4.4 保温层和隔热层设计
4.4 保温层和隔热层设计
4.4.1 保温层应根据屋面所需传热系数或热阻选择轻质、高效的保温材料，保温层及其保温材料应符合表4.4.1的规定。
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4.4.1 屋面保温层应采用轻质、高效的保温材料，以保证屋面保温性能和使用要求。本次规范修订时，增加了矿物纤维制品和泡沫混凝土等内容，目的是考虑屋面防火安全，着重推广无机保温材料供设计人员选择。为此，本条按其材料把保温层分为三类，即板状材料保温层、纤维材料保温层和整体材料保温层。
纤维材料是指玻璃棉制品和岩棉、矿渣棉制品，具有质量轻、导热系数小、不燃、防蛀、耐腐蚀、化学稳定性好等特点，做成毡状或板状的制品，是较好的绝热材料和不燃材料。
泡沫混凝土是用机械方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入水泥、集料、掺合料、外加剂和水等组成的料浆中，经混合搅拌、浇筑成型、蒸汽养护或自然养护而成的轻质多孔保温材料。泡沫混凝土制品的密度为300kg／m3～500kg／m3时，抗压强度为0.3MPa～0.5MPa，导热系数为0.095W／(mK)～0.010W／(mK)。因为泡沫混凝土的原料广泛、生产方便、价格便宜，常用砌块或现场浇筑的方法，在建筑工程中得到广泛应用。
4.4.2 保温层设计应符合下列规定：
1 保温层宜选用吸水率低、密度和导热系数小，并有一定强度的保温材料；
2 保温层厚度应根据所在地区现行建筑节能设计标准，经计算确定；
3 保温层的含水率，应相当于该材料在当地自然风干状态下的平衡含水率；
4 屋面为停车场等高荷载情况时，应根据计算确定保温材料的强度；
5 纤维材料做保温层时，应采取防止压缩的措施；
6 屋面坡度较大时，保温层应采取防滑措施；
7 封闭式保温层或保温层干燥有困难的卷材屋面，宜采取排汽构造措施。
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4.4.2 本条对屋面保温层设计提出以下要求：
1 无机保温材料按其构造分为纤维材料、粒状材料和多孔材料，如矿物纤维制品、膨胀珍珠岩制品、泡沫玻璃制品、加气混凝土、泡沫混凝土等。有机保温材料主要有泡沫塑料制品，如聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料等。屋面结构的总热阻应为各层材料热阻及内，外表面换热阻的总和，其中保温材料的热阻尤为重要。根据国家对节约能源政策的不断提升，目前民用建筑节能标准已提高到50％或65％，为了使屋面结构传热系数满足本地区建筑节能设计标准规定的限值，保温层宜选用吸水率低、密度和导热系数小，并有一定强度的保温材料，其厚度应按现行建筑节能设计标准计算确定。
2 由于保温材料大多数属于多孔结构，干燥时孔隙中的空气导热系数较小，静态空气的导热系数λ为0.02，保温隔热性较好。保温材料受潮后，其孔隙中存在水蒸气和水，而水的导热系数λ为0.5比静态空气大20倍左右，若材料孔隙中的水分受冻成冰，冰的导热系数λ为2.0相当于水的导热系数的4倍，因此保温材料的干湿程度与导热系数关系很大。由于每一个地区的环境湿度不同，定出统一的含水率限值是不可能的，因此本条提出了平衡含水率的问题。
在实际应用中的材料试件含水率，根据当地年平均相对湿度所对应的相对含水率，可通过表5计算确定。
3 本次规范修订时，对板状保温材料的压缩强度作了规定，如将挤塑聚苯板压缩强度规定为150kPa，在正常使用荷载情况下可以满足上人屋面的要求。当屋面为停车场、运动场等情况时，应由设计单位根据实际荷载验算后选用相应压缩强度的保温材料。
4 矿物纤维制品在常见密度范围内，其导热系数基本上不随密度而变，而热阻却与其厚度成正比。考虑纤维材料在长期荷载作用下的压缩蠕变，采取防止压缩的措施可以减少因厚度沉陷而导致的热阻下降。
5 屋面坡度超过25％时，干铺保温层常发生下滑现象，故应采取粘贴或铺钉措施，防止保温层变形和位移。
