层，或贴拄纸面石膏板束饰面，采用挤塑板内保温构造做法。

2挂瓦轻钢坡屋顶构造 ○

坡屋面基层为轻钢结构时，可用玻璃棉或矿棉毡、板或聚苯板作保温层材料并可将保温材料置于压型钢板构架内，基层底面封以硬质面板(如纸面石膏板等)。如保温层置于轻钢结构层上面，则也应采用有一定强度的板状制品。现场组合双层钢板面可采用玻璃棉，也可用岩棉或矿棉。其主要特点是上层板单独受力，底层板起装饰作用。特别是将底层板放在结构檩条下，底层板即可起吊顶的作用。檩条隐蔽在钢板内，使建筑内部更加荚观。单层做法的保温材料一般采用玻璃棉．为防止屋面结露，通常玻璃棉下加上铝箔．以隔断空气中的水份。

3压型彩板轻钢坡屋顶构造 ○

彩色夹芯板是由内外两种材料粘合或压制而成，外层用高强度材料如0．6mm厚镀锌彩色钢板，铝合金板等等，内层是轻质隔热材料有岩棉(欧文斯棉)阻燃聚苯乙烯，聚氨脂等等通过自动化成型机，用高强结构胶将两者粘合。

四、住宅坡屋顶的隔热构造设计

住是人类生活的四大要素之一，人生的2／3的时间是在住宅及其周围环境中度过的，室内热环境因素对人的影响尤为显著。在进行围护结构的热工设计时如何处理好夏季隔热是改善建

筑室内热环境和节能的关键，合理选择和布置隔热保温层材料与位置以及恰当地选择围护结构构造措施来满足外围护结构节能要求的热工指标和合理，经济的隔热效果充分运用围护结构一直是人们所关注的问题

1.通风隔热坡屋顶构造

1自然通风原理 ○

建筑通风包括从室内排出污浊空气和向室内补充新鲜空气两部分，者称为排风，后者称为送风。为实现排风和送风所采用的设备装胥总体称为建筑通风系统。有效的通风系统可以保证室内空气质量符合卫生标准，提高室内空气品质。按照通风系统工作动力的不同，建筑通风可分为机械通风和自然通风。机械通风依靠外部机械设备产生的压力强制空气流动实现通风换气，自然通风则依靠自然压力促使空气流动实现的。自然压力是自然通风的基本动力，是建筑外墙上洞口两侧存在的压力差(空气从压力较高一侧流向较低一侧)，自然压力主要指风压和热压，相应的自然通风分为利用风压实现的，利用热压实现的和利用二者共同实现。

2风压作用下的自然通风 ○

风压是指室外气流造成室内外空气交换的一种作用压力。当室外气流和建筑物相遇时，将发生绕流。由于建筑物的阻挡，建筑物四周空气压力发生变化；迎风面气流受阻，动压降低，静压升高，风压为正，为正压；侧面和背风面静压降低，风压为负，为负压。相对于其它处未受干扰的气流而言，把这种静压的升高或降低统称为风压。

3热压作用下的自然通风 ○

自然通风的另一基本动力是建筑物内部的热压。热压是由于室内外空气温度不同而形成的重力压差。室内空气温度高，比重小，便会从建筑物上部的窗户排出；室外空气温度相对低，比重大，便从建筑下部的窗孔口进入室内，从而实现自然通风。这个过程又叫“烟囱效应”。室内外温差越大，上下进出风口之间的高差越大，则产生的热压就越大。当室内外温度一定时，上下两窗口间的压差与其高差成线性比例关系。

2.架空屋面板隔热构造做法

在我国南方许多民居，为了降低夏季炎热，在坡屋顶的构造设计中，采用双层小青瓦的构造，在两层瓦片中形成了空气间层作为隔热层，屋檐上设置进气口，并且在屋顶最高的屋脊处设置出气口，利用气体热压原理，使空气流动带走一部分热量，减少了通过屋顶传入室内的热

