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【摘 要】 本文首先介绍了采暖地区既有居住建筑的节能改造的意义和采暖地区既有居住建筑的能耗现状,然后指出了采暖地区既有居住建筑的节能改造的困难,最后分析了采暖地区既有居住建筑的节能改造技术。
【关键词】 采暖地区;既有居住建筑;节能改造
在能源问题日益严重的今天,建筑能耗在人类能源消耗中所占的比重越来越不能被忽视,建筑节能成为一个世界关注的问题。目前国际建筑趋势皆是以降低环境负荷为目的以及朝向高性能、低能耗、注重建筑生命周期管理等方向发展,透着可持续、健康及循环的理念。加强既有建筑的再利用己经成了一种发展趋势。我国在建筑节能方面起步较晚,因此建筑节能,尤其是既有建筑的节能改造就成了国内急需深入研究的一項课题。由于我国采暖地区面积广,采暖季能耗巨大,而绝大多数既有居住建筑都是高耗能建筑,因此本文选择了采暖地区的既有居住建筑作为节能改造的对象。
近年来,我国建筑业进入一个鼎盛时期。遗憾的是,不仅既有的近40亿m2房屋建筑中99%为高耗能建筑,新建的房屋建筑中95%以上仍属于高耗能建筑,既有居住建筑中按采暖建筑节能标准建造的只有1%,且限于少数城市的居住建筑。与气候条件相近的发达国家相比,我国居住建筑单位面积采暖能耗为他们的3倍左右,而且室内热环境很差。大量没有任何节能措施的既有建筑围护结构保温隔热性能和气密性差,设备系统效率低,导致采暖和制冷能耗浪费严重。而且我国建筑采暖基本上以燃煤为主,对环境的影响比用油、天然气采暖的发达国家更加严重。随着采暖地区的不断南扩和城镇化的加快,北方采暖地区供热体制改革方案近期出台后,既有建筑的节能改造问题将会更加的明显。尽管新建建筑逐步按节能标准建造,如不抓紧既有建筑的节能技术改造,则难以取得显著的节能效果。
1 采暖地区既有居住建筑的节能改造的意义
1.1理论意义
通过对采暖地区既有居住建筑的节能改造技术的研究,对新技术、新材料、新的构造形式同旧的构造形式的结合进行探讨。仍有使用价值的大面积的既有建筑反映了我国技术和材料更新的各个阶段,但是因为历史原因的限制,既有建筑在最初的设计上没有节能的意识。随着时代和科技的进步和发展,国外先进技术的引入,能源问题的进一步加剧,这些老旧的形式急需得到进一步的改造。过去人们研究的重点往往集中于新建建筑如何进行节能设计上,而忽视了更大规模存在着的既有建筑的改造。本文试图将这一问题作为研究的重点,希望能够整理出一些新旧结合的,适应我国现阶段国情的具有推广性的方案。
1.2.现实意义
节约能源,改善环境;探讨节能改造的节能潜力,创造社会经济效益。建筑节能改造是一项利国利民的项目,它一方面节约有限能源,充分提高能源利用率,为国家的经济社会的可持续发展提供更强劲的动力,并且只要充分发掘既有建筑节能改造的节能潜力,还可以创造客观的社会经济效益;另一方面可以改善建筑的热舒适性,提高人民的工作、生活水平。
居住建筑能耗是指居住建筑在使用过程中消耗的能量,主要包括建筑采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯等,其总量大大的超过了建造能耗。通过建筑围护结构散失的能量和供暖制冷系统的能耗在整个建筑能耗中占大部分,据统计,民用建筑能耗中居住建筑占60%,而在居住建筑生活用能中,采暖空调耗能最大占65%。特别是大部分面积在我国严寒、寒冷地区的北方采暖地区,供热和空调能耗占到了建筑使用能耗的主要部分。根据调查实际采暖的三北地区的城镇,采暖消耗的燃煤占到了我国非发电用煤量的15%-18%,而随着采暖需求线不断南移,能源的消耗还会进一步增加。
2 采暖地区既有居住建筑的能耗现状
我国既有居住建筑的能耗现状呈现两个特点:
2.1围护结构的保温隔热和门窗气密性普遍较差,采暖供热系统热效率低下
