一种节能环保隔热屋面结构及施工方法与流程

本发明涉及隔热屋面，具体涉及一种节能环保隔热屋面结构及其施工方法。

背景技术：

1、随着全球对能源效率和环境保护意识的增强，建筑行业面临着日益严峻的挑战，特别是在建筑材料和结构设计方面。屋面结构作为建筑物的重要组成部分，其热效率对整体能耗有显著影响。传统的屋面设计往往忽视了节能和环保的重要性，导致热损失、能源浪费和环境污染等问题。

2、且传统屋面结构通常由单一材料构成，如石材、混凝土或金属材料，这些材料虽然在结构稳定性方面表现良好，但在热效率和环保性方面存在明显不足。例如，混凝土和石材由于其较大的热质量，会在夏季吸收大量热量，并在夜间缓慢释放，导致室内温度升高，增加空调系统的负担和能源消耗。同样，金属屋面虽然重量轻，但其热传导率高，易于导致热量损失，尤其在冬季较为明显。此外，传统屋面材料通常在环保和可持续性方面表现不佳。例如，混凝土生产过程中产生大量二氧化碳，而某些金属屋面材料的生产和加工也涉及到高能耗和污染问题。这些因素加在一起，导致了对更高性能、更环保的屋面材料和结构的需求。

3、近年来，隔热技术的发展为提高屋面热效率提供了新的解决方案。例如，使用隔热涂料、反射膜或隔热层等，可以有效降低太阳辐射带来的热量，然而隔热层在屋顶很容易被风吹日晒腐蚀，因此需要一种高质保护层用于保护屋顶。此外，这些解决方案往往只关注单一的热效率问题，忽略了结构强度、耐久性或环保性能，限制了它们在不同环境和条件下的应用，例如支撑层采用较重的金属或钢筋混凝土导致承重大大增加。此外，屋面结构的维护和耐久性也是重要考虑因素。传统屋面材料往往需要定期维护，如重新涂漆或修补，这不仅增加了长期成本，也影响了建筑物的外观和性能。例如，金属屋面易于生锈，混凝土屋面可能出现裂缝，这些问题都需要定期检查和修复。在环保方面，建筑行业正面临越来越严格的环境法规和标准，要求建筑材料和结构不仅要节能高效，还要低排放、可回收。这推动了对新型环保建筑材料的研发，如使用再生材料、生物基材料或低碳技术的屋面解决方案。

4、因此，开发一种既能提高热效率，又具备良好结构强度、耐久性和环保性能的屋面结构变得尤为重要。这种屋面结构应该采用多层设计，每层都有特定的功能，如反射太阳辐射、提供良好的隔热性能、保护结构免受环境因素的侵害等。同时，这种结构还应该易于安装和维护，使用环保材料，以适应可持续发展的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中提到的上述问题，为解决上述技术问题，本发明提供了一种节能环保隔热屋面结构及其施工方法，该方法包括支撑层、隔热层和保护层，其中，支撑层由聚酰亚胺基体结合闭孔聚苯乙烯或聚氨酯泡沫结合硅气凝胶颗粒构成，其中还嵌入了碳纤维或玻璃纤维以增强强度，并覆盖有耐候性聚氨酯涂层；隔热层由反射型金属银膜、多孔隔热材料膨胀聚苯乙烯、复合隔热层组成，复合隔热层由铝箔和气凝胶组成；保护层由高性能聚合物基体-改性环氧树脂、碳纤维增强材料、纳米硅烷涂层、气凝胶微粒、形状记忆聚合物组成，按重量配比为50％：25％：10％：10％：5％，其中保护层的五种物质及其配比组成的保护层强度高、性能好，大大提升了隔热效果。

2、一种节能环保隔热屋面结构，包括支撑层、隔热层和保护层，其中，所述支撑层位于最底部，直接接触或安装于建筑物的主体结构上，由聚酰亚胺基体结合闭孔聚苯乙烯或聚氨酯泡沫结合硅气凝胶颗粒构成，其中还嵌入了碳纤维或玻璃纤维以增强强度，并覆盖有耐候性聚氨酯涂层；

3、所述隔热层在支撑层的上方，由反射型金属银膜、多孔隔热材料膨胀聚苯乙烯、复合隔热层组成，复合隔热层由铝箔和气凝胶组成；

4、所述保护层位于最外层，由高性能聚合物基体-改性环氧树脂、碳纤维增强材料、纳米硅烷涂层、气凝胶微粒、形状记忆聚合物组成，按重量配比为50％：25％：10％：10％：5％。

5、优选地，所述反射型金属银膜厚度为0.2至0.5毫米，多孔隔热材料膨胀聚苯乙烯密度为15至30公斤/立方米。

6、优选地，所述隔热层由高反射环保材料反射型金属膜银膜、多孔隔热材料膨胀聚苯乙烯、复合隔热层组成，复合隔热层由铝箔和气凝胶组成；其中最外层为高反射环保材料反射型金属膜银膜；第二层为复合隔热层；第三层为多孔隔热材料膨胀聚苯乙烯。

