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鄂北地区既有居住建筑节能改造设计
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内容提示：根据鄂北地区气候条件,结合该地区居住建筑热环境、能耗状况,基于可持续发展的理念,分析了该地区既有居住建筑节能改造的优势,以某既有住宅楼为例,从屋面、墙体、门窗等外围护结构详细地介绍了适合该地区的既有居住建筑改造的节能技术方案。
0 引言
由于电荒的持续性以及可持续发展的理念越来越被认同，建筑节能被社会持续地关注。建造节能住宅的呼声一浪高过一浪。我国夏热冬冷地区涉及16 个省、市、自治区，面积180 万平方公里，人口约5． 5 亿，GDP 约占全国的一半。该地区人口密集，经济发达，城市化水平较高。该地区是传统上的非采暖地区，居住建筑虽有节能设计标准，但长期没有实施。绝大多数建筑没有节能措施，既有建筑的保温隔热性能很差。就鄂北地区村镇而言，夏季气温高于35℃有20 ～ 40 d，极端气温高达40℃以上，空气湿度因少风天多而达80% 左右; 冬季气温低于5℃长达60 ～ 80 d，最低温度曾达－ 18． 1℃，室内日平均温度比室外高出2℃ ～ 3℃，日照率仅为13% ～45%; 年平均相对湿度为70% ～ 80%，最高可达95% ～ 100%。夏季湿度较大，人体身上的湿汗无法消除，愈感闷热不适，每到四五月间梅雨季节，潮湿的空气流过地面，当地面温度低于室内空气露点温度时，就会在地面上产生结露现象。该地区居住建筑的体形系数绝大部分在0． 5 以上，围护结构一般无保温隔热措施，仍以砖混结构为主，外围护墙多采用240 mm 厚的空心砖墙，内外抹面，其热阻为0. 45～ 0. 48 ( m2·K) /W; 屋面多以120 mm 厚空心板为结构层，保温选用水泥珍珠岩、炉渣及加气混凝土块，其施工以湿作业为主，实际的热阻为0. 65 ～0. 70( m2·K) /W; 窗多采用木窗、单层实腹或空腹钢窗、铝合金窗，其传热系数达6. 4 ( m2·K) /W，气密性和水密性差，普遍采用单层玻璃，住宅外遮阳措施较少。这些材料的热工特性导致村镇居住建筑夏季闷热，冬季存在室温低、四大角及外墙内表面结露、结冰霜及室内潮湿、加速了室内物品发霉变质等诸多问题。据统计，目前，武汉市居民家庭每百户空调拥有量为120 台，农村居民家庭每百户电风扇拥有量为300 多台。冬夏季节，建筑需要耗费大量的能源，而且，许多能源因为没有良好的保温隔热墙体、屋顶和门窗构造，被白白浪费了。因此，对居住建筑保温隔热性能的改造成为当务之急。可见，对鄂北地区既有村镇居住建筑的节能改造具有很大经济和社会效益。（参考《建筑中文网》）
1 既有居住建筑节能改造的优势
1． 1 政策支持
首先，党中央在提出科学发展观的同时，还明确提出要大力发展循环经济，建设节约型社会。胡锦涛同志在中央经济会议上主张建设节能省地型住宅，为中国未来的住宅建设指明了方向。另据首次在中国举办的“首届国际智能与绿色建筑技术研讨会暨技术与产品展览会”传递出一个对普通百姓和建筑业界都十分重要的信息，我国将以建筑节能为突破口，通过全面推广智能与绿色建筑，争取到2020 年，大部分既有建筑实现节能改造，新建建筑完全实现建筑节能65% 的总目标。而且各级地方政府站在加快推进城镇建设进程，实施可持续发展战略的角度，高度重视建筑节能工作，主管领导经常指导建筑节能，有些地方政府已将既有居住建筑节能改造工作纳入了重要议事日程。如武汉市节能办已认真研究制定了既有居住建筑节能改造的计划，将有计划、有步骤地对既有居住建筑进行节能改造。
1． 2 改善室内热环境及减轻环境污染对既有居住建筑进行节能改造后，可使冬季室内温度提高，夏季室内温度降低，减少空调的使用时间，解决冬季外墙结露、冷风渗透和夏季室温高的弊病，使居民生活的热环境得到改善。同时还可以减少燃烧标准煤，减少SO2等气体排放，减少粉尘排放。
1． 3 条件成熟
