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多功能屋顶设计与雨水利用

屋顶渗漏是困扰房屋使用的一个难题,漏水的屋顶使整个建筑的使用功能下降,寿命缩短,居住环境恶化。造成屋顶渗漏的原因虽然很多,具有设计、施工方面的原因,也有防水材料、防水层老化、混凝土空隙等方面的原因。

目前,屋顶渗漏的研究和处理主要是两个方面:一是防水材料,加强防水材料防渗漏性能和抗老化能力的研制;二是结构措施,主要是把平屋顶改为坡屋顶,坡屋顶作为一种屋顶形式,靠排水快、通畅和合理的构造来保证屋顶不渗漏和低渗漏,可以起到很好的效果,隔热、保温也有一定的效果,对城市建筑造型也是一种点缀,但造价高,检修困难,屋顶不能再作其它用途。

多功能屋顶不仅可以防渗漏、隔热、保温,改善居住环境,而且还可以集蓄雨水并加以利用(见图1),可以使顶层住房成为最好的居住环境。

1.多功能屋顶的功能

1.1. 防渗漏

多功能屋顶防止渗漏主要从防水层、组合屋顶、以及空气间层结构来实现。由于防水层、组合屋顶均可阻水,即使上层屋顶有滴漏,但要再穿过组合屋顶是不可能的,而且空气间层可以蒸发水分。这种多功能屋顶的设计比以往的单层屋顶在防止渗漏方面多了2~3个阻水层和一个空气间层,因此,多功能屋顶可以保证屋顶不再漏水(见图2)。

1.2. 保温与隔热

多功能屋顶作为外围护结构,保温、隔热主要是利用空间来实现。

由于用封闭空气间层使空气不流动或使空气处于静止状态,其导热性甚小,与外部隔绝,因此,可利用空气间层作为保温层,达到保温的目的。

利用多功能屋顶的空气间层通风,散发一部分热量,使屋顶变成4次传热:利用屋顶蓄水的功能形成一层薄水层,利用水层的反射,吸收和蒸发热量,以及流水的排泄可降低屋面温度;组合屋顶结构本身具有一定的吸热能力;在墙体上设通风孔,使空气间层形成空气对流,以减低传至屋面内表面的温度,达到隔热的目的。

为解决保温需要隔绝空气间层不通风与隔热需要通风的矛盾。可在墙体设活动通风阀,阀门通过电器设备操纵,冬季关闭,作保温用;夏季开启,作隔热、散发内部水蒸气和凝结水用(见图2)。

1.3. 雨水利用

城市生活用水由三部分组成:饮用水、洗涤用水和卫生用水,据测算,这三部分用水分别占总用水量的8%50%42%。为减少优质水用于卫生方面的需求,减轻城市供水压力,利用建筑物屋顶拦蓄雨水,不作任何处理,向城市提供一部分卫生用水,是极为有益的和廉价的。

我们国家年降雨量在200~1600 mm之间。每一幢建筑都有一个屋顶,每一个屋顶都可以收集雨水,如果按建筑物的寿命为50年来考虑,每平方米的屋顶一年可收集雨水200~1600 kg50年可收集雨水10000~90000 kg。这部分水利用了,就意味着减少了同等数量的优质水用于卫生方面的需求,节约下来的水又可以扩大城市供水范围。

2   多功能屋顶设计

2.1. 屋顶与蓄水池

屋顶为蓄水池底板,起到收集雨水的作用,女儿墙为蓄水池的边墙,屋顶与女儿墙围成的空间具有集水和蓄水的功能,该空间即为蓄水池。设计上可利用屋顶整个或局部面积进行集水。

屋顶主要由防水层、找平层、结构层等层次构成。防水层作成柔性防水层,可用高分子卷材或土工膜制成,特别是土工膜抗渗性好,施工方便,抗老化强,寿命比高分子卷材料长5~8倍。

2.3. 隔热、保温层

空气间层可以作为隔热与保温层,为解决保温需要空气间层不通风与隔热需要通风的矛盾。为便于空气流动,应设若干通风孔,在外墙体设活动通风阀,阀门通过电器设备操纵,冬季关闭;夏季开启(见图2)。

2.4. 其它

通风阀门由阀壳、阀片、操纵杆、电器操纵设备等组成,操纵设备可以是共用的,也可以是各户独立的(见图2)。

雨水利用系统

为了和房屋设计协调配合,将饮用水、洗涤用水和卫生用水分离,避免卫生间的设施通过管道将细菌传播到饮用水、洗涤用水的管道,可采用两套供水系统。

3.结论

采用多功能屋顶的设计方法建造的房屋可以达到以下目的:

防止屋顶渗漏;

改善隔热、保温条件;

有效利用水资源,长期受益,减少住户经济支出;

改善居住环境,使顶层住房成为最好的居住环境。

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