北方采暖地區(qū)既有居住建筑的節(jié)能改造

劉進(jìn)榮

西藏民族學(xué)院后勤處 陜西 咸陽 712082

國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展和能源的生產(chǎn)和供應(yīng)密切相關(guān)，中國人均用能水平雖然不及世界人均耗能水平的一半，但能源消費(fèi)總量卻已達(dá)世界第二[1]。因此，國務(wù)院在《關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》中明確提出“十一五”節(jié)能減排的工作目標(biāo)，其中就包括推動(dòng)北方采暖地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造1.5億平方米的目標(biāo)。但是國內(nèi)的既有居住建筑節(jié)能改造工程剛剛啟動(dòng)，處于零散的、分散的試點(diǎn)狀態(tài)，缺少適用的節(jié)能改造施工技術(shù)方案[2]。為此，本文從節(jié)能改造施工技術(shù)的角度，論述北方采暖地區(qū)既有居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造方案，以期為北方采暖地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造提供理論參考。

1 北方既有采暖居住建筑的能耗現(xiàn)狀

在我國北方采暖地區(qū)，供熱能耗是建筑能耗主體。據(jù)調(diào)查，三北地區(qū)城鎮(zhèn)的采暖消耗的用煤量占到我國非發(fā)電用煤量的15%～18%[3]。北方既有采暖居住建筑的能耗現(xiàn)狀具有2個(gè)特點(diǎn)。1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能和門窗氣密性較差，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱和門窗縫隙空氣滲透的熱損失分別約占建筑全部熱損失的70%～80%和20%～30%。因此，這兩個(gè)方面是進(jìn)行節(jié)能改造的重要點(diǎn)。2）既有居住建筑采暖供熱系統(tǒng)熱效率較低。我國鍋爐的運(yùn)行效率只有55%～70%，管網(wǎng)輸送時(shí)又損失10%～15%，實(shí)際采暖供熱量只有47%～63%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2000年底，全國既有居住建筑面積中約有210億平方米的居住建筑存在保溫隔熱性和氣密性差、供熱系統(tǒng)熱效率低下等問題[4]。

2 北方既有采暖居住建筑節(jié)能改造的困難

就目前我國節(jié)能改造的實(shí)際狀況而言，北方既有采暖居住建筑節(jié)能改造存在3個(gè)明顯的困難。1）改造規(guī)模大。我國北方采暖地區(qū)覆蓋15個(gè)省、直轄市，具有改造價(jià)值的居住建筑超過30億平方米，改造范圍包括各種形式的供熱系統(tǒng)及建筑本體，存在產(chǎn)權(quán)復(fù)雜、改造量大且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題[5]。2）組織協(xié)調(diào)難度大。組織協(xié)調(diào)問題是節(jié)能改造的關(guān)鍵，但是我國北方居住建筑私有化程度高，產(chǎn)權(quán)多樣，業(yè)主涉及多方，改造意愿難于統(tǒng)一。此外，北方既有建筑結(jié)構(gòu)和年代不一、類型多樣、供熱系統(tǒng)形式復(fù)雜多樣，也需要政府與業(yè)主組織協(xié)調(diào)，制定科學(xué)合理的改造方案。3）節(jié)能改造施工技術(shù)不高。從節(jié)能改造的整體現(xiàn)狀來看，我國仍然存在節(jié)能改造技術(shù)方案單一的現(xiàn)象，沒有達(dá)到因地制宜的效果，急需研究推廣經(jīng)濟(jì)適用、科學(xué)合理的節(jié)能改造施工技術(shù)。

3 北方采暖地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造方案分析

從節(jié)能改造的困難來看，改造規(guī)模大和組織協(xié)調(diào)難度大的問題，可以隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國民節(jié)能減排意識(shí)的提高逐步得到解決，而節(jié)能改造施工技術(shù)則需要進(jìn)行系統(tǒng)的研究。同時(shí)，從能耗現(xiàn)狀分析也發(fā)現(xiàn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱和門窗氣密性問題是節(jié)能改造的重要點(diǎn)。因此，本文以墻體、外窗及屋面的節(jié)能改造為切入點(diǎn)，對(duì)北方采暖地區(qū)既有居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造進(jìn)行系統(tǒng)的方案論述。

3.1 墻體節(jié)能改造方案

改善既有建筑墻體的方法主要有外墻外保溫和內(nèi)保溫2種。但比較這2種方法，可以發(fā)現(xiàn)外墻外保溫具有3個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)[4]。1）可以延長(zhǎng)建筑物壽命。外墻內(nèi)保溫的保溫層構(gòu)造位置使得建筑物的外墻與內(nèi)墻分別處于2個(gè)不同的溫度環(huán)境，由于不同的溫度環(huán)境使得內(nèi)、外墻發(fā)生不同的溫度形變，使建筑結(jié)構(gòu)不安定。這會(huì)導(dǎo)致建筑物墻面產(chǎn)生裂縫，并進(jìn)一步破壞屋面防水，大大縮短建筑結(jié)構(gòu)壽命。而外墻外保溫使建筑結(jié)構(gòu)處于同一個(gè)溫度環(huán)境，可以有效延長(zhǎng)建筑物的壽命。2）可以有效消除熱橋。由于內(nèi)保溫做法的露點(diǎn)位置是在靠近外墻內(nèi)測(cè)的表面，外保溫做法的露點(diǎn)位置是在靠近外墻外保溫層的外表面，因此，外保溫可有效消除熱橋。3）易控制墻面裂縫。處于室內(nèi)溫度環(huán)境影響的內(nèi)保溫板材附在受室外年溫差影響而發(fā)生形變的外墻上，內(nèi)保溫塊材的板縫被溫度變化而產(chǎn)生的外墻變形應(yīng)力拉開，因此內(nèi)保溫的保溫塊材易發(fā)生裂縫。而外保溫使得建筑物的全部結(jié)構(gòu)處在同一個(gè)溫度環(huán)境下，年溫差一般波動(dòng)不大，可以忽略其形變產(chǎn)生的影響?；谏鲜?個(gè)原因，外墻外保溫方式比較適合我國北方既有采暖建筑墻體改造的方案。

