屋顶作为一种建筑物外围护结构所造成的室内外温差传热耗热量，大于任何一面外墙或地面的耗热量，因此，提高建筑屋面的保温隔热能力，能有效地抵御室外热空气传递，减少空调耗能，也是改善室内热环境的一个有效途径。常见的屋面节能技术有倒置式保温屋面、种植屋面、蓄水屋面、浅色坡屋面等。
1、倒置式保温屋面
倒置式保温屋面是与传统屋面相对而言的。所谓倒置式屋面，就是将传统屋面构造中的保温层与防水层颠倒，把保温层放在防水层的上面，对防水层起到一个屏蔽和保护的作用，使之不受阳光和气候变化的影响，不易受到来自外界的机械损伤，是一种值得推广的保温屋面。 2、种植屋面
种植屋面是指在建筑屋面和地下工程顶板的防水层上铺以种植土，并种植植物，使其起到防水、保温、隔热、和生态环保作用的屋面。
屋面的植被绿化防热是利用植物的光合作用、叶面的蒸腾作用以及对对太阳辐射的遮挡作用，来减少太阳辐射热对屋面的影响。另外，土层也有一定的蓄热能力，并能保持一定水分，通过水的蒸发作用对屋面进行降温。我国浙江农民在屋顶种植的水稻实景图。这种方法不仅收获了优质水稻，而且使得顶层房间的热环境得到显著的改善，实现了冬暖夏凉的效果。
(1)种植屋面的保温隔热性能
从种植屋面的结构图可以看出，种植屋面的种植系统没有设置隔热层，因为绿色植物对太阳辐射的吸收、反射和遮挡，使到达屋面的光照强度大大减弱。正是由于植物的这种光能效应，使得种植屋面白天升温不多，夜晚降温也不多，日气温变幅较小。植物所特有遮阳作用和蒸腾作用，具有明显的降温降湿效应。种植屋面的植物成为隔热层，减少室外空气与围护结构之间的热交换，使传入室内的热量大大减少，而从屋面进入室内的热量占总围护结构得热量的70%以上。有资料显示，夏季种植屋面的内表面温度比其他屋面低2.8~7.7℃。因为植被能吸收太阳辐射的热量，通过光合作用转化为生化能，从而改变能量存在的形式。此外，其表面的反射热小，长波辐射小，冬季又有良好的保温性能，所以植被也具有良好的热工性能，室内的热量也不会通过屋面轻易的散失。种植屋面真正能够做到冬暖夏凉，因此完全可以将现有的平屋顶通过屋面绿化来达到隔热保温的效果，降低能耗和空调费用。
由于种植屋面独特的种植系统，太阳光不会直接照射到屋面，使得屋面防水层材料、连接处和其他材料热胀冷缩的温差和变化速度都明显降低，延长了建筑材料的使用寿命，减少后期维护成本。
(2)种植屋面的给水系统
种植屋面的给水系统通常采用喷灌的形式，也可采用滴灌的形式。一般喷灌用水无水质特殊要求的可直接采用自来水、河流水。若水中有较大颗粒杂质，则应做相应的过滤处理，以防堵塞喷头。给水压力则根据所选用的喷头形式、喷射半径以及供水管网通过计算确定。喷头的类型繁多，应根据绿地、花坛形式、面积大小、水源压力、植物状况、绿地功能及美观要求等选定。为了减少城市自来水的用量，节约水资源，种植屋面还可采用雨水收集系统，将屋面和地面的雨水经过收集处理和储存，使其达到规定的标准，以供灌溉植物之用。如旧建筑中没有考虑到种植屋面的灌溉问题，那么植物应采用耐旱节水型植物，以减少对水资源的浪费。
(3)种植屋面的蓄水和节水
种植屋面上各种植物的浇灌用水、水池、喷泉等水体用水极为频繁，因此种植屋面都必须具有良好的蓄排水及防水功能，才不会影响屋面的使用效果和建筑物的安全。种植屋面能够截流雨水并迅速排除多余的水分，使雨天屋面的排水量减少，从而减轻排水管道的压力，这就意味着排水管道的数量和直径均能相应减小，节省建筑成本。截留的雨水可以用作植物的浇灌用水，节约净化水的能耗及水资源。此外截留雨水通过植物的蒸腾作用和太阳直接蒸发到空气中，实现水的自然循环，不仅大大降低了屋顶的室外综合温度，而且还改善城市的空气质量。同时大部分雨水避免被直接排放，可以减少水资源的浪费，缓解城市排水系统的压力，减少了污水处理费用。