6 封闭式保温层是指完全被防水材料所封闭，不易蒸发或吸收水分的保温层。吸湿性保温材料如加气混凝土和膨胀珍珠岩制品，不宜用于封闭式保温层。保温层干燥有困难是指吸湿保温材料在雨期施工、材料受潮或泡水的情况下，未能采取有效措施控制保温材料的含水率。由于保温层含水率过高，不但会降低其保温性能，而且在水分汽化时会使卷材防水层产生鼓泡，导致局部渗漏。因此，对于封闭式保温层或保温层干燥有困难的卷材屋面而言，当保温材料在施工使用时的含水率大于正常施工环境的平衡含水率时，采取排汽构造是控制保温材料含水率的有效措施。当卷材屋面保温层干燥有困难时，铺贴卷材宜采用空铺法、点粘法、条粘法。
4.4.3 屋面热桥部位，当内表面温度低于室内空气的露点温度时，均应作保温处理。
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4.4.3 热桥是指在室内外温差作用下，形成热流密集、内表面温度较低的部位。屋面热桥部位主要在屋顶与外墙的交接处，通常称为结构性热桥。屋面热桥部位应采取保温处理，使该部位内表面温度不低于室内空气的露点温度。
4.4.4 当严寒及寒冷地区屋面结构冷凝界面内侧实际具有的蒸汽渗透阻小于所需值，或其他地区室内湿气有可能透过屋面结构层进入保温层时，应设置隔汽层。隔汽层设计应符合下列规定：
1 隔汽层应设置在结构层上、保温层下；
2 隔汽层应选用气密性、水密性好的材料；
3 隔汽层应沿周边墙面向上连续铺设，高出保温层上表面不得小于150mm。
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4.4.4 本条对隔汽层设计作出具体的规定：
1 按照现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176中有关围护结构内部冷凝受潮验算的规定，屋顶冷凝计算界面的位置，应取保温层与外侧密实材料层的交界处。当围护结构材料层的蒸汽渗透阻小于保温材料因冷凝受潮所需的蒸汽渗透阻时，应设置隔汽层。外侧有卷材或涂膜防水层，内侧为钢筋混凝土屋面板的屋顶结构，如经内部冷凝受潮验算不需要设隔汽层时，则应确保屋面板及其接缝的密实性，达到所需的蒸汽渗透阻。
2 隔汽层是一道很弱的防水层，却具有较好的蒸汽渗透阻，大多采用气密性、水密性好的防水卷材或涂料。隔汽层是隔绝室内湿气通过结构层进入保温层的构造层，常年湿度很大的房间，如温水游泳池、公共浴室、厨房操作间、开水房等的屋面应设置隔汽层。
3 隔汽层做法同防水层，隔汽层应沿周边墙面向上连续铺设，高出保温层上表面不得小于150mm，隔汽层收边不需要与保温层上的防水层连接，理由1：隔汽层不是防水层，与防水设防无关联；理由2：隔汽层施工在前，保温层和防水层施工在后，几道工序无法做到同步，防水层与墙面交接处的泛水处理与隔汽层无关联。
4.4.5 屋面排汽构造设计应符合下列规定：
1 找平层设置的分格缝可兼作排汽道，排汽道的宽度宜为40mm；
2 排汽道应纵横贯通，并应与大气连通的排汽孔相通，排汽孔可设在檐口下或纵横排汽道的交叉处；
3 排汽道纵横间距宜为6m，屋面面积每36m2宜设置一个排汽孔，排汽孔应作防水处理；
4 在保温层下也可铺设带支点的塑料板。
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4.4.5 屋面排汽构造设计是对封闭式保温层或保温层干燥有困难的卷材屋面采取的技术措施。为了做到排汽道及排汽孔与大气连通，使水汽有排走的出路，同时力求构造简单合理，便于施工，并防止雨水进入保温层，本条对排汽道及排汽孔的设置作出了具体的规定。
4.4.6 倒置式屋面保温层设计应符合下列规定：
1 倒置式屋面的坡度宜为3％；
2 保温层应采用吸水率低，且长期浸水不变质的保温材料；
3 板状保温材料的下部纵向边缘应设排水凹缝；
4 保温层与防水层所用材料应相容匹配；
5 保温层上面宜采用块体材料或细石混凝土做保护层；
6 檐沟、水落口部位应采用现浇混凝土堵头或砖砌堵头，并应作好保温层排水处理。
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4.4.6 本条对倒置式屋面保温层设计提出以下要求：