我国建筑节能的技术研究和开发取得了明显的进展，外墙外保温技术和高效节能门窗技术均取得了突破性进展，特别是建筑节能技术产品不断丰富完善，这些即为既有居住建筑节能改造提供了可靠的技术保障。另外，人们的节能改造意识行为在提高，广大居民已自发地对自己的住宅进行改造。据调查统计，在一些旧小区中，有的住户对外窗进行了更换，有的在原基础窗内侧或外侧又加一层; 还有的住户对居住的屋顶、外墙面做了保温处理。应该说，改造既有居住建筑，改善室内热环境，已成为一些居民的普遍要求和自觉行动。
1． 4 带动相关产业发展
对既有居住建筑节能改造，可应用新型建筑材料，促进建筑施工行业产值的增加，可促进内需，增加就业，带动新型建筑产业的发展，促进城镇经济的发展。
2 既有居住建筑节能改造的技术内容
在综合考虑经济适用的原则下，既有居住建筑节能改造应首先使外墙、楼梯间隔墙、屋顶、门窗等外围护结构的保温性能符合建设部JGJ 26—1995《民用建筑节能设计标准( 采暖居住建筑部分) 》要求。新建建筑的节能工作经过近20 年的研究实践，已经形成一批相对成熟的技术，其中绝大部分如: 外墙外保温、屋顶改造、节能门窗等技术多可以经过改造，嫁接到既有建筑节能改造技术上来，因此既有居住建筑节能改造的技术是相对成熟的。据此，开展既有居住建筑节能改造技术的重点可以确定如下。
1) 既有非节能住宅建筑( 指实施节能30%前的建筑) 的改造不应破坏原有结构体系并尽量减少墙体和屋面的荷重; 不损坏除门窗以外的室内装修、装饰; 不影响建筑使用功能。
2) 应以改造外墙、楼梯间、门窗等围护结构的保温为重点，因为外墙、楼梯间隔墙的节能改造，相对于内墙改造对住户的影响小，楼梯间也可以在增加防盗保温门的前提下，提高楼梯间的热工性能。
3) 既有非节能住宅建筑应尽量提高门窗的节能效果，减少外墙的节能分配。
4) 外墙保温改造的同时应充分考虑建筑外立面的装饰效果，解决外墙引起的渗漏问题，尽量做到保温、防水、装饰一体化。
5) 不同的建筑结构体系或不同的建筑高度以及不同位置的既有建筑的改造会有很大的差异，应该因地制宜。
3 某既有村镇住宅楼节能改造方案设计
某既有村镇住宅楼为20 世纪80 年代初建成，体形系数为0. 32，房屋结构为砖混结构，外墙为240mm 厚实心粘土砖，MU5. 0 水泥混合砂浆砌筑，住宅楼外窗为单层玻璃钢窗，外门为木框单层实心门，地面为素混凝土水泥地面，该住宅楼与周边建筑物的相互位置处在北边第二排，在冬季，住宅楼的1 /2 部分直接处于冷风的正压区域。
3． 1 外墙的节能改造
从图1 可以看出，住宅楼外墙没有设置任何保温措施，墙体热传导率很高。按照节能50% 的标准，墙体节能改造的方案主要有三种形式: 外墙外保温、外墙内保温和夹芯层保温。夹芯层保温是在两面外墙中间，因此，这种保温形式在改造设计中应用较少; 外墙内保温会使住宅室内热稳定性差，且会使外墙内表面产生冷凝水，同时内保温难以避免冷桥的出现; 与此相比，外墙外保温方案具有更多优点:对主体结构起保护作用，基本消除冷桥影响，改善墙体冷凝潮湿的不良现象，有利于保持室温稳定，提高墙体气密性和室内热环境质量。而且保温材料在墙体外侧，可以延长结构寿命，不占用室内使用面积，无需临时搬迁，故可以采用图2 所示的一种经济实用的外保温构造做法。保温材料可以采用当前成本低廉、体量较轻、运输方便、物理性能较好的聚苯板。根据JGJ134—2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的规定可以采用25 mm 的聚苯板。在施工中首先铲去建筑外墙的装饰材料和水泥砂浆层，直接露出建筑的结构墙体，然后用1∶ 3水泥砂浆打底找平，以便于保温层的安装，待找平层干后聚苯保温板材料粘在墙上，上铺玻璃网格布，用专用射钉固定。其后涂防裂砂浆，最后涂外墙涂料或者粘贴外墙砖。
同时外墙的饰面可以采用浅色表面，则太阳辐射吸收系数ρ 值小，夏季能反射较多的太阳辐射热，从而降低房间的得热量和外墙内表面温度。但单纯的反射辐射隔热会对周边建筑和环境造成影响，可以考虑结合进行立体绿化，利用建筑外墙面尤其是西面外墙种植绿色植物来进行遮阳。可种植爬山虎、常青藤等攀爬植物。这些植物在炎热的夏天生长茂盛，能阻挡部分太阳辐射，植物的蒸腾作用也能带走外墙的部分热量。
3． 2 门窗的节能改造