种植屋面还必须注意屋面防水层的保护。一是选择根系不发达的植物，以免破坏防水层而造成屋面渗漏;二是选择耐根系穿刺的防水层，如铝合金卷材高密度聚乙烯土工膜等;三是使用“生态种植屋面复合排水呼吸系统”，即采用先进的屋面生态防水换气导水技术，通过导水、排潮、换气和植被的生态循环，既克服了卷材防水层的不足，又满足了种植层的隔热保温的作用。
(4)植物选择
植被层是种植屋面系统中的可见部分，也是种植屋面展示的部分，因此，植被的选择在种植屋面系统中非常重要。植物的成活与生长的好坏取决于其生长环境条件，由于屋顶的生态环境与地面明显不同，光照、温度、湿度、风力等随着层高的增加而呈现不同的变化，受屋面自然条件的限制，所以屋面种植植物的选择比地面种植植物的选择更严格，一般要综合考虑以下因素：
1)屋顶离地面越高，自然条件越恶劣，植物的选择则更为严格。植株必须具有根系浅、耐寒冷、抗旱、耐瘠薄、喜阳的习性。在植物类型上应草坪、花卉为主并穿插点缀一些花灌木、小乔木。各类草坪、花卉、树木所占比例应在70%以上。
2)考虑到布局技术的需要和功能发挥，植株宜选择具有较鲜艳和开花时有较好观赏效果的品种。为便于管理，宜选用适应性强、生长缓慢、病虫害少、浅根系的植物。
3)需符合防风安全性的要求。植株要相对低矮，如果植株过高或不够坚硬，则风大时植株易倒伏，会影响绿化效果。
(5)种植屋面种植土选择
种植土分为田园土、改良土和无机复合种植土三种。田园土即自然土，取土方便，比较经济;改良土是由田园土掺合珍珠岩、蛭石、草炭等轻质材料混合而成，密度约为田园土的1/2，并采取土壤消毒措施,适用于屋面种植;无机复合种植土荷载较轻，适宜做简单式种植屋面。无机复合种植土目前价格较贵，是国外屋面种植主要采用的材料。屋顶绿化与地面绿化的一个重要区别就是种植层荷重限制。种植土完全用田园土，则屋顶荷载较重，土层不透气，保水性能不佳，易干裂。为了使花草生长发育旺盛并减轻屋顶的荷载，种植土宜选用经过人工配置的合成土，使其既含有植物生长的各类元素，又能满足质量轻、持水量大、通风排水性好、营养适当、清洁无毒、材料来源广且价格便宜等诸多要求。目前国内外应用于种植屋面的人工种植土种类较多，一般均采用轻质骨料(如蛭石、珍珠岩、泥炭等)与腐殖土、发酵木屑等配合而成。不同植物生长发育需要的土层厚度不同，植物在屋顶上生长由于风载较大，从植物的防风要求上讲，也需要土壤有一定的种植深度。
(6)种植屋面的后期养护措施
1)植物生长到一定程度，相邻树木的枝叶会互相缠绕，影响通风，滋生病虫。所以必须定期修剪疏枝，防止过密;草坪和地被同样需要修剪成形，以免影响景观。
2)屋顶绿化植物不同于地面植物，得不到地下水供给，并且屋顶土层易缺水，但一般轻质土保水性较好，因此应视植物生长状态浇水。
3)根据土壤状况和植物生长状态，适时进行适量施肥。
4)人工介质可能会因风化和雨水冲刷而流失，导致体积缩小，种植层厚度不够，应及时补充介质。
5)尽量选择适于当地的植物品种，一旦发现病虫害，应在发生初期迅速控制，并应尽可能避免使用药剂防治。
6)把植物的定期健康诊断列入管理工作，尽早检验出异常植株。
7)专人定期负责屋顶绿化的保洁工作，避免生活垃圾、落叶影响景观;植物落叶期间保证每天有专人负责清除，以免堵塞排水孔。
(7)屋面的日光节能种植温室
在屋面上建造日光节能种植温室是一种屋面种植技术，在满足荷载与防水性能要求的建筑物的屋顶上建造日光温室。不同于传统种植屋面的利用植物对太阳光的反射和遮挡,屋面日光种植温室是充分利用太阳能，进行人工调节温度、湿度、光照以及水、肥和热等，为植物创造良好的生长发育条件。其做法就是在建筑平屋顶上安装日光温室的轻钢框架、滴灌给水系统、供暖系统和温室维护墙体等。结构合理的屋面日光种植温室具有很多优点。首先具有良好的保温蓄热构造，温室散热损失少，蓄热能力强。经过人工调节就能达到满足植物生长所需要的温度;二是屋面日光种植温室，位于所建城市建筑物的最高平面上，这样的日光种植温室具有良好的采光位置，能最大限度地透过自然光，大大加强了植物光合作用的进行;三是在建筑屋面上设计回收雨水装置，利用回收雨水进行绿化灌溉，既节约净化水的能耗及水资源，又减轻了城市排水系统的压力，节省了管道设置等的费用;四是具有良好的排风除湿降温等环境调控功能，将日光种植温室低层架空，不仅对温室具有防潮、降温和通风的作用，而且对位于温室架空层下面的建筑物屋面能起到同样好的效果，有利于顶层室内温度的调节，降低空调的能耗。