1 倒置式屋面的坡度宜为3％，主要考虑到坡度太大会造成保温材料下滑，太小不利于屋面的排水。
2 倒置式屋面保温材料容易受雨水浸泡，使导热系数增大，保温性能下降，且易遭水侵蚀破坏，故应选用吸水率低，且长期浸水不变质的保温材料，如挤塑聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料和喷涂硬泡聚氨酯等。
3 保温层很轻，若不加保护和埋压，容易被大风吹起，或是被屋面雨水浮起。由于有机保温材料长期暴露在外，受到紫外线照射及臭氧、酸碱离子侵蚀会过早老化，以及人在上面踩踏而破坏，因此保温层上面应设置块体材料或细石混凝土保护层。喷涂硬泡聚氨酯与浅色涂料保护层间应具相容性。
4 为了不造成板状保温材料下面长期积水，在保温层的下部应设置排水通道和泄水孔。
4.4.7 屋面隔热层设计应根据地域、气候、屋面形式、建筑环境、使用功能等条件，采取种植，架空和蓄水等隔热措施。
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4.4.7 屋面隔热是指在炎热地区防止夏季室外热量通过屋面传入室内的措施。在我国南方一些省份，夏季时间较长、气温较高，随着人们生活的不断改善，对住房的隔热要求也逐渐提高，采取了种植、架空、蓄水等屋面隔热措施。屋面隔热层设计应根据地域、气候、屋面形式、建筑环境、使用功能等条件，经技术经济比较确定。这是因为同样类型的建筑在不同地区采用隔热方式也有很大区别，不能随意套用标准图或其他做法。从发展趋势看，由于绿色环保及美化环境的要求，采用种植隔热方式将胜于架空隔热和蓄水隔热。
4.4.8 种植隔热层的设计应符合下列规定：
1 种植隔热层的构造层次应包括植被层、种植土层、过滤层和排水层等；
2 种植隔热层所用材料及植物等应与当地气候条件相适应，并应符合环境保护要求；
3 种植隔热层宜根据植物种类及环境布局的需要进行分区布置，分区布置应设挡墙或挡板；
4 排水层材料应根据屋面功能及环境、经济条件等进行选择；过滤层宜采用200g/m2～400g/m2的土工布，过滤层应沿种植土周边向上铺设至种植土高度；
5 种植土四周应设挡墙，挡墙下部应设泄水孔，并应与排水出口连通；
6 种植土应根据种植植物的要求选择综合性能良好的材料；种植土厚度应根据不同种植土和植物种类等确定；
7 种植隔热层的屋面坡度大于20％时，其排水层、种植土应采取防滑措施。
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4.4.8 本条对种植隔热层的设计提出以下要求：
1 降雨量很少的地区，夏季植物生长依赖人工浇灌，冬季草木植物枯死，故停止浇水灌溉。由于降雨量少，人工浇灌的水也不太多，种植土中的多余水甚少，不会造成植物烂根，所以不必另设排水层。
南方温暖，夏季多雨，冬季不结冰，种植土中含水四季不减。特别大雨之后，积水很多必须排出，以防止烂根，所以在种植土下应设排水层。
冬季寒冷但夏季多雨的地区，下雨时有积聚如泽的现象，排除明水不如用排水层作暗排好，所以在种植土下应设排水层。冬季严寒，虽无雨但存雪，种植土含水量仍旧大，冻结之后降低保温能力，所以在防水层下应加设保温层。
2 不同地区由于气候条件的不同，所选择的种植植物不同，种植土的厚度也就不同，如乔木根深，地被植物根浅，故本条规定所用材料及植物等应与当地气候条件相适应，并应符合环境保护要求。
3 根据调研结果，种植屋面整体布置不便于管理，为便于管理和设计排灌系统，种植植物的种类也宜分区。本次修订时，将原规范中的整体布置取消，改为宜分区布置。
4 排水层的材料的品种较多，为了减轻屋面荷载，应尽量选择塑料、橡胶类凹凸型排水板或网状交织排水板。如年降水量小于蒸发量的地区，宜选用蓄水功能好的排水板。若采用陶粒作排水层时，陶粒的粒径不应小于25mm，堆积密度不宜大于500kg／m3，铺设厚度宜为100mm～150mm。
过滤层是为防止种植土进入排水层造成流失。过滤层太薄容易损坏，不能阻止种植土流失；过滤层太厚，渗水缓慢，不易排水。过滤层的单位面积质
量宜为200g／m2～400g／m2。