根据统计资料显示，通过外门窗流失的热量占整个建筑能耗的46%左右，是耗热量薄弱环节和节能的重点部位。对门窗的改造可以提高节能效率l2%以上。该住宅楼外窗玻璃节能改造的办法有3种选择:
由于电荒的持续性以及可持续发展的理念越来越被认同，建筑节能被社会持续地关注。建造节能住宅的呼声一浪高过一浪。我国夏热冬冷地区涉及16 个省、市、自治区，面积180 万平方公里，人口约5． 5 亿，GDP 约占全国的一半。该地区人口密集，经济发达，城市化水平较高。该地区是传统上的非采暖地区，居住建筑虽有节能设计标准，但长期没有实施。绝大多数建筑没有节能措施，既有建筑的保温隔热性能很差。就鄂北地区村镇而言，夏季气温高于35℃有20 ～ 40 d，极端气温高达40℃以上，空气湿度因少风天多而达80% 左右; 冬季气温低于5℃长达60 ～ 80 d，最低温度曾达－ 18． 1℃，室内日平均温度比室外高出2℃ ～ 3℃，日照率仅为13% ～45%; 年平均相对湿度为70% ～ 80%，最高可达95% ～ 100%。夏季湿度较大，人体身上的湿汗无法消除，愈感闷热不适，每到四五月间梅雨季节，潮湿的空气流过地面，当地面温度低于室内空气露点温度时，就会在地面上产生结露现象。该地区居住建筑的体形系数绝大部分在0． 5 以上，围护结构一般无保温隔热措施，仍以砖混结构为主，外围护墙多采用240 mm 厚的空心砖墙，内外抹面，其热阻为0. 45～ 0. 48 ( m2·K) /W; 屋面多以120 mm 厚空心板为结构层，保温选用水泥珍珠岩、炉渣及加气混凝土块，其施工以湿作业为主，实际的热阻为0. 65 ～0. 70( m2·K) /W; 窗多采用木窗、单层实腹或空腹钢窗、铝合金窗，其传热系数达6. 4 ( m2·K) /W，气密性和水密性差，普遍采用单层玻璃，住宅外遮阳措施较少。这些材料的热工特性导致村镇居住建筑夏季闷热，冬季存在室温低、四大角及外墙内表面结露、结冰霜及室内潮湿、加速了室内物品发霉变质等诸多问题。据统计，目前，武汉市居民家庭每百户空调拥有量为120 台，农村居民家庭每百户电风扇拥有量为300 多台。冬夏季节，建筑需要耗费大量的能源，而且，许多能源因为没有良好的保温隔热墙体、屋顶和门窗构造，被白白浪费了。因此，对居住建筑保温隔热性能的改造成为当务之急。可见，对鄂北地区既有村镇居住建筑的节能改造具有很大经济和社会效益。（参考《建筑中文网》）
1 既有居住建筑节能改造的优势
1． 1 政策支持
首先，党中央在提出科学发展观的同时，还明确提出要大力发展循环经济，建设节约型社会。胡锦涛同志在中央经济会议上主张建设节能省地型住宅，为中国未来的住宅建设指明了方向。另据首次在中国举办的“首届国际智能与绿色建筑技术研讨会暨技术与产品展览会”传递出一个对普通百姓和建筑业界都十分重要的信息，我国将以建筑节能为突破口，通过全面推广智能与绿色建筑，争取到2020 年，大部分既有建筑实现节能改造，新建建筑完全实现建筑节能65% 的总目标。而且各级地方政府站在加快推进城镇建设进程，实施可持续发展战略的角度，高度重视建筑节能工作，主管领导经常指导建筑节能，有些地方政府已将既有居住建筑节能改造工作纳入了重要议事日程。如武汉市节能办已认真研究制定了既有居住建筑节能改造的计划，将有计划、有步骤地对既有居住建筑进行节能改造。
1． 2 改善室内热环境及减轻环境污染对既有居住建筑进行节能改造后，可使冬季室内温度提高，夏季室内温度降低，减少空调的使用时间，解决冬季外墙结露、冷风渗透和夏季室温高的弊病，使居民生活的热环境得到改善。同时还可以减少燃烧标准煤，减少SO2等气体排放，减少粉尘排放。
1． 3 条件成熟
我国建筑节能的技术研究和开发取得了明显的进展，外墙外保温技术和高效节能门窗技术均取得了突破性进展，特别是建筑节能技术产品不断丰富完善，这些即为既有居住建筑节能改造提供了可靠的技术保障。另外，人们的节能改造意识行为在提高，广大居民已自发地对自己的住宅进行改造。据调查统计，在一些旧小区中，有的住户对外窗进行了更换，有的在原基础窗内侧或外侧又加一层; 还有的住户对居住的屋顶、外墙面做了保温处理。应该说，改造既有居住建筑，改善室内热环境，已成为一些居民的普遍要求和自觉行动。
1． 4 带动相关产业发展