建筑物围护结构的保温隔热和门窗的气密性是影响建筑能耗的主要内在因素。围护结构的传热热损失约占建筑全部热损失的70%-80%;门窗缝隙空气渗透的热损失约占20%-30%,因此这两个方面也是进行节能改造的要点。我国的早期居住建筑,外围护结构大都是以240实心粘土砖、120,钢筋混凝土圆孔板屋面和单玻实腹钢窗为主,总体保温隔热性较差。20世纪70年代推广使用粘土多孔砖后,墙体热工性能有所改善。然而随着混凝土小砌块应用和钢筋混凝土剪力墙结构的兴起,又使得建筑外墙的外保温隔热水平显著下降(仅为240实心粘土砖的2/3-1/2,和西方发达国家相比,我国居住建筑外墙和窗户的传热系数为同纬度发达国家的3-4倍,以我国现有最多的多层住宅为例,外墙的单位面积能耗是4-5倍,屋顶是2.5-5.5倍,外窗是1.5-2.2倍,门窗空气渗透率是3-6倍。
同时我国采暖地区既有居住建筑还存在着采暖供热系统热效率较低的问题。采暖供热系统是由热源热网和热用户组成系统,我国目前的锅炉在运行过程中,一般只能将燃料所含热量的55%-70%转化为有效热能,即锅炉运行效率的55%-70%,这些热量通过管网输送时,沿途又损失了10%-15%。这样算下来,只有剩余的47%-63%成为采暖热量。
2.2冬季采暖能耗高,夏季空调用电负荷大,并持续增长
我国采暖地区,年采暖用能约1.3亿吨标准煤,占到了全国能源消费量的13%,占采暖地区全社会总能耗的21.4%,一些严寒地区城镇的建筑能耗甚至占到了当地全社会总能耗的一半以上,且年年递增。
同时,我国夏季空调的用电量也持续增加。采暖地区的相当大一部分面积属于夏季偏热而冬季偏冷的季风气候,在冬季耗煤量持续增长的同时,这些地区夏季空调的用电量也非常可观,如北京、济南等城市普遍存在夏季缺电的状况。
总之,我国采暖地区既有居住建筑的节能改造已迫在眉睫,是中国可持续发展必须研究解决的重大问题。
3 采暖地区既有居住建筑的节能改造的困难 就目前我国节能改造的实际状况而言,北方既有采暖居住建筑节能改造存在3个明显的困难。1)改造规模大。我国北方采暖地区覆盖15个省、直辖市,具有改造价值的居住建筑超过30亿平方米,改造范围包括各种形式的供热系统及建筑本体,存在产权复杂、改造量大且系统结构复杂等问题。2)组织协调难度大。组织协调问题是节能改造的关键,但是我国北方居住建筑私有化程度高,产权多样,业主涉及多方,改造意愿难于统一。此外,北方既有建筑结构和年代不一、类型多样、供热系统形式复杂多样,也需要政府与业主组织协调,制定科学合理的改造方案。3)节能改造施工技术不高。从节能改造的整体现状来看,我国仍然存在节能改造技术方案单一的现象,没有达到因地制宜的效果,急需研究推广经济适用、科学合理的节能改造施工技术。
4 采暖地区既有居住建筑的节能改造技术
采暖地区既有居住建筑的节能改造总体上可以通过以下三个途径实现:一是改进采暖供热系统,具体措施有:提高锅炉效率;对熱网管路及附件进行保温,避免热损失;进行严格的水力计算,确保网路水力平衡;做好供热系统的初调节和运行调节;室内管路的控制调节;按户热量计量等。二是改进建筑围护结构热工性能,针对围护结构不同部位主要分为:外墙体保温,屋面保温,窗热工性能改进等方面。三是通过引入可再生能源利用系统,从而减少常规能源的使用,如主动式太阳能系统(太阳能热水器)。
居住建筑围护结构(外墙、屋面、楼梯间隔墙等)的保温、隔热性能对于冬、夏两季室内的热环境和采暖、空调能耗有着重要的影响。围护结构保温和隔热性能优良的建筑物,不仅冬暖夏凉、室内热环境好,而且可以节约采暖和空调能耗。当前我国北方采暖地区居住建筑冬季采暖能耗巨大,而其中的一部分地区由于夏季气温偏高,空调用电负荷也很重。这是因为随着国民经济的发展,人民生活水平的提高,人们对改善自己的居住环境的问题日益重视。所以改善我国热工条件不好的围护结构,加强其保温隔热性能将是我国既有居住建筑节能改造下一步工作的重点。