3.2 外窗節(jié)能改造方案

目前，在我國北方采暖地區(qū)既有居住建筑中，窗結(jié)構(gòu)普遍為普通實(shí)腹鋼框或木框的單層玻璃外窗，熱工效能和氣密性都很差，致使采暖季，通過外窗散失的熱量占總圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱量的50%以上。對(duì)外窗的節(jié)能改造可以從以下幾個(gè)措施著手[6]：1）更換傳熱系數(shù)更小的斷熱窗框；2）增加外窗玻璃的層數(shù)或更換傳熱系數(shù)更小的節(jié)能玻璃；3）外窗上加貼透明聚酯膜；4）加設(shè)外窗密封條，推拉窗改平開窗；5）改善外窗的周邊，減小熱橋的影響。

3.3 屋面節(jié)能改造方案

1）平屋頂?shù)母脑旆桨?。根?jù)安裝保溫層與防水層的相對(duì)位置，平屋頂?shù)母脑旆桨缚煞譃?種改造模式：正置式屋面和倒置式屋面。正置式屋面節(jié)能改造通常采用的保溫材料有巖（礦）棉板、玻璃巖板、聚苯板、膨脹巖板等。其改造方法有2種[4]：直接鋪設(shè)保溫層和設(shè)置架空保溫層。具體采用哪一種，可視實(shí)際情況而定。倒置式屋面通常采用的保溫材料為擠塑聚苯板、現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡聚氨酯等一些不吸水的材料，其中擠塑聚苯板具有特有的微細(xì)閉孔蜂窩狀結(jié)構(gòu)，壓縮性能高、密度大、導(dǎo)熱系數(shù)小、水蒸氣滲透系數(shù)小、吸水系數(shù)低等特點(diǎn)，能在長(zhǎng)期的高濕度或浸水環(huán)境下保持優(yōu)良的保溫性能，同時(shí)還具有很好的耐凍融性能及較好的抗壓縮蠕變性能，因此特別適用于倒置式屋面保溫系統(tǒng)。倒置式屋面的保溫層上面，可采用塊狀材料、水泥砂漿或卵石層做保護(hù)層。卵石保護(hù)層與保溫層之間應(yīng)鋪設(shè)聚酯纖維無紡布或纖維織物進(jìn)行隔離保護(hù)。

2）坡屋頂改造方案。坡屋面的節(jié)能改造方式相對(duì)平屋面比較單一，通常采用一些輕質(zhì)保溫材料，如聚苯板、巖棉板、玻璃棉板等。有吊頂?shù)钠挛菝婵芍苯釉谖蓓數(shù)蹴斏箱伔疟夭牧?，其厚度?yīng)根據(jù)熱工計(jì)算而定；而無吊頂?shù)钠挛菝鎽?yīng)先增設(shè)吊頂層，并使得吊頂層耐久性好，能夠承受保溫層的荷載，再把保溫材料鋪放在吊頂上，其厚度應(yīng)根據(jù)熱工計(jì)算而定[2]。

4 結(jié)束語

由于我國北方采暖地區(qū)區(qū)域面積大，既有建筑面積大，能耗高，能量損失高，節(jié)能改造的投入產(chǎn)出比更高，改造效率明顯，因此，對(duì)北方地區(qū)既有居住建筑進(jìn)行節(jié)能改造，對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國節(jié)能減排目標(biāo)具有重要的意義。但是節(jié)能改造施工技術(shù)不高是擺在人們面前的最突出問題，為此，本文針對(duì)節(jié)能改造施工技術(shù)問題，從墻體、外窗、屋頂?shù)鹊墓?jié)能改造系統(tǒng)論述既有居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造方案，這對(duì)于指導(dǎo)我國北方采暖地區(qū)既有居住建筑的節(jié)能改造具有重要意義。

[1]清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007:13-16

[2]王慶生.既有建筑節(jié)能改造技術(shù)要點(diǎn)及技術(shù)方案[J].建筑節(jié)能,2004(6):56-59

[3]龍惟定.建筑節(jié)能與建筑能效管理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005:42-47

[4]徐占發(fā).建筑節(jié)能技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:128-130

[5]呂石磊,武涌.北方采暖地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造工作的目標(biāo)識(shí)別和障礙分析[J].暖通空調(diào),2007(9):20-24

[6]張瓏,陳福慶,閻晉.建筑節(jié)能與門窗的發(fā)展[J].北京:中國建筑金屬結(jié)構(gòu),2005:8-12