7、优选地，所述并覆盖有耐候性聚氨酯涂层为直接涂装型聚氨酯涂层。

8、优选地，所述复合隔热层由铝箔和气凝胶组成，其中铝箔厚度为0.05毫米至0.2毫米，气凝胶为硅基气凝胶，厚度为5毫米至20毫米。

9、本技术还提供一种节能环保隔热屋面施工方法，包括：

10、步骤s1：支撑层施工：在屋面结构的基础上安装聚酰亚胺基体，该聚酰亚胺基体已经嵌入了碳纤维或玻璃纤维，并结合了闭孔聚苯乙烯或聚氨酯泡沫和硅气凝胶颗粒；

11、步骤s2：隔热层施工：在支撑层上铺设反射型金属银膜；在银膜上安装由铝箔和气凝胶构成的复合隔热层；覆盖一层膨胀聚苯乙烯作为多孔隔热材料；

12、步骤s3：保护层施工：混合高性能聚合物基体-改性环氧树脂、碳纤维增强材料、纳米硅烷涂层、气凝胶微粒和形状记忆聚合物，按照50％：25％：10％：10％：5％的重量比进行配比；将混合后的材料均匀涂覆在隔热层表面，形成保护层；

13、步骤s4：对完成的屋面结构进行检查，结束。

14、优选地，在施工隔热层时，首先铺设厚度为0.2至0.5毫米的反射型金属银膜，然后在银膜上安装由铝箔和硅基气凝胶构成的复合隔热层，其中铝箔厚度为0.05毫米至0.2毫米，气凝胶厚度为5毫米至20毫米；最后覆盖一层密度为15至30公斤/立方米的膨胀聚苯乙烯作为多孔隔热材料。

15、优选地，所述聚合物基体-改性环氧树脂制备制备步骤如下：选择双酚a型环氧树脂作为基础材料，与聚酰胺类硬化剂按重量比约4:1混合，加入羧基端羟基丁腈橡胶作为改性剂，羧基端羟基丁腈橡胶加入量为环氧树脂总重量的10％，然后在25℃至35℃温度下混合搅拌30分钟，进行脱泡后灌注至模具中，在25℃至35℃温度下养护24小时后进行60-80℃的后固化处理。

16、优选地，所述聚酰胺类硬化剂是由长链脂肪酸与多胺反应生成的烷基聚酰胺硬化剂，包括烷基聚酰胺或脂环族聚酰胺或芳香族聚酰胺。

17、优选地，所述后固化处理，包括加热过程中，每小时温度升高2℃至5℃，提升至80℃后保持2至4小时，最后自然冷却至室温。

18、本发明提供了一种节能环保隔热屋面结构及其施工方法，所能实现的有益技术效果如下：

19、1、本发明通过采用多层隔热设计，包括高反射性金属膜、复合隔热层和多孔隔热材料，该节能环保隔热屋面结构显著降低了热量通过屋顶的传递。这不仅减少了冷却和加热系统的能源消耗，也有助于减少整体建筑物的碳足迹，大大提高能效和热效率。

20、2、本技术屋面结构使用环保材料聚酰亚胺基体和硅气凝胶，以及可回收的碳纤维或玻璃纤维，这些材料的应用不仅降低了生产过程中的环境影响，还提高了整个建筑物的可持续性。

21、3、本技术支撑层的结构设计，结合了聚酰亚胺基体和加强材料，提供了卓越的机械强度和稳定性。此外，保护层的复合材料构造，包括改性环氧树脂和碳纤维增强材料，提供了额外的耐久性，减少了长期维护成本，高性能聚合物基体-改性环氧树脂、碳纤维增强材料、纳米硅烷涂层、气凝胶微粒和形状记忆聚合物按照50％：25％：10％：10％：5％的重量比形成的保护层，大大增强了结构稳定性和耐久性。

22、4、本技术聚合物基体-改性环氧树脂制备制备步骤如下：选择双酚a型环氧树脂作为基础材料，与聚酰胺类硬化剂按重量比约4:1混合，加入羧基端羟基丁腈橡胶作为改性剂，羧基端羟基丁腈橡胶加入量为环氧树脂总重量的10％，然后在25℃至35℃温度下混合搅拌30分钟，进行脱泡后灌注至模具中，在25℃至35℃温度下养护24小时后进行60-80℃的后固化处理。

23、5、本技术的改性环氧树脂通过添加如羧基端羟基丁腈橡胶(ctbn)等弹性体改性剂，显著提高了其韧性和抗冲击性。这种改性使环氧树脂更加适合于承受日常使用中的机械应力，如行走引起的压力或环境因素导致的冲击和振动，从而提高了其在建筑应用中的实用性和耐久性。改性环氧树脂具有更好的粘接特性，能够与多种基材(如金属、木材、玻璃纤维等)形成牢固的结合。这一特性使其成为多层复合材料的理想选择，有助于提升整个结构的完整性和稳定性。通过改性，环氧树脂的耐化学品性能得到提升，尤其是对油类、溶剂和其他潜在腐蚀性物质的抵抗力。此外，改性环氧树脂还具有更好的耐候性，可以抵抗紫外线和极端温度变化的影响。