从节能改造的困难来看,改造规模大和组织协调难度大的问题,可以随着我国经济的发展及国民节能减排意识的提高逐步得到解决,而节能改造施工技术则需要进行系统的研究。同时,从能耗现状分析也发现,围护结构的保温隔热和门窗气密性问题是节能改造的重要点。因此,本文以墙体、外窗及屋面的节能改造为切入点,对北方采暖地区既有居住建筑围护结构的节能改造进行系统的方案论述。
4.1墙体节能改造方案
我国既有居住建筑的围护结构普遍存在着建筑热工设计保温标准偏低、隔热措施也较差的问题,因此墙体改造是我国既有居住建筑围护结构节能改造的重点。50年代,我国根据不同气候条件对外墙厚度作了规定:总的来讲是以外墙内表面不结露为原则确定低限热阻,作为围护结构保温设计的依据。60年代至70年代中期,由于片面强调降低基本建设造价和减轻结构自重,节约一次性投资,只保证安全,不考虑保温,各地都盲目减薄了外墙厚度,致使围护结构保温性能不足。同时由于外墙厚度的减薄,而使墙体的热容量变小,热稳定性降低,因此隔热性能也变的不好。
根据有关机构的测试结果,居住建筑的墙体如果不做保温处理,通过墙体损失的能量约占整个能量损失的50%;而如果进行了保温处理,则损失的能量只占10%。过去我国长期采用实心粘土砖墙,为了节能,只能将外墙的厚度成倍的增加。而生产粘土砖所用的粘土不仅占用了大量的耕地,而且在烧制砖的时候,又消耗了大量的能源,对环境造成了大量的污染。因此,既有居住建筑墙体节能改造的方法选择不仅需要选择合适的保温隔热构造,而且需要选择合适的保温隔热材料。
改善既有建筑墙体的方法主要有外墙外保温和内保温2种。但比较这2种方法,可以发现外墙外保温具有3个方面的优点。1)可以延长建筑物寿命。外墙内保温的保温层构造位置使得建筑物的外墙与内墙分别处于2个不同的温度环境,由于不同的温度环境使得内、外墙发生不同的温度形变,使建筑结构不安定。这会导致建筑物墙面产生裂缝,并进一步破坏屋面防水,大大缩短建筑结构寿命。而外墙外保温使建筑结构处于同一个温度环境,可以有效延长建筑物的寿命。2)可以有效消除热桥。由于内保温做法的露点位置是在靠近外墙内测的表面,外保温做法的露点位置是在靠近外墙外保温层的外表面,因此,外保温可有效消除热桥。3)易控制墙面裂缝。处于室内温度环境影响的内保温板材附在受室外年温差影响而发生形变的外墙上,内保温块材的板缝被温度变化而产生的外墙变形应力拉开,因此内保温的保温块材易发生裂缝。而外保温使得建筑物的全部结构处在同一个温度环境下,年温差一般波动不大,可以忽略其形变产生的影响。基于上述3个原因,外墙外保温方式比较适合我国北方既有采暖建筑墙体改造的方案。
4.2外窗节能改造方案
目前,在我国北方采暖地区既有居住建筑中,窗结构普遍为普通实腹钢框或木框的单层玻璃外窗,热工效能和气密性都很差,致使采暖季,通过外窗散失的热量占总围护结构散热量的50%以上。对外窗的节能改造可以从以下几个措施着手:1)更换传热系数更小的断热窗框;2)增加外窗玻璃的层数或更换传热系数更小的节能玻璃;3)外窗上加贴透明聚酯膜;4)加设外窗密封条,推拉窗改平开窗;5)改善外窗的周边,减小热桥的影响。
4.3屋面节能改造方案
1)平屋顶的改造方案。根据安装保温层与防水层的相对位置,平屋顶的改造方案可分为2种改造模式:正置式屋面和倒置式屋面。正置式屋面节能改造通常采用的保温材料有岩(矿)棉板、玻璃岩板、聚苯板、膨胀岩板等。其改造方法有2种:直接铺设保温层和设置架空保温层。具体采用哪一种,可视实际情况而定。倒置式屋面通常采用的保温材料为挤塑聚苯板、现场发泡聚氨酯等一些不吸水的材料,其中挤塑聚苯板具有特有的微细闭孔蜂窝状结构,压缩性能高、密度大、导热系数小、水蒸气渗透系数小、吸水系数低等特点,能在长期的高湿度或浸水环境下保持优良的保温性能,同时还具有很好的耐冻融性能及较好的抗压缩蠕变性能,因此特别适用于倒置式屋面保温系统。倒置式屋面的保温层上面,可采用块状材料、水泥砂浆或卵石层做保护层。卵石保护层与保温层之间应铺设聚酯纤维无纺布或纤维织物进行隔离保护。
