河南省既有居住建筑節(jié)能改造技術(shù)研究

李雅文

[摘要] 在能源日益緊張的今天,對既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造對于降低社會總能源消耗具有重要意義。河南省既有居住建筑大部分為高耗能建筑,本文主要針對河南省既有居住建筑節(jié)能改造容易實(shí)現(xiàn),且節(jié)能效果明顯的幾種技術(shù)手段展開討論,并提出了具體做法。

[關(guān)鍵詞] 建筑能耗居住建筑節(jié)能改造

據(jù)統(tǒng)計(jì),2006年我國建筑總面積為395億㎡(數(shù)據(jù)來源:中國統(tǒng)計(jì)年鑒2007),總商品能源消耗5.63億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占當(dāng)年社會總能耗的23.1%(數(shù)據(jù)來源:中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告2009),居社會各部門能耗之首。因此,對既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造對于降低建筑能耗,進(jìn)而降低社會總能耗意義重大。

一、河南既有居住建筑節(jié)能現(xiàn)狀

河南省地理、氣候條件特殊,全省18個(gè)省轄市中有14個(gè)城市處于寒冷地區(qū),4個(gè)城市處于夏熱冬冷地區(qū),需要執(zhí)行兩個(gè)不同的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),給建筑節(jié)能工作帶來了一定難度。

2008年,河南省既有建筑約15億平方米,其中既有居住建筑總面積10億平方米,95%以上為高能耗建筑,且每年新增居住建筑約4000萬平方米,預(yù)計(jì)到2020年新增建筑面積將超過6億平方米。據(jù)資料顯示建筑能耗占全社會總能耗近30%,加上建材的生產(chǎn)能耗16.7%,約占全社會總能耗的46.7%(數(shù)據(jù)來源:《河南省“十一五”建筑節(jié)能專項(xiàng)規(guī)劃》)。隨著人們對建筑環(huán)境舒適度的要求愈加迫切,同時(shí)隨著住房需求持續(xù)上升,加上房屋隔熱性能差,改變冬冷夏熱的室內(nèi)環(huán)境,建筑用能必將呈增長趨勢。

二、既有居住建筑節(jié)能改造的主要技術(shù)措施

造成既有建筑能耗高,主要的原因是絕大多數(shù)既有居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能差,沒有供熱計(jì)量設(shè)施,缺乏調(diào)節(jié)手段,由于通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)散失的能量和供暖制冷系統(tǒng)的能耗在整個(gè)建筑能耗中占大部分,因此本文主要圍繞提高建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能和提高供熱制冷系統(tǒng)效率兩個(gè)方面展開。

(一)圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造措施

1.屋面節(jié)能改造

屋頂節(jié)能改造設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行,平屋頂改造可以直接鋪設(shè)保溫層,再做防水層(正置式)或者是設(shè)置架空保溫層;如果原有屋面防水層完好,可在原屋面防水層上直接鋪設(shè)保溫材料(倒置式),然后再覆蓋保護(hù)層和隔離層,增加原有屋面的熱阻,提高保溫隔熱功能。坡屋頂?shù)墓?jié)能改造可以直接在屋頂?shù)蹴斏箱伔疟夭牧?。從?jīng)濟(jì)方面考慮,將平屋面改為坡屋面較為實(shí)用,上海市政府從1999年率先啟動了老式公房綜合改造項(xiàng)目,簡稱"平改坡"。這不僅因?yàn)槠挛蓓斁哂辛己玫姆浪?、保溫、隔熱功?還可以在坡屋面頂棚設(shè)置隔熱層增大熱阻和熱穩(wěn)定性,再其次,屋頂下的空氣層也有很好的保溫隔熱調(diào)節(jié)作用。從生態(tài)環(huán)保角度考慮,種植屋面是一種十分有益的節(jié)能屋面,且能夠起到一定的隔熱保溫作用。但對于過于老舊的房屋,要先進(jìn)行評估方能實(shí)施。

屋面節(jié)能改造通常要注意,保溫層不宜選用密度較大,導(dǎo)熱系數(shù)較高的保溫材料,以免屋頂重量、厚度過大。也不宜選吸水率較大的保溫材料,以防屋面濕作業(yè)時(shí)因保溫層大量吸水而影響保溫效果。比較各種保溫材料的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)性,住宅屋面宜選用聚苯乙烯泡沫塑料板、擠塑性聚苯板、水泥聚苯板、巖棉等輕質(zhì)高效保溫隔熱材料。

2.墻體節(jié)能改造

外墻占全部圍護(hù)面積的60%以上,其能耗占建筑物總能耗的40%。

隨著對外墻保溫性能要求的提高,可以使用導(dǎo)熱系數(shù)小的高效絕熱材料附著在墻體結(jié)構(gòu)層進(jìn)行復(fù)合來達(dá)到節(jié)能的目的--即復(fù)合墻體。復(fù)合墻體節(jié)能是指在墻體主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一層或幾層復(fù)合的絕熱保溫材料來改善整個(gè)墻體的熱工性能。根據(jù)復(fù)合與主體結(jié)構(gòu)位置的不同,可分為內(nèi)保溫層、外保溫層及夾心保溫層等。