5 挡墙泄水孔是为了排泄种植土中过多的水分，泄水孔被堵塞，造成种植土内积水，不但影响植物的生长，而且给防水层的正常使用带来不利。
6 种植隔热层的荷载主要是种植土，虽厚度深有利植物生长，但为了减轻屋面荷载，需要尽量选择综合性能良好的材料，如田园土比较经济；改良土由于掺加了珍珠岩、蛭石等轻质材料，其密度约为田园土的1／2。
7 坡度大于20％的屋面，排水层、种植土等易出现下滑，为防止发生安全事故，应采取防滑措施，也可做成梯田式，利用排水层和覆土层找坡。屋面坡度大于50％时，防滑难度大，故不宜采用种植隔热层。
4.4.9 架空隔热层的设计应符合下列规定：
1 架空隔热层宜在屋顶有良好通风的建筑物上采用，不宜在寒冷地区采用；
2 当采用混凝土板架空隔热层时，屋面坡度不宜大于5％；
3 架空隔热制品及其支座的质量应符合国家现行有关材料标准的规定；
4 架空隔热层的高度宜为180mm～300mm，架空板与女儿墙的距离不应小于250mm；
5 当屋面宽度大于10m时，架空隔热层中部应设置通风屋脊；
6 架空隔热层的进风口，宜设置在当地炎热季节最大频率风向的正压区，出风口宜设置在负压区。
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4.4.9 本条对架空隔热层的设计提出以下要求：
1 我国广东、广西、湖南、湖北、四川等省属夏热冬暖地区，为解决炎热季节室内温度过高的问题，多采用架空隔热层措施；架空隔热层是利用架空层内空气的流动，减少太阳辐射热向室内传递，故宜在屋顶通风良好的建筑物上采用。由于城市建筑密度不断加大，不少城市高层建筑林立，造成风力减弱、空气对流较差，严重影响架空隔热层的隔热效果。
2 根据国内采用混凝土支墩、砌块支墩与混凝土板组合、金属支架与金属板组合等的实际情况，有关架空隔热制品及其支座的质量，应符合有关材料标准的要求。
3 架空隔热层的高度，应根据屋面宽度或坡度大小的变化确定。屋面较宽时，风道中阻力增加，宜采用较高的架空层，或在中部设置通风口，以利于空气流通；屋面坡度较小时，进风口和出风口之间的压差相对较小，为便于风道中空气流通，宜采用较高的架空层，反之可采用较低的架空层。
4.4.10 蓄水隔热层的设计应符合下列规定：
1 蓄水隔热层不宜在寒冷地区、地震设防地区和振动较大的建筑物上采用；
2 蓄水隔热层的蓄水池应采用强度等级不低于C25、抗渗等级不低于P6的现浇混凝土，蓄水池内宜采用20mm厚防水砂浆抹面；
3 蓄水隔热层的排水坡度不宜大于0.5％；
4 蓄水隔热层应划分为若干蓄水区，每区的边长不宜大于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的蓄水隔热层应分仓设置，分仓隔墙可采用现浇混凝土或砌体；
5 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；
6 蓄水池的蓄水深度宜为150mm～200mm；
7 蓄水池溢水口距分仓墙顶面的高度不得小于100mm；
8 蓄水池应设置人行通道。
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4.4.10 本条对蓄水隔热层的设计提出以下要求：
1 蓄水隔热层主要在我国南方采用。国外有资料介绍在寒冷地区使用的为密封式，我国目前均为敞开式的，冬季如果不将水排除，则易冻冰而导致胀裂损坏，故不宜在北方寒冷地区使用。
地震地区和振动较大的建筑物上，最好不采用蓄水隔热层。振动易使建筑物产生裂缝，造成屋面渗漏。
2 为保证蓄水池的整体性、坚固性和防水性，强调采用现浇防水混凝土，混凝土强度等级不低于C25，抗渗等级不低于P6，且蓄水池内用20mm厚防水砂浆抹面。
3 蓄水隔热层划分蓄水区和设分仓缝，主要是防止蓄水面积过大引起屋面开裂及损坏防水层。根据使用及有关资料介绍，蓄水深度宜为150mm～200mm，低于此深度隔热效果不理想，高于此深度加重荷载，隔热效果提高并不大，且当水较深时夏季白天水温升高，晚间水温降低放热，反而导致室温增加。蓄水隔热层设置人行通道，对于使用过程中的管理是非常重要的。