对既有居住建筑节能改造，可应用新型建筑材料，促进建筑施工行业产值的增加，可促进内需，增加就业，带动新型建筑产业的发展，促进城镇经济的发展。
2 既有居住建筑节能改造的技术内容
在综合考虑经济适用的原则下，既有居住建筑节能改造应首先使外墙、楼梯间隔墙、屋顶、门窗等外围护结构的保温性能符合建设部JGJ 26—1995《民用建筑节能设计标准( 采暖居住建筑部分) 》要求。新建建筑的节能工作经过近20 年的研究实践，已经形成一批相对成熟的技术，其中绝大部分如: 外墙外保温、屋顶改造、节能门窗等技术多可以经过改造，嫁接到既有建筑节能改造技术上来，因此既有居住建筑节能改造的技术是相对成熟的。据此，开展既有居住建筑节能改造技术的重点可以确定如下。
1) 既有非节能住宅建筑( 指实施节能30%前的建筑) 的改造不应破坏原有结构体系并尽量减少墙体和屋面的荷重; 不损坏除门窗以外的室内装修、装饰; 不影响建筑使用功能。
2) 应以改造外墙、楼梯间、门窗等围护结构的保温为重点，因为外墙、楼梯间隔墙的节能改造，相对于内墙改造对住户的影响小，楼梯间也可以在增加防盗保温门的前提下，提高楼梯间的热工性能。
3) 既有非节能住宅建筑应尽量提高门窗的节能效果，减少外墙的节能分配。
4) 外墙保温改造的同时应充分考虑建筑外立面的装饰效果，解决外墙引起的渗漏问题，尽量做到保温、防水、装饰一体化。
5) 不同的建筑结构体系或不同的建筑高度以及不同位置的既有建筑的改造会有很大的差异，应该因地制宜。
3 某既有村镇住宅楼节能改造方案设计
某既有村镇住宅楼为20 世纪80 年代初建成，体形系数为0. 32，房屋结构为砖混结构，外墙为240mm 厚实心粘土砖，MU5. 0 水泥混合砂浆砌筑，住宅楼外窗为单层玻璃钢窗，外门为木框单层实心门，地面为素混凝土水泥地面，该住宅楼与周边建筑物的相互位置处在北边第二排，在冬季，住宅楼的1 /2 部分直接处于冷风的正压区域。
3． 1 外墙的节能改造
从图1 可以看出，住宅楼外墙没有设置任何保温措施，墙体热传导率很高。按照节能50% 的标准，墙体节能改造的方案主要有三种形式: 外墙外保温、外墙内保温和夹芯层保温。夹芯层保温是在两面外墙中间，因此，这种保温形式在改造设计中应用较少; 外墙内保温会使住宅室内热稳定性差，且会使外墙内表面产生冷凝水，同时内保温难以避免冷桥的出现; 与此相比，外墙外保温方案具有更多优点:对主体结构起保护作用，基本消除冷桥影响，改善墙体冷凝潮湿的不良现象，有利于保持室温稳定，提高墙体气密性和室内热环境质量。而且保温材料在墙体外侧，可以延长结构寿命，不占用室内使用面积，无需临时搬迁，故可以采用图2 所示的一种经济实用的外保温构造做法。保温材料可以采用当前成本低廉、体量较轻、运输方便、物理性能较好的聚苯板。根据JGJ134—2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的规定可以采用25 mm 的聚苯板。在施工中首先铲去建筑外墙的装饰材料和水泥砂浆层，直接露出建筑的结构墙体，然后用1∶ 3水泥砂浆打底找平，以便于保温层的安装，待找平层干后聚苯保温板材料粘在墙上，上铺玻璃网格布，用专用射钉固定。其后涂防裂砂浆，最后涂外墙涂料或者粘贴外墙砖。
同时外墙的饰面可以采用浅色表面，则太阳辐射吸收系数ρ 值小，夏季能反射较多的太阳辐射热，从而降低房间的得热量和外墙内表面温度。但单纯的反射辐射隔热会对周边建筑和环境造成影响，可以考虑结合进行立体绿化，利用建筑外墙面尤其是西面外墙种植绿色植物来进行遮阳。可种植爬山虎、常青藤等攀爬植物。这些植物在炎热的夏天生长茂盛，能阻挡部分太阳辐射，植物的蒸腾作用也能带走外墙的部分热量。
3． 2 门窗的节能改造
根据统计资料显示，通过外门窗流失的热量占整个建筑能耗的46%左右，是耗热量薄弱环节和节能的重点部位。对门窗的改造可以提高节能效率l2%以上。该住宅楼外窗玻璃节能改造的办法有3种选择:
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201303/15210.htm
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