2)坡屋顶改造方案。坡屋面的节能改造方式相对平屋面比较单一,通常采用一些轻质保温材料,如聚苯板、岩棉板、玻璃棉板等。有吊顶的坡屋面可直接在屋顶吊顶上铺放保温材料,其厚度应根据热工计算而定;而无吊顶的坡屋面应先增设吊顶层,并使得吊顶层耐久性好,能够承受保温层的荷载,再把保温材料铺放在吊顶上,其厚度应根据热工计算而定。
5 结束语
目前我国北方采暖地区既有居住建筑节能改造还处于示范阶段,没有形成良好的运行机制,同时由于居住建筑的产权私有化率较高,建筑结构复杂,缺乏改造标准,资金筹措渠道不畅通,难于组织协调等原因,节能改造陷入了举步维艰的状态。只有在借鉴国外尤其是东欧国家既有居住建筑节能改造成功经验的同时,总结国内近些年来的工作教训,分析难点,创新改造模式,建立相关的机制、体制,进而探索适合我国北方采暖地区既有居住建筑节能改造的有效途径,才能真正解决这一难题。
参考文献:
[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:13-16
[2]王庆生.既有建筑节能改造技术要点及技术方案[J].建筑节能,2004(6):56-59
[3]龙惟定.建筑节能与建筑能效管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:42-47
[4]徐占发.建筑节能技术实用手册[M].北京:机械工业出版社,2004:128-130
[5]吕石磊,武涌.北方采暖地区既有居住建筑节能改造工作的目标识别和障碍分析[J].暖通空调,2007(9):20-24
[6]张珑,陈福庆,阎晋.建筑节能与门窗的发展[J].北京:中国建筑金属结构,2005:
【关键词】 采暖地区;既有居住建筑;节能改造
在能源问题日益严重的今天,建筑能耗在人类能源消耗中所占的比重越来越不能被忽视,建筑节能成为一个世界关注的问题。目前国际建筑趋势皆是以降低环境负荷为目的以及朝向高性能、低能耗、注重建筑生命周期管理等方向发展,透着可持续、健康及循环的理念。加强既有建筑的再利用己经成了一种发展趋势。我国在建筑节能方面起步较晚,因此建筑节能,尤其是既有建筑的节能改造就成了国内急需深入研究的一項课题。由于我国采暖地区面积广,采暖季能耗巨大,而绝大多数既有居住建筑都是高耗能建筑,因此本文选择了采暖地区的既有居住建筑作为节能改造的对象。
近年来,我国建筑业进入一个鼎盛时期。遗憾的是,不仅既有的近40亿m2房屋建筑中99%为高耗能建筑,新建的房屋建筑中95%以上仍属于高耗能建筑,既有居住建筑中按采暖建筑节能标准建造的只有1%,且限于少数城市的居住建筑。与气候条件相近的发达国家相比,我国居住建筑单位面积采暖能耗为他们的3倍左右,而且室内热环境很差。大量没有任何节能措施的既有建筑围护结构保温隔热性能和气密性差,设备系统效率低,导致采暖和制冷能耗浪费严重。而且我国建筑采暖基本上以燃煤为主,对环境的影响比用油、天然气采暖的发达国家更加严重。随着采暖地区的不断南扩和城镇化的加快,北方采暖地区供热体制改革方案近期出台后,既有建筑的节能改造问题将会更加的明显。尽管新建建筑逐步按节能标准建造,如不抓紧既有建筑的节能技术改造,则难以取得显著的节能效果。
1 采暖地区既有居住建筑的节能改造的意义
1.1理论意义