量，降低屋面内表温有的地方还直接将空心屋面板斜置，形成坡屋顶构造，在屋脊处设置通风口，并利用空心屋面板的孔洞作为通风散热的通道。其优势在于利用空心屋面板的孔洞作为自然通风孔道，造价较为便宜。但由于空心屋面板板缝之间防水性不好，作为坡屋顶围护结构有一定的局限性。

3.顶棚通风隔热构造

利用顶棚与屋面间的空间做通风隔热层，由于间层与室外或室内相通，利用风压和热压作用带走进人空气层内的一部分热量，使屋顶变成两次传热，从而减少了通过屋顶传入室内的热量，降低屋面内表温。实际证明，这种构造形式，不仅隔热好，而且当太阳辐射减弱时和室外气温低于室内气温时，能迅速散热，尤其适合于在自然通风情况下，要求白天隔热好，夜间散热快的房间。

不上人阁楼屋顶为了加强自然通风，常在檐口、屋脊或山墙等处开通气孔，或在屋顶上设置考虑老虎窗。坡屋顶的保温层设置在顶棚上，在坡屋顶和顶棚之间形成空气间层。夏季阳光辐射坡屋顶时，空气问层起到蓄热的作用。利用自然通风原理，空气层自然风带走太阳辐射坡屋顶传下来的一部分热量，起到隔热的作用，同时也带走保温层散发的水蒸汽，通过排湿与透气，防止坡屋顶阁楼空间凝结水。并注意老虎窗的隔热处理，这些对提高阁楼屋顶的隔热性能是有效的。对于无挑檐遮挡的外墙通风孔和天窗通风口应注意解决好飘雨问题，特别是当通风口尺寸较大，应在洞口处设置百叶窗片挡雨。

4.实体隔热坡屋顶构造做法

材料的蓄热系数(S)是材料的热物理性能之一，它反映材料对波动热作用的稳定性。蓄热系数大的材料，表面温度波动小，即热稳定性好。材料的蓄热系数可根据材料的密度、导热系数和比熟容通过计算确定，也可从《热工规范》中查取。密度大的材料s值较大；空气间层的s值取零；当材料在使用中被压缩或受潮，其值也相应增大。增大围护结构的热阻和热稳定性，在屋顶中设置实体材料隔热层，是利用屋顶材料层的热阻和材料蓄热的作用来隔热的。旨在提高结构的热惰性，从而使屋顶内表面平均温度及温度波动范围降低。

对于住宅这种全天使用的房间，屋顶除了有足够大的热阻和衰减外，还应使总延迟时间更长。让内表面最高温度推迟到午夜以后出现，此时室外气温已大大降低，室内温度也随之下降。为了提高材料层隔热的能力，最好选用，导熟系数比较小的材料，同时还要注意材料层的排列。

因为屋顶构造的各层材料的排列次序不同，能产生不同的隔热效果。采用多层材料组合的屋顶可以充分地发挥各层材料的特性，特别是这种复合结构的内侧采用适当厚度的重质材料或用轻质材料夹芯，可以提高其热稳定性。选用时应尽可能利用工业废料和地方材料。由于空气很轻，导热系数很小，又不花钱，人们把空气问层当作另一种隔热材料来应用以减轻隔热屋顶的自重和达到经济的效果。

坡屋顶由于屋面板是倾斜布置，若采用蓄水屋顶的实体隔热构造，可以采用由水袋及顶盖组成的蓄热屋面，这是因为水比同样重量的其它建筑材料能储存更多的热量。冬天时，水袋受到太阳光照射而升温，热量通过下面的金属天花板传递至室内，使房问变暖。夏天时，室内热量通过金属天花板传递给水袋，在夜间，水袋中的热量以辐射、对流等方式敝发至天空，水袋上有活动盖板以增强蓄热性能。夏季，白天盖上盖板，减少阳光对水袋的辐射，使其可以吸纳较多的室内热量．夜晚打开盖板，使水袋中的热量迅速散发到空中。冬天，白天打开盖板使水袋尽量吸收太阳的热辐射，夜晚盖上盖板使水袋中的热量向室内散发。从而使屋顶这一围护构造的具有良好的保温隔热性能。

