低碳環(huán)保種植屋面設(shè)計(jì)技法論文

　　導(dǎo)讀:在我國冬冷夏熱的地區(qū)以及華南等熱帶地區(qū),過去就有過蓄土種植的屋面應(yīng)用范例,在當(dāng)代的建設(shè)學(xué)中我們將之稱為種植屋面。從建筑設(shè)計(jì)角度看,種植屋面各構(gòu)造層次自上而下可分為七層:種植介質(zhì)、隔離過濾層、排水層、耐根系穿刺防水層、卷材或涂膜防水層、找平層和找坡層。 關(guān)鍵詞:種植屋面,構(gòu)造層次,設(shè)計(jì)

　　要求

　　0.前言

　　人類經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展到今天,正面臨著資源和環(huán)境問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)增長的矛盾日益尖銳。以能源為例,據(jù)統(tǒng)計(jì),按照目前的開采量,全球石油剩余量只能再開采40年,煤炭也只能開采100年,環(huán)境污染問題也十分嚴(yán)峻,有些已經(jīng)嚴(yán)重影響到人類的生存和發(fā)展。以“低碳環(huán)�！睘槔砟畹慕ㄖ�正在世界各地興起。而建筑屋頂則是民用建筑中實(shí)現(xiàn)“低碳環(huán)�！崩砟畋夭豢缮俚钠脚_(tái)。建筑屋頂作為一種建筑物外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)所造成的室內(nèi)外溫差傳熱耗熱量,大于任何一面外墻或地面的耗熱量。因此,如何提高建筑屋面的保溫隔熱能力,是有效地抵御室外冷熱空氣傳遞,減少空調(diào)能耗,達(dá)到改善室內(nèi)熱環(huán)境的一個(gè)有效途徑。

　　國外在屋面節(jié)能方面的種種努力充分體現(xiàn)了有利于節(jié)約資源、有利于資源的再利用、有利于天然資源的更新,即可持續(xù)發(fā)展的原則。在我國冬冷夏熱的地區(qū)以及華南等熱帶地區(qū),過去就有過“蓄土種植”的屋面應(yīng)用范例,在當(dāng)代的建設(shè)學(xué)中我們將之稱為種植屋面。隨著人們對(duì)環(huán)保節(jié)能的推崇,這種和植屋面得到更加廣泛的應(yīng)用,比如利用屋頂植草栽花,甚至種植灌木、堆疊假山、構(gòu)設(shè)噴泉景觀等形成“草場屋頂”或空中花園,成為比較時(shí)尚的生態(tài)型節(jié)能屋面。由于種植屋頂?shù)母魺岜�溫性能�?yōu)良,已逐步在廣東、廣西、四川、湖南等地被人們廣泛應(yīng)用。

　　下面,從建筑設(shè)計(jì)的解度,對(duì)種植屋面的設(shè)計(jì)技法進(jìn)行探討。

　　1.種植屋面的概念及優(yōu)劣勢

　　種植屋面也稱之為綠色屋面,是一種在建筑屋面上種植花草、灌木甚至小型喬木使屋面具有像花園一般的園林景觀的屋面;它是以建筑物頂部平臺(tái)為依托,進(jìn)行蓄水、覆土并營造園林景觀的一種空間綠化美化形式,其涉及建筑、農(nóng)林和園藝等專業(yè)學(xué)科,是一個(gè)系統(tǒng)工程,必須從設(shè)計(jì)、選材、施工和管理維護(hù)等方面進(jìn)行綜合研究和處理。這種屋面集中體現(xiàn)了當(dāng)今屋面系統(tǒng)發(fā)展的主要關(guān)注點(diǎn):節(jié)能和環(huán)保。綠色屋面的應(yīng)用,使建筑的保溫性能大大提高。實(shí)測表明,在夏季某一天的下午,當(dāng)室外溫度為35℃時(shí),參照屋面由于卷材吸收太陽輻射溫度高達(dá)70℃,而綠色屋面卷材的溫度僅為25℃。綠色屋面的運(yùn)用,使建筑物頂層溫度得到降低,空調(diào)費(fèi)用減少20%~50%。同樣,冬季采暖的費(fèi)用也有較大幅度的下降。綠色屋面在環(huán)保方面的效益也是顯而易見的,可以減輕大城市的熱島效應(yīng),減少和利用雨水的排放等。