通过对采暖地区既有居住建筑的节能改造技术的研究,对新技术、新材料、新的构造形式同旧的构造形式的结合进行探讨。仍有使用价值的大面积的既有建筑反映了我国技术和材料更新的各个阶段,但是因为历史原因的限制,既有建筑在最初的设计上没有节能的意识。随着时代和科技的进步和发展,国外先进技术的引入,能源问题的进一步加剧,这些老旧的形式急需得到进一步的改造。过去人们研究的重点往往集中于新建建筑如何进行节能设计上,而忽视了更大规模存在着的既有建筑的改造。本文试图将这一问题作为研究的重点,希望能够整理出一些新旧结合的,适应我国现阶段国情的具有推广性的方案。
1.2.现实意义
节约能源,改善环境;探讨节能改造的节能潜力,创造社会经济效益。建筑节能改造是一项利国利民的项目,它一方面节约有限能源,充分提高能源利用率,为国家的经济社会的可持续发展提供更强劲的动力,并且只要充分发掘既有建筑节能改造的节能潜力,还可以创造客观的社会经济效益;另一方面可以改善建筑的热舒适性,提高人民的工作、生活水平。
居住建筑能耗是指居住建筑在使用过程中消耗的能量,主要包括建筑采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯等,其总量大大的超过了建造能耗。通过建筑围护结构散失的能量和供暖制冷系统的能耗在整个建筑能耗中占大部分,据统计,民用建筑能耗中居住建筑占60%,而在居住建筑生活用能中,采暖空调耗能最大占65%。特别是大部分面积在我国严寒、寒冷地区的北方采暖地区,供热和空调能耗占到了建筑使用能耗的主要部分。根据调查实际采暖的三北地区的城镇,采暖消耗的燃煤占到了我国非发电用煤量的15%-18%,而随着采暖需求线不断南移,能源的消耗还会进一步增加。
2 采暖地区既有居住建筑的能耗现状
我国既有居住建筑的能耗现状呈现两个特点:
2.1围护结构的保温隔热和门窗气密性普遍较差,采暖供热系统热效率低下
建筑物围护结构的保温隔热和门窗的气密性是影响建筑能耗的主要内在因素。围护结构的传热热损失约占建筑全部热损失的70%-80%;门窗缝隙空气渗透的热损失约占20%-30%,因此这两个方面也是进行节能改造的要点。我国的早期居住建筑,外围护结构大都是以240实心粘土砖、120,钢筋混凝土圆孔板屋面和单玻实腹钢窗为主,总体保温隔热性较差。20世纪70年代推广使用粘土多孔砖后,墙体热工性能有所改善。然而随着混凝土小砌块应用和钢筋混凝土剪力墙结构的兴起,又使得建筑外墙的外保温隔热水平显著下降(仅为240实心粘土砖的2/3-1/2,和西方发达国家相比,我国居住建筑外墙和窗户的传热系数为同纬度发达国家的3-4倍,以我国现有最多的多层住宅为例,外墙的单位面积能耗是4-5倍,屋顶是2.5-5.5倍,外窗是1.5-2.2倍,门窗空气渗透率是3-6倍。
同时我国采暖地区既有居住建筑还存在着采暖供热系统热效率较低的问题。采暖供热系统是由热源热网和热用户组成系统,我国目前的锅炉在运行过程中,一般只能将燃料所含热量的55%-70%转化为有效热能,即锅炉运行效率的55%-70%,这些热量通过管网输送时,沿途又损失了10%-15%。这样算下来,只有剩余的47%-63%成为采暖热量。
2.2冬季采暖能耗高,夏季空调用电负荷大,并持续增长
我国采暖地区,年采暖用能约1.3亿吨标准煤,占到了全国能源消费量的13%,占采暖地区全社会总能耗的21.4%,一些严寒地区城镇的建筑能耗甚至占到了当地全社会总能耗的一半以上,且年年递增。
同时,我国夏季空调的用电量也持续增加。采暖地区的相当大一部分面积属于夏季偏热而冬季偏冷的季风气候,在冬季耗煤量持续增长的同时,这些地区夏季空调的用电量也非常可观,如北京、济南等城市普遍存在夏季缺电的状况。
总之,我国采暖地区既有居住建筑的节能改造已迫在眉睫,是中国可持续发展必须研究解决的重大问题。