5.反射隔热坡屋顶构造

反射隔热是控制维护结构外表面吸收太阳辐射热(如表面浅色处理)，使入射到被加热表面上的热辐射能量减少，降低外表面的温度，从而使加热表面传入表面内的热流的峰值降低，而且延迟，达到隔热的目的。但是，在进行反射隔热设计时，要考虑因反射较强的太阳光辐射所造成的建筑环境的污染。

1涂料反射隔热构造做法 ○

夏季太阳辐射比较强烈，但多分布在可见光都分，其中50％热量为O．4～O．7um波段，43％为红外波段。浅色表面的吸收率比深色的小，而两者的辐射率基本相同。因此，白天浅色表面吸热少，夜间则与深色表面具有同样的散热能力。所以，采用浅色饰面材料的屋顶外表面和外墙面，在夏季能反射较多的太阳辐射热，从而能降低室内的太阳辐射得热量和围护结构内表面温度。当白天无太阳和在夜晚时，浅色围护结构外表面又能把围护结构的热量向外界辐射，从而降低室内温度。

选用淡颜色能反射大部分的太阳能辐射，从而降低屋面材料的表面温度起到一定的节能作用，当然我们并不是想借此要求设计师们在屋面材料的选色上全部都选用淡色系，毕竟屋面的装饰作用和建筑效果有时更能体现建筑物的价值。不过现在很多材料公司在研究新型表面涂层

材料，不但颜色鲜艳能满足设计师挑剔的眼光，还能有效反射太阳辐射，从而起到和淡色一样的节能效果。

2金属箔反射隔热构造 ○

铝箔波形纸保温隔热板是以波形纸板做为基层，铝箔做为复面层，贴在复面纸上经加工而成的。分三层铝箔波形纸板及五层铝箔波形纸板两种，前者系由两张复面纸和一张波形纸组合而成，并在复面纸表面上裱以铝箔；后者系由三张复面纸和两张波形纸组合而成，在上下复面纸的表面上裱以铝箔。为了增强板的刚度各层波形纸可互相垂直放置，铝箔保温隔热纸板可固定于钢筋混凝土屋面板下及木屋架下做保温隔热使用。若采用带铝箔的空气间层，可有效提高热阻，如采用单面贴敷铝箔的封闭空气间层热阻值可使其提高3．6倍，节能效果十分显著。目前国内铝箔的生产量已经能够满足建筑市场的需要，因此这项节能措施更有继续推广的价值。但应注意的是，当采用单面铝箔空气问层时，铝箔应设置在室外侧的一面。

可以说坡屋顶作为传统建筑屋顶的一个分类，由于能减少建筑的日照间距，提高城市土地利用率，也较普通平屋顶能更有效的保温隔热，所以应用最为广泛。随着社会的发展，在重新审视能源、资源和环境问题的今天，传统的坡屋顶被赋予了新的功能、形式、诸多的技术设计及可持续的建筑设计理念。随着科学技术的不断进步及人们对生态环保意识的不断加强，对住宅坡屋顶保温隔热构造研究和探讨还要继续下去。可以预见的是，未来的屋顶将会越来越多地采用节能环保的新材料、低能耗生态的新技术等手段，使得住宅建筑能降低能源消耗，资源充分利用，优化人居生态环境。

参考文献:

杨艺.《建筑墙体传热特性的分析与比较》

邹学红.《建筑保温隔热材料性能研究》

肖坚.《夏热冬冷地区住宅坡屋顶隔热保温构造研究》

冯才敏.《硬质聚氨酯泡沫塑料及其连续玻璃纤维增强复合材料的性能研究》

许红升.《纤维增强水泥/聚苯乙烯泡沫塑料复合屋面保温板的结构与性能研究》