　　綠色屋面的推廣也存在不少難點(diǎn)。技術(shù)上,既要考慮屋頂?shù)耐饧雍奢d,又要解決好防水材料、保溫、排蓄水材料、種植基層材料、植物營養(yǎng)土、植物種類及給水設(shè)施等一系列問題;經(jīng)濟(jì)上,初始成本較高;此外,還需要日常的維護(hù)管理,這些都增加了推廣的難度。

　　2.種植屋面構(gòu)造層次

　　從建筑設(shè)計(jì)角度看,種植屋面各構(gòu)造層次自上而下可分為七層:種植介質(zhì)、隔離過濾層、排水層、耐根系穿刺防水層、卷材或涂膜防水層、找平層和找坡層。

　　2.1種植介質(zhì):是屋面種植的植物賴以生長的土壤層。要求所選用的種植介質(zhì)應(yīng)具有自重輕、不板結(jié)、保水保肥、適宜植物培育生長、施工簡便和經(jīng)濟(jì)環(huán)保等性能。一般可選用種植土、草炭、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、細(xì)砂和經(jīng)過發(fā)酵處理的動(dòng)物糞便等材料,按一定比例混合配制而成。

　　2.2隔離過濾層:是指在種植介質(zhì)和排水層之間,采用無紡布或玻纖氈,可以透水,又能阻止泥土流失。

　　2.3排水層:隔離過濾層的下部為排水層,排水層可采用專用的、留有足夠空隙并有一定承載能力的塑料排水板、橡膠排水板或粒徑為2O~40mm、厚度80mm以上的鵝卵石組成。

　　2.4耐根系穿刺防水層:起隔斷根系以免破壞防水層作用的,通常采用鋁合金卷材、高密度聚乙烯和低密度聚乙烯、聚氯乙烯等作為耐根系穿刺防水層。

　　2.5卷材或涂膜防水層:在耐根系穿刺防水層下部再鋪設(shè)的1~2道具有耐水、耐腐蝕、耐霉?fàn)�和對(duì)基層伸縮或開裂變形適應(yīng)性強(qiáng)的卷材(如高分子卷材)或防水涂料等的柔性防水層。

　　2.6找平層:用水泥砂漿等找平以便在其上鋪設(shè)柔性防水層。2.7找坡層:則是為了便于迅速排除種植屋面的積水,宜采用結(jié)構(gòu)找坡,其坡度宜為1%~3%。

　　3.種植屋面分類及特性

　　3.1分類:種植屋面分覆土種植和無土種植兩種。 1)覆土種植是在鋼筋混凝土屋頂上覆蓋種植土壤100~150mm厚。 2)無土種植,具有自重輕、屋面溫差? ⒂欣于防水防滲的特?,它是采用水渣、蛭石或者是木屑代替土壤,重量減輕了而隔熱性能反而有所提高,且對(duì)屋面構(gòu)造沒有特殊的要求,只是在檐口和走道板處要防止蛭石或木

　　屑在雨水外溢時(shí)被沖走。

　　3.2特性:

　　1)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,種植屋面的隔熱性能與植被覆蓋密度、培植基質(zhì)(蛭石或木屑)的厚度和基層的構(gòu)造等因素有關(guān)。種植層的厚度一般依據(jù)種植物的種類而定:草本15~30mm;花卉小灌木30~45mm;大灌木45~6Omm;淺根喬木6O~90mm;深根喬木90~150mm。

　　2)種植屋面不僅為建筑的屋面起到保溫隔熱的效果,而且還能美化建筑,點(diǎn)綴環(huán)境,改善建筑的熱環(huán)境和空氣質(zhì)量,輻射熱能會(huì)轉(zhuǎn)化成植物的生物能和空氣的有益成分,實(shí)現(xiàn)太陽輻射資源性的轉(zhuǎn)化。通常種植屋面鋼筋混凝土屋面板溫度控制在月平均溫度左右。具有良好的夏季隔熱、冬季保溫特性和良好的熱穩(wěn)定性。下表一為四川省建科院對(duì)種植屋面進(jìn)行熱工測試數(shù)據(jù)。