3 采暖地区既有居住建筑的节能改造的困难 就目前我国节能改造的实际状况而言,北方既有采暖居住建筑节能改造存在3个明显的困难。1)改造规模大。我国北方采暖地区覆盖15个省、直辖市,具有改造价值的居住建筑超过30亿平方米,改造范围包括各种形式的供热系统及建筑本体,存在产权复杂、改造量大且系统结构复杂等问题。2)组织协调难度大。组织协调问题是节能改造的关键,但是我国北方居住建筑私有化程度高,产权多样,业主涉及多方,改造意愿难于统一。此外,北方既有建筑结构和年代不一、类型多样、供热系统形式复杂多样,也需要政府与业主组织协调,制定科学合理的改造方案。3)节能改造施工技术不高。从节能改造的整体现状来看,我国仍然存在节能改造技术方案单一的现象,没有达到因地制宜的效果,急需研究推广经济适用、科学合理的节能改造施工技术。
4 采暖地区既有居住建筑的节能改造技术
采暖地区既有居住建筑的节能改造总体上可以通过以下三个途径实现:一是改进采暖供热系统,具体措施有:提高锅炉效率;对熱网管路及附件进行保温,避免热损失;进行严格的水力计算,确保网路水力平衡;做好供热系统的初调节和运行调节;室内管路的控制调节;按户热量计量等。二是改进建筑围护结构热工性能,针对围护结构不同部位主要分为:外墙体保温,屋面保温,窗热工性能改进等方面。三是通过引入可再生能源利用系统,从而减少常规能源的使用,如主动式太阳能系统(太阳能热水器)。
居住建筑围护结构(外墙、屋面、楼梯间隔墙等)的保温、隔热性能对于冬、夏两季室内的热环境和采暖、空调能耗有着重要的影响。围护结构保温和隔热性能优良的建筑物,不仅冬暖夏凉、室内热环境好,而且可以节约采暖和空调能耗。当前我国北方采暖地区居住建筑冬季采暖能耗巨大,而其中的一部分地区由于夏季气温偏高,空调用电负荷也很重。这是因为随着国民经济的发展,人民生活水平的提高,人们对改善自己的居住环境的问题日益重视。所以改善我国热工条件不好的围护结构,加强其保温隔热性能将是我国既有居住建筑节能改造下一步工作的重点。
从节能改造的困难来看,改造规模大和组织协调难度大的问题,可以随着我国经济的发展及国民节能减排意识的提高逐步得到解决,而节能改造施工技术则需要进行系统的研究。同时,从能耗现状分析也发现,围护结构的保温隔热和门窗气密性问题是节能改造的重要点。因此,本文以墙体、外窗及屋面的节能改造为切入点,对北方采暖地区既有居住建筑围护结构的节能改造进行系统的方案论述。
4.1墙体节能改造方案
我国既有居住建筑的围护结构普遍存在着建筑热工设计保温标准偏低、隔热措施也较差的问题,因此墙体改造是我国既有居住建筑围护结构节能改造的重点。50年代,我国根据不同气候条件对外墙厚度作了规定:总的来讲是以外墙内表面不结露为原则确定低限热阻,作为围护结构保温设计的依据。60年代至70年代中期,由于片面强调降低基本建设造价和减轻结构自重,节约一次性投资,只保证安全,不考虑保温,各地都盲目减薄了外墙厚度,致使围护结构保温性能不足。同时由于外墙厚度的减薄,而使墙体的热容量变小,热稳定性降低,因此隔热性能也变的不好。
根据有关机构的测试结果,居住建筑的墙体如果不做保温处理,通过墙体损失的能量约占整个能量损失的50%;而如果进行了保温处理,则损失的能量只占10%。过去我国长期采用实心粘土砖墙,为了节能,只能将外墙的厚度成倍的增加。而生产粘土砖所用的粘土不仅占用了大量的耕地,而且在烧制砖的时候,又消耗了大量的能源,对环境造成了大量的污染。因此,既有居住建筑墙体节能改造的方法选择不仅需要选择合适的保温隔热构造,而且需要选择合适的保温隔热材料。
