低碳環保種植屋面設計技法論文

　　導讀:在我國冬冷夏熱的地區以及華南等熱帶地區,過去就有過蓄土種植的屋面應用范例,在當代的建設學中我們將之稱為種植屋面。從建筑設計角度看,種植屋面各構造層次自上而下可分為七層:種植介質、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。 關鍵詞:種植屋面,構造層次,設計

　　要求

　　0.前言

　　人類經濟飛速發展到今天,正面臨著資源和環境問題的嚴峻挑戰,資源、環境和經濟增長的矛盾日益尖銳。以能源為例,據統計,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,環境污染問題也十分嚴峻,有些已經嚴重影響到人類的生存和發展。以“低碳環保”為理念的建筑正在世界各地興起。而建筑屋頂則是民用建筑中實現“低碳環保”理念必不可少的平臺。建筑屋頂作為一種建筑物外部圍護結構所造成的室內外溫差傳熱耗熱量,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,減少空調能耗,達到改善室內熱環境的一個有效途徑。

　　國外在屋面節能方面的種種努力充分體現了有利于節約資源、有利于資源的再利用、有利于天然資源的更新,即可持續發展的原則。在我國冬冷夏熱的地區以及華南等熱帶地區,過去就有過“蓄土種植”的屋面應用范例,在當代的建設學中我們將之稱為種植屋面。隨著人們對環保節能的推崇,這種和植屋面得到更加廣泛的應用,比如利用屋頂植草栽花,甚至種植灌木、堆疊假山、構設噴泉景觀等形成“草場屋頂”或空中花園,成為比較時尚的生態型節能屋面。由于種植屋頂的隔熱保溫性能優良,已逐步在廣東、廣西、四川、湖南等地被人們廣泛應用。

　　下面,從建筑設計的解度,對種植屋面的設計技法進行探討。

　　1.種植屋面的概念及優劣勢

　　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為依托,進行蓄水、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、農林和園藝等專業學科,是一個系統工程,必須從設計、選材、施工和管理維護等方面進行綜合研究和處理。這種屋面集中體現了當今屋面系統發展的主要關注點:節能和環保。綠色屋面的應用,使建筑的保溫性能大大提高。實測表明,在夏季某一天的下午,當室外溫度為35℃時,參照屋面由于卷材吸收太陽輻射溫度高達70℃,而綠色屋面卷材的溫度僅為25℃。綠色屋面的運用,使建筑物頂層溫度得到降低,空調費用減少20%~50%。同樣,冬季采暖的費用也有較大幅度的下降。綠色屋面在環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,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。技術上,既要考慮屋頂的外加荷載,又要解決好防水材料、保溫、排蓄水材料、種植基層材料、植物營養土、植物種類及給水設施等一系列問題;經濟上,初始成本較高;此外,還需要日常的維護管理,這些都增加了推廣的難度。

　　2.種植屋面構造層次

　　從建筑設計角度看,種植屋面各構造層次自上而下可分為七層:種植介質、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: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應具有自重輕、不板結、保水保肥、適宜植物培育生長、施工簡便和經濟環保等性能。一般可選用種植土、草炭、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、細砂和經過發酵處理的動物糞便等材料,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的1~2道具有耐水、耐腐蝕、耐霉爛和對基層伸縮或開裂變形適應性強的卷材(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,宜采用結構找坡,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,且對屋面構造沒有特殊的要求,只是在檐口和走道板處要防止蛭石或木

　　屑在雨水外溢時被沖走。

　　3.2特性:

　　1)實踐經驗表明,種植屋面的隔熱性能與植被覆蓋密度、培植基質(蛭石或木屑)的厚度和基層的構造等因素有關。種植層的厚度一般依據種植物的種類而定: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,點綴環境,改善建筑的熱環境和空氣質量,輻射熱能會轉化成植物的生物能和空氣的有益成分,實現太陽輻射資源性的轉化。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定性。下表一為四川省建科院對種植屋面進行熱工測試數據。

　　表一:有、無種植屋的熱工實測值表

　　4.種植屋面設計要求

　　在進行種植屋面設計時應注意以下幾個主要問題:

　　4.1種植屋面一般由結構層、找平層、防水層、蓄水層、濾水層、種植層等構造層組成;

　　4.2種植屋面應采用整體澆筑或預制裝配的鋼筋混凝土屋面板作結構層,其質量應符合國家現行各相關規范的要求。在考慮結構層設計時,要以屋頂允許承載重量為依據。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+一定厚度排水物質重量+植物重量+其他物質重量;

　　4.3防水層應采用設置涂膜防水層和配筋細石混凝土剛性防水層兩道防線的復合防水設防的做法,以確保其防水質量,做到不滲不漏;

　　4.4在結構層上做找平層,找平層宜采用1:3水泥砂漿,其厚度根據屋面基層種類(按照屋面工程技術規范)規定為15~30mm,找平層應堅實平整。找平層宜留設分格縫,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%,以免種植介質流失;

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

　　結論

　　沒有科學的理念,就沒有高品質的設計,也就沒有高品位的作品和高品質的工程。在當今的屋頂設計中,只有要求堅持低碳、環保、綠色、節能、以人為本的原則,鼓勵采用綠色低碳設計新理念、新技術、新材料、新工藝。在今年2010年上海世界博覽會上,我國政府以“城市,讓生活更美好”為主題,在世博園區的規劃設計、場館建設和園區運營方面,率先實踐了低碳經濟的理念。其中的韓國館就一個低碳環保屋面建筑的典范。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建筑事務所設計,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“小山”中都擁有住房和辦公區域、廣場和購物中心、博物館和休閑區域。所有建筑的屋頂和平臺還將串成一座生態公園,可改善城市中的區域氣候和通風,還減少了對能源和水的使用量。每座“小山”周圍被植被所環繞,各樓層之間的流通系統將會把水儲存起來,用于日常的澆灌,充分體現了環保、節能、循環利用、可持續發展的設計構想。

　　【參考文獻】

　　[1]建筑工程節能設計手冊.北京:中國計劃出版社.2007-09.

　　[2]住宅建筑設計原理.北京:中國建筑工業出版社,1999.

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