　　表一:有、無種植屋的熱工實(shí)測值表

　　4.種植屋面設(shè)計(jì)要求

　　在進(jìn)行種植屋面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)主要問題:

　　4.1種植屋面一般由結(jié)構(gòu)層、找平層、防水層、蓄水層、濾水層、種植層等構(gòu)造層組成;

　　4.2種植屋面應(yīng)采用整體澆筑或預(yù)制裝配的鋼筋混凝土屋面板作結(jié)構(gòu)層,其質(zhì)量應(yīng)符合國家現(xiàn)行各相關(guān)規(guī)范的要求。在考慮結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)時(shí),要以屋頂允許承載重量為依據(jù)。必須做到:屋頂允許承載量大于一定厚度種植屋面最大濕度重量+一定厚度排水物質(zhì)重量+植物重量+其他物質(zhì)重量;

　　4.3防水層應(yīng)采用設(shè)置涂膜防水層和配筋細(xì)石混凝土剛性防水層兩道防線的復(fù)合防水設(shè)防的做法,以確保其防水質(zhì)量,做到不滲不漏;

　　4.4在結(jié)構(gòu)層上做找平層,找平層宜采用1:3水泥砂漿,其厚度根據(jù)屋面基層種類(按照屋面工程技術(shù)規(guī)范)規(guī)定為15~30mm,找平層應(yīng)堅(jiān)實(shí)平整。找平層宜留設(shè)分格縫,縫寬為20mm,并嵌填密封材料,分格縫最大間距為6m;

　　4.5種植屋面的植土不宜太厚,植物扎根遠(yuǎn)不如地面。因此,栽培植物宜選擇長日照的淺根植物,如各種花卉、草等,一般不宜種植根深的植物;

　　4.6種植屋面坡度不宜大于3%,以免種植介質(zhì)流失;

　　4.7四周擋墻下的泄水孔不得堵塞,應(yīng)能保證排除積水,滿足房屋建筑的使用功能。

　　結(jié)論

　　沒有科學(xué)的理念,就沒有高品質(zhì)的設(shè)計(jì),也就沒有高品位的作品和高品質(zhì)的工程。在當(dāng)今的屋頂設(shè)計(jì)中,只有要求堅(jiān)持低碳、環(huán)保、綠色、節(jié)能、以人為本的原則,鼓勵(lì)采用綠色低碳設(shè)計(jì)新理念、新技術(shù)、新材料、新工藝。在今年2010年上海世界博覽會(huì)上,我國政府以“城市,讓生活更美好”為主題,在世博園區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、場館建設(shè)和園區(qū)運(yùn)營方面,率先實(shí)踐了低碳經(jīng)濟(jì)的理念。其中的韓國館就一個(gè)低碳環(huán)保屋面建筑的典范。韓國首爾Gwanggyo自給自足綠色新城位于韓國首爾南部35公里的“Gwanggyo”,這座建筑夢幻城市由荷蘭MVRDV建筑事務(wù)所設(shè)計(jì),是一座新概念自給自足的綠色城市,采用“小山梯田”一樣的建筑模式,每個(gè)“小山”中都擁有住房和辦公區(qū)域、廣場和購物中心、博物館和休閑區(qū)域。所有建筑的屋頂和平臺(tái)還將串成一座生態(tài)公園,可改善城市中的區(qū)域氣候和通風(fēng),還減少了對(duì)能源和水的使用量。每座“小山”周圍被植被所環(huán)繞,各樓層之間的流通系統(tǒng)將會(huì)把水儲(chǔ)存起來,用于日常的澆灌,充分體現(xiàn)了環(huán)保、節(jié)能、循環(huán)利用、可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)構(gòu)想。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]建筑工程節(jié)能設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:中國計(jì)劃出版社.2007-09.

　　[2]住宅建筑設(shè)計(jì)原理.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.

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