屋顶日光种植温室技术不仅限于观赏植物的种植，同样可以应用于药材、蔬菜、花苗和果树等经济作物的种植，可产生较好的经济效益和社会效益。屋顶的温室种植，不但可发挥植物的种植优势，还可绿化美化屋顶，增加城市绿化空间，营造空中绿肺，降低城市的热岛效应，具有极为明显是景观效益和生态效益。
(8)种植屋面的作用
1)种植屋面的的保温、隔热作用
利用现代建筑物的屋面建造绿色植被,可以明显改善居住区周围的气候。通过实验可以证明，和没有绿化的屋面相比，绿化的屋面可以降温。在酷热的夏天，当气温大约在30℃时，没有绿化的地面已达到不堪忍受的40℃~50℃，而绿化屋顶基层以下10cm处的温度则为舒适的20℃;在冬天，绿化屋顶像一个温暖罩保护着建筑物。长有植物和含有空气层基层的绿化屋顶可以显著减缓热传导以利节能。实验证明，和没有绿化的屋面相比，种植屋面可以节约房屋供暖费用达50%之多。所以，屋顶花园对于夏天和冬天的极端温度有着突出的缓冲作用。
2)改善建筑物周围的小气候及优化环境
种植屋面不占用土地,却增加了城市的绿化面积。绿色植物能够吸附空气中的尘埃，同时，吸入二氧化碳放出氧气，在一定程度上改善城市中的空气质量。另一方面，植物叶子和土壤中的水分蒸发过程可以吸热降温。据日本东京的城市绿化部门测算，若屋顶完成50%的绿化，可将城市最高温度降低0.84℃，这显然有利于缓解城市的”热岛效应”。
3)储水和减少屋面泄水的作用
当许多屋顶都被绿化时，屋面排水可以大量减少。在德国巴伐利亚的园艺站所进行的实验显示，结构厚度为10cm的平屋面，能够使降水强度降低70%左右。除延缓屋面排水外，绿化屋顶还能够把大部分降水储存起来。大约有一半的降水会存在于基层上或通过植物蒸发掉。因此，屋顶花园的这种优点不仅为下水道和蓄水池减轻了负担，也为城市的排水工程设计降低了费用。
4)对建筑构造层的保护
屋顶构造的破坏只有少部分是由承重物件引起的，在多数情况下是由于屋面防水层温度应力所造成的破坏。迅速的温度变化对建筑物特别有害，它会引起屋顶构造的膨胀和收缩,使建筑物出现裂缝,导致雨水的渗入。温差的变化也会使屋面材料过早老化，减少使用寿命。如上文所述，屋顶花园可以调节夏天和冬天的极端温度,减小温差带来的影响，同时也阻挡了大量射线对屋面的直接照射，不仅保护了屋顶构造，还能延长其使用寿命。
5)隔音作用
城市中人口相对集中且活动频繁，是噪声污染严重的地区。屋顶花园不仅是抵挡噪音的一道屏障，而且植物层本身对声波也有吸收作用。德国的研究显示,绿化屋顶与一般屋顶相比，可减低噪声20dB~30dB，屋顶土层12 cm厚时隔音大约40dB，20cm厚时隔音大约46dB。因此，经过绿化的屋顶可以起到隔音和减低噪声的作用。
6)心理和美学的作用
人类天性向往自然，绿化的环境能够对人的心理产生影响。绿色屋顶花园的山水景色使人感受到大自然的气息，在混凝土的无机世界中感受到绿色植物的旺盛生命力，从而产生亲切、轻松、愉悦的心理感受，也体会到了大自然的天然美感。另一方面，在房屋建筑附近的绿色花园，不仅丰富了城市景观的视觉效果(即所谓的第五立面)，还给人们的休闲娱乐活动带来很大的方便。
3、蓄水屋面
蓄水屋面是指在屋面防水层上蓄一定高度的水，起到隔热作用的屋面。其原理是在太阳辐射和室外气温的综合作用下，水能吸收大量的热而由液体蒸发为气体，从而将热量散发到空气中，减少了屋盖吸收的热能，起到隔热和降低屋面温度的作用。此外，水面还能够反射阳光，减少阳光辐射对屋面的热作用。水层在冬季还有一定的保温作用。蓄水屋面即可隔热又可保温，还能保护防水层，延长防水材料的寿命。其主要构造简图如图3-20所示，图3-21为蓄水屋面实景图。
在相同的条件下，蓄水屋面比非蓄水屋面使屋顶内表面的温度输出和热流响应要降低得更多，而且受室外扰动的干扰较小，具有很好的隔热和节能效果。对于蓄水屋面，由于一般是在混凝土刚性防水层上蓄水，这样既可利用水层隔热降温，又改善了混凝土的使用条件，避免了直接暴晒和冰雪雨水引起的急剧伸缩;长期浸泡在水中有利于混凝土后期强度的增长，又由于混凝土有的成分在水中继续水化产生湿涨，因而水中的混凝土有更好的防渗水性能，同时蓄水的蒸发和流动能及时地将热量带走，减缓了整个屋面的温度变化。另外，由于在屋面上蓄上一定厚度的水增大了整个屋面的热阻和温度的衰减倍数，从而降低了屋面内表面的最高温度。经实测深蓄水屋面的顶层住户的夏日温度比普通屋面要低2~5℃ 。基于上述优点，蓄水屋面现在已经被大面积推广采用。
但是，要设计一个隔热性能好又节能的蓄水屋面,必须对它的传热特性进行动态分析和计算以确定蓄水的深度究竟取为多大才合适。蓄水屋面有普通蓄水和深蓄水屋面之分。普通蓄水屋面需定期向屋顶供水，以维持一定的水面高度;深蓄水屋面则可利用降雨量来补偿水面的蒸发，基本上不需要人为供水。一般浅水屋面蓄水深度宜为150 ~400mm，而深蓄水屋面水深400mm较适宜。蓄水深度超过一定程度则降温效果不明显且蓄水过深使屋面静荷载增加，将会增加结构设计难度。根据屋面面积和分格缝位置应分为若干蓄水区，一般每个分格区边长不能大于10m。
蓄水屋面最重要的环节应该是屋面的防水处理。在屋面防水做法中有刚性防水屋面和卷材防水屋面。采用刚性防水层时，应按规定做好分格缝，防水层做好后应及时养护, 蓄水后不得断水;采用卷材防水层时，其做法与卷材防水屋面相同，应注意避免在潮湿条件下施工，最好在卷材下设置一道细石混凝土防水层,但同时也可在细石混凝土中掺入占水泥重量1%的防水剂，使其成为防水混凝土，提高混凝土的抗渗能力，防止屋面渗漏。为了避免池壁裂缝应采用钢筋混凝土池壁或半砖、半钢筋混凝土池壁。前者用于现浇钢筋混凝土屋面，后者适应于预制板屋面。采用砖砌池墙时靠近池底应做60~100mm高混凝土翻边，且砖池壁应适当配置水平钢筋。以上几种做法均避免了池墙渗漏现象，不再出现池壁裂缝，池壁内抹灰可同池底。
4、浅色坡屋面
目前，大多数住宅仍采用平屋顶，在太阳辐射最强的中午时间，太阳光线对于坡屋面是斜射的，而对于平屋面是正射的，深暗色的平屋面仅反射不到30%的日照，而非金属浅暗色的坡屋面至少反射65%的日照，反射率高的屋面大约节省20%-30%的能源消耗，美国环境保护署U.S.Environmental Protection Agence(EPA)和弗罗里达太阳能中心(F1orida Solar Energy center)的研究表明使用聚氯乙烯膜或其他单层材料制成的反光屋面，确实能减少至少50%的空调能源消耗，在夏季高温酷暑季节节能减少10%-15%的能源消耗。由此可见，其隔热效果还是不如坡屋面，而且平屋面的防水较为困难，且耗能较多。若将平屋面改为坡屋面，并内置保温隔热材料，不仅可提高屋面的热工性能，还有可能提供新的使用空间(顶层面积可增加约60%)，也有利于防水，并有检修维护费用低和耐久的优点。特别是随着建筑材料技术的发展，用于坡屋面的坡瓦材料形式多，色彩选择广，对改变建筑千篇一律的平屋面单调风格，丰富建筑艺术造型，点缀建筑空间有很好的装饰作用。在中小型建筑如居住、别墅及城市大量平改坡屋面中被广泛应用。但坡屋面若设计构造不合理、施工质量不好，也可能出现渗漏现象。因此坡屋面的设计必须搞好屋面细部构造设计，保温层的热工设计，使其能真正达到防水节能的要求。