改善既有建筑墙体的方法主要有外墙外保温和内保温2种。但比较这2种方法,可以发现外墙外保温具有3个方面的优点。1)可以延长建筑物寿命。外墙内保温的保温层构造位置使得建筑物的外墙与内墙分别处于2个不同的温度环境,由于不同的温度环境使得内、外墙发生不同的温度形变,使建筑结构不安定。这会导致建筑物墙面产生裂缝,并进一步破坏屋面防水,大大缩短建筑结构寿命。而外墙外保温使建筑结构处于同一个温度环境,可以有效延长建筑物的寿命。2)可以有效消除热桥。由于内保温做法的露点位置是在靠近外墙内测的表面,外保温做法的露点位置是在靠近外墙外保温层的外表面,因此,外保温可有效消除热桥。3)易控制墙面裂缝。处于室内温度环境影响的内保温板材附在受室外年温差影响而发生形变的外墙上,内保温块材的板缝被温度变化而产生的外墙变形应力拉开,因此内保温的保温块材易发生裂缝。而外保温使得建筑物的全部结构处在同一个温度环境下,年温差一般波动不大,可以忽略其形变产生的影响。基于上述3个原因,外墙外保温方式比较适合我国北方既有采暖建筑墙体改造的方案。
4.2外窗节能改造方案
目前,在我国北方采暖地区既有居住建筑中,窗结构普遍为普通实腹钢框或木框的单层玻璃外窗,热工效能和气密性都很差,致使采暖季,通过外窗散失的热量占总围护结构散热量的50%以上。对外窗的节能改造可以从以下几个措施着手:1)更换传热系数更小的断热窗框;2)增加外窗玻璃的层数或更换传热系数更小的节能玻璃;3)外窗上加贴透明聚酯膜;4)加设外窗密封条,推拉窗改平开窗;5)改善外窗的周边,减小热桥的影响。
4.3屋面节能改造方案
1)平屋顶的改造方案。根据安装保温层与防水层的相对位置,平屋顶的改造方案可分为2种改造模式:正置式屋面和倒置式屋面。正置式屋面节能改造通常采用的保温材料有岩(矿)棉板、玻璃岩板、聚苯板、膨胀岩板等。其改造方法有2种:直接铺设保温层和设置架空保温层。具体采用哪一种,可视实际情况而定。倒置式屋面通常采用的保温材料为挤塑聚苯板、现场发泡聚氨酯等一些不吸水的材料,其中挤塑聚苯板具有特有的微细闭孔蜂窝状结构,压缩性能高、密度大、导热系数小、水蒸气渗透系数小、吸水系数低等特点,能在长期的高湿度或浸水环境下保持优良的保温性能,同时还具有很好的耐冻融性能及较好的抗压缩蠕变性能,因此特别适用于倒置式屋面保温系统。倒置式屋面的保温层上面,可采用块状材料、水泥砂浆或卵石层做保护层。卵石保护层与保温层之间应铺设聚酯纤维无纺布或纤维织物进行隔离保护。
2)坡屋顶改造方案。坡屋面的节能改造方式相对平屋面比较单一,通常采用一些轻质保温材料,如聚苯板、岩棉板、玻璃棉板等。有吊顶的坡屋面可直接在屋顶吊顶上铺放保温材料,其厚度应根据热工计算而定;而无吊顶的坡屋面应先增设吊顶层,并使得吊顶层耐久性好,能够承受保温层的荷载,再把保温材料铺放在吊顶上,其厚度应根据热工计算而定。
5 结束语
目前我国北方采暖地区既有居住建筑节能改造还处于示范阶段,没有形成良好的运行机制,同时由于居住建筑的产权私有化率较高,建筑结构复杂,缺乏改造标准,资金筹措渠道不畅通,难于组织协调等原因,节能改造陷入了举步维艰的状态。只有在借鉴国外尤其是东欧国家既有居住建筑节能改造成功经验的同时,总结国内近些年来的工作教训,分析难点,创新改造模式,建立相关的机制、体制,进而探索适合我国北方采暖地区既有居住建筑节能改造的有效途径,才能真正解决这一难题。
参考文献:
[1]清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告[M].北京:中国建筑工业出版社,2007:13-16
[2]王庆生.既有建筑节能改造技术要点及技术方案[J].建筑节能,2004(6):56-59
[3]龙惟定.建筑节能与建筑能效管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:42-47
[4]徐占发.建筑节能技术实用手册[M].北京:机械工业出版社,2004:128-130
[5]吕石磊,武涌.北方采暖地区既有居住建筑节能改造工作的目标识别和障碍分析[J].暖通空调,2007(9):20-24
[6]张珑,陈福庆,阎晋.建筑节能与门窗的发展[J].北京:中国建筑金属结构,2005: