当考虑如何让建筑物保持凉爽时，人们最常见的想法是利用空调。其实，建筑物的首道真正防热线是建筑物屋顶。在炎热的天气里，优良的屋顶材料应该可以起到很好的散热功能，而不是存储和吸收太阳光。

我们可以这样想:当你坐在黑色布料的椅子上起身去厨房喝杯咖啡后，椅子在你回来时依旧会保持温暖。但是，如果你的椅子是金属、粘土、模制塑料或石板等材质，在接触时可能会稍微温暖些，一旦你离开，回来时椅子就会完全冷却。传统的瓦房材料就是依靠类似的方式进行传热。瓦房就像覆盖沥青或者焦油一样，将热量向下层传导，而其他类型的屋顶则会反射光和热，使光和热远离建筑物。

在整个城市建筑中，屋面材料和颜色会影响建筑物的受热和冷却。美国能源部长Stephen Chu甚至曾经建议将所有的屋顶和道路改成白色或浅色材料，这可以将空调运行所带来的电力成本降低10 - 15%(来源: Connor)。真的如此简单吗?

在你抓起梯子，带着一罐油漆往房屋涂油漆之前，你需要了解不管传统还是高科技的屋顶材料和相关技术，它们已得到证实：在气候变暖的环境下性能优异。

如图所示为屋面材料使得建筑物在温暖环境中保持凉爽。来源：©iStockphoto.com/iShootPhotos，LLC。

第十、覆盖和铺设辐射障碍材料

人们会在炎热的海滩下使用雨伞或宽边草帽来避免暴晒。这里所用的技术就是屋面覆盖技术。该技术利用不断发展的先进降温涂料涂敷屋顶。涂料包括弹性密封胶、泡沫喷剂、陶瓷基颜料，甚至还有“回收废物食用油”等。（浮油是一种回收食用油，在不久的将来可以作为屋顶涂料使用。就像在热金属锅外涂敷喷雾一样，美国化学学会的一项技术中首次使用屋顶喷淋降温设置，从而在炎热/寒冷的天气里进行热量的调节(来源:Raloff)。当然，这一技术能实现与否还不明确。）屋顶降温技术的传统方法是利用沥青作为表面涂层。制造商们依据降温涂料的不同应用、不同耐久性和不同节能性进行调变，而关于降温屋顶中覆盖涂料的研究需要与当地的屋面承包商进行协商，与当地的建筑规范保持一致。

用于屋顶覆盖的另一种技术称为辐射屏障系统。这种屋顶的底部安装反光材料（如铝、专门的反光喷雾固化剂等），也可以安装到阁楼或房屋内部之间的空隙中，相当于屏障作用防止热量的聚集或者散失。屏障材料的成本从15美分每平方英尺到75美分每平方英尺不等，如果屏障材料具有绝缘特性，成本更高(来源:国家住宅建筑商协会)。由于铺设屏障材料意味着每年节约200美元的费用，其安装费用是值得的(来源:橡树岭国家实验室)。

第九、石板瓦

如图所示为沿用几个世纪的屋面材料——石板瓦。来源：©iStockphoto.com/Michaela Fehlker。

石板瓦屋顶的建筑是欧洲的古老传统，在17世纪早期引进美洲(来源: Sweetser)。板岩材料持久且美观，其自然颜色可以自行维持很长时间。作为一种天然的反光材料，浅色或者泥土色调的石板可以减少建筑物对热量的吸收。这种建筑物随着时间的推移，可以成为一件绝美的艺术品。

但是，石板瓦的缺点是价格较高、重量较沉。最棒的屋面石板瓦材料是板岩，常见于地中海和西班牙建筑中。这种材料昂贵、难运输、不易破碎。由于这种屋面材料在热环境中具有极其广泛的适用性，已经在全球范围内广泛使用。但是，在没有天然板岩储备的地区，使用板岩材料是一项十分昂贵的选择。虽然某些地区可以回收石板，但其安装和运输成本仍不容忽视。

第八、红土陶器和粘土

如图所示为传统的红土砖建筑物，这种建筑物在形状和成分上保持凉爽的效果。来源：©iStockphoto.com/Ivan Ivanov。

西班牙、墨西哥、意大利和美国西南部的大部分地区拥有大量的热量和阳光，那里保留了大量的西班牙式/Mission式的红土屋顶建筑。这些古代遗址是由粘土或者赤褐色瓷砖组成，经历了几个世纪时间的考验和阳光的暴晒。基本的粘土屋顶材料为浅色质，或者尽可能少的深色质。现代的陶瓦材料经过油漆处理，看起来就像是昂贵的石板或者传统的红土材料，而且其耐候性和反射性都得到了提高。

传统的铁锈色或赭色红土砖建筑物从形状和成分两方面保持凉爽的效果。经过烧制，赤褐色瓷砖中含有的孔隙率减少，难以维持大量的热量。然后，这些瓷砖被烧制成半桶状或S形，排列在屋顶形成联锁拱状。拱砖下的空间允许空气的流通和水的循环，从而防止热量的聚集，保证屋顶下面空间的凉爽。

许多粘土和赤褐红土都粉刷在混凝土屋顶之上，这是有原因的。因为这些材料质重，需要坚实的基础来抵抗风沙和地震。红土屋顶另一项需要考虑的因素是，寒冷和潮湿的天气常常使瓷砖开裂。为此，使用新型的处理技术可以较好的控制这种情况的发生，同时，检查屋顶材料的耐久性和耐热性也是一个不错的主意。

第七、冷色混凝土瓦

比石板和粘土便宜、比传统的木瓦贵重的屋顶材料为混凝土材料，混凝土材料在温暖气候中具有耐久性。混凝土质重，将其加热需要很长时间，这使它成为一种很好的屋顶材料(来源: Urban and Roth)。在许多发展中国家，使用混凝土板屋面是一种低成本的选择，在防止恶劣天气破坏房屋的同时，防止建筑物被害虫的侵蚀。在发达国家，混凝土材料作为屋顶下面的阻挡层技术使用。

混凝土瓷砖虽然沉重，但比灌浇混凝土容易安装。混凝土材料防火、多孔（可作染色使用）。特制的冷色水泥花砖比标准的黑色混凝土瓷砖可以反射更多的阳光(来源:Levinson)。

混凝土瓷砖由沙子、水和水泥组成，烧制过程使得混凝土材料韧化，从而承受雨水、热量和风力的侵蚀。在欧洲，一些混凝土瓦屋顶建筑的年龄已经超过了150岁，但是仍然具有初建时的表面和凉爽(来源: National Park Service)。

混凝土瓦的安装应该综合考虑当地的最恶劣环境条件。例如，佛罗里达州的瓷砖需要考虑飓风等的作用，这就是所谓的未雨绸缪。

第六、绿色/生活屋顶

绿色屋顶，绿色牛仔裤——这是作为高科技绿色先锋的意大利建筑师Renzo Piano的杰作。他的设计将场地规划与传统相结合，使土地与当地气候和建筑相宜。他在旧金山加州科学院还承担了关于太阳能、绿色屋顶以及非传统绝缘可回收牛仔的相关课题。Piano指出，屋顶设计依据“朝上为公园、朝下为建筑物”的原则(来源:加州科学院)。

在大城市的密集地区（如停车场和道路），经常看到浓黑的沥青屋顶，这使的城市形成一种负环境效应，也叫“热岛效应”或“城市热岛效应。由于黑色物质在白天和晚上都吸热，整个城市都浸透在热量中。

使用白色屋顶或者道路是逐步减少城市冷却所需电力的方法之一，当然也可以利用绿色空间屋顶技术。这是将防水膜中充满自然土壤和植被，通过土壤和绿色植物的生长来调节屋顶温度。屋顶的植物同时向空气中释放氧气，比起一排排有毒害的石油沥青街道更为环保。通过水的流动也可以为建筑物降温，整个水系统可以保护屋顶底部，延长屋顶寿命。

但是，使用绿色屋顶可能会面临较高成本和专业知识匮乏的危险。现代欧洲的建筑几十年来一直利用绿化来进行冷却，德国是第一个也是唯一一个发布绿色屋顶指南的国家(来源: Miller)。但是，这离实现大规模的技术应用还有很远。

第五、太阳能/光伏系统

将热量反射回空气中是一种冷却建筑的方法，而利用热作为替代能源则是另一种方法。如果你希望将热量在除你家或者办公室之外的地方，就可以利用光伏系统。光伏屋顶瓦可以实现将太阳能转化成电能的技术。将太阳能电动面板和瓦片按照传统屋顶的形状和尺寸进行安装，其实是用这种节能技术并不意味着要牺牲旧式的、传统的、笨重的屋顶板。

但是，使用光伏系统首先要考虑的是成本和位置。使用光伏瓦片的最终目标是实现低价格、高性能，目前还没有达到。这是由于光伏系统的投资和安装费用较高。地区里充足的光照是具有长期稳定性，而光伏系统的储能峰值和太阳能电力能量直接取决于地区的人均晴天数。时间会告诉我们类似于伦敦、西雅图这样的城市是否适合像雅典、希腊等一样利用太阳能技术。

第四、橡胶膜屋顶

在炎热的天气里穿橡胶雨衣或包臀装听起来就像穿着黑胶皮暴晒一样热。橡胶屋顶真的可以在炎热的环境下使用吗?其实，这种不普通的橡胶屋顶是一种单层，白色的橡胶膜。这种橡胶是由高强、抗风化的热塑性三元乙丙橡胶制得(EPDM，其单体为乙烯丙烯二烯)。三元乙丙橡胶是一种常见的屋顶涂料，由于其耐久性、热固性，在商业建筑中广泛应用。三元乙丙橡胶可以成卷或成片的迅速覆盖大面积区域。

热塑性塑料覆盖物的抗恶劣天气性，耐磨性（具有白色反光涂层）较好，而且与热固性塑料相比，韧性好，可以进行热重塑来制造倾斜的屋顶表面。

这两种类型的膜屋顶材料都是轻质型的，耐久性好，材料可以反射太阳光。由于材料的连接几乎无缝，这种膜材料也可以作为防水屏障或者绿色屋顶的基础层，来保护屋顶底部。

第三、白色“S”型瓷砖

经过在阳光明媚且潮湿的佛罗里达测试表明，由佛罗里达电力&光公司（Florida Power & Light Company）开发的白色s型瓦片屋顶，可以非常有效的使房屋建筑远离太阳热。该产品作为屋顶，可以反射约74%的太阳能(来源:更好的房屋和花园)。　　白色桶“s”瓷砖类似传统的红土的设计和需要类似的安装技术，并利用相同的拱形设计，使空气流通。s形混凝土在明亮的白色瓷砖反射更多的太阳光比传统的红土，然而，约40%(来源: Better Homes and Gardens)。

第二、平面白色瓷砖

还有一种适合炎热气候的屋顶材料，它就是平面水泥瓷砖。正如前面提到的一样，这种水泥砖是冷色砖。总体来说，这种瓷砖质轻且明亮，由陶瓷、弹性纤维和水泥等材料制备而成。这种白色平面瓷砖在高等级测试中有非常好的热反射效果，最多可以反射约77%的太阳光(来源: Better Homes and Gardens)。利用白色桶型瓷砖，还可以砖阻止热量传输到建筑物中。

与大多数类型的屋顶一样，白色屋顶需要保养，需要通过清洗来防止表面变暗，从而避免失去与传统瓦片相比反光的优势。

第一、白色金属屋顶

如图所示为白色金属屋顶，夜晚冷却速度很快，受热迅速升温。来源：©iStockphoto.com/Terry J Alcorn。

说到反射率，白色金属屋顶的效果其实并不如白色平面瓷砖和白色S型瓷砖，它一般能反映约66%的太阳光。但是，与其他屋面类型相比，白色金属屋顶有一项优势:其夜晚冷却速度很快，受热迅速升温(来源: Better Homes and Gardens)。

大多数的金属屋顶的制作成本要超出传统屋顶20 - 30%。但是整体来看，金属屋顶在节约能源、耐用性、维护费用低方面，可以节省不少成本(来源: Metal Roofing Alliance)。为了将金属屋顶在炎热环境中的优势发挥到最大，处理过程和安装过程是首先要考虑的因素。大多数金属屋顶为钢和铝，一些高端建筑还可以采用铜，这些金属需要经过防腐蚀处理，也需要满足最低标准的抗风性和抗安置性。如果安装金属屋顶时忽略了屋顶角度等因素，无论质地多么凉快的白色金属屋顶，其带来的炫光效用也会让附近的居民和司机难以忍受。

新材料在线编译整理——翻译：陈琼    校正：摩天轮