內(nèi)保溫是指將絕熱材料(如增強(qiáng)石膏復(fù)合聚苯保溫板、增強(qiáng)水泥復(fù)合聚苯保溫板等)復(fù)合在承重墻內(nèi)側(cè),技術(shù)不復(fù)雜,施工簡單易行,造價(jià)低。但它有改造施工時(shí)對住戶影響較大;同時(shí)由于材料、構(gòu)造、施工等因素的影響,容易出現(xiàn)裂縫;承重能力差,不便于住戶進(jìn)行二次裝修;占用室內(nèi)使用空間;容易出現(xiàn)熱橋現(xiàn)象等缺點(diǎn)。所以當(dāng)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)較低,對保溫隔熱性能要求不高時(shí)可使用。

夾芯保溫是指在墻體中間安設(shè)絕熱材料,絕熱效果好,對保溫材料要求不嚴(yán)格,玻璃棉、巖棉等材料都可使用。但這種技術(shù)施工難度大,易產(chǎn)生熱橋,且會降低外墻的強(qiáng)度和抗震性,因此并未得到廣泛應(yīng)用。

外保溫是指把絕熱層通過黏結(jié)層粘于基層墻體外側(cè),再覆以保護(hù)層和飾面層的保溫方法。常用保溫材料為聚苯乙烯泡沫塑料板、礦棉板、玻璃棉氈等。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是消除和削弱了各部份“熱橋”的影響,墻體內(nèi)側(cè)的熱穩(wěn)定性增加,有利于保持室溫的穩(wěn)定;能有效保護(hù)主體結(jié)構(gòu),延長建筑壽命;施工時(shí)不影響室內(nèi)活動,增加建筑的有效空間,另外采用外墻外保溫技術(shù),能提高墻體的熱工性能,如190厚砼砌塊外貼50厚聚苯板,平均熱阻R為1.5O㎡K/W,平均傳熱系數(shù)K為0.6W/(㎡K),滿足了節(jié)能50%的規(guī)范要求,是目前比較好的墻體改造方案,應(yīng)大力推廣。

3.門窗節(jié)能改造

門窗的能耗約占建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗的40-50%。節(jié)能改造時(shí),應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕ㄖ夂驐l件、功能要求,選擇適當(dāng)?shù)拈T窗材料并在窗框與外墻連接部位填充玻璃棉或發(fā)泡劑等絕熱材料,外側(cè)用密封膠對縫隙進(jìn)行密封,更重要的是要保證施工質(zhì)量。

門窗常用的節(jié)能玻璃有中空玻璃、真空玻璃、鍍膜玻璃和貼膜玻璃。在選擇使用節(jié)能玻璃時(shí), 應(yīng)根據(jù)門窗所在位置確定玻璃品種。日照時(shí)間長且處于向陽面的玻璃應(yīng)盡量控制太陽能進(jìn)入室內(nèi),以減少空調(diào)負(fù)荷,宜采用吸熱玻璃、鍍膜玻璃、吸熱中空玻璃。寒冷地區(qū)或背陽面的玻璃應(yīng)以控制熱傳導(dǎo)為主,常用雙層玻璃、中空玻璃等。

門窗框節(jié)能主要取決于門窗框材料及門窗框氣密性。常用的材料有木窗、鋁合金窗、PVC塑料窗、玻璃鋼窗等,要優(yōu)先選用導(dǎo)熱系數(shù)小的門窗框材料。門窗的氣密性主要通過提高門窗所用型材規(guī)格尺寸、準(zhǔn)確度、尺寸穩(wěn)定性和組裝精度以及改進(jìn)密封方法實(shí)現(xiàn)。

(二)采暖供熱系統(tǒng)節(jié)能改造

對于供熱系統(tǒng)的改造是實(shí)現(xiàn)計(jì)量收費(fèi)的關(guān)鍵?！逗幽鲜　疵裼媒ㄖ?jié)能管理規(guī)定〉實(shí)施辦法》明確規(guī)定,已有居住建筑的集中采暖系統(tǒng)要逐步進(jìn)行改造,2010年全部實(shí)現(xiàn)供熱計(jì)量收費(fèi)。采暖系統(tǒng)改造主要從三個(gè)方面進(jìn)行:

1.室內(nèi)采暖系統(tǒng)形式改造

應(yīng)根據(jù)既有室內(nèi)采暖系統(tǒng)現(xiàn)狀,選擇改造形式,改造應(yīng)盡量減少對居民生活的干擾,同時(shí)滿足室溫可調(diào)和熱量計(jì)量的要求。室內(nèi)采暖系統(tǒng)改造的主要方式是:當(dāng)原系統(tǒng)為垂直單管順流系統(tǒng)時(shí),如有條件可改為雙管系統(tǒng),并安設(shè)熱計(jì)量表;一般情況,可在單管系統(tǒng)上加旁通管,并安設(shè)熱量分配表,也可以滿足要求。當(dāng)原系統(tǒng)為垂直雙管系統(tǒng)時(shí),宜維持原系統(tǒng)形式,每組散熱器應(yīng)設(shè)恒溫閥或性能可靠的手動調(diào)節(jié)閥。當(dāng)原系統(tǒng)為低溫地板輻射式采暖系統(tǒng)時(shí),需在戶內(nèi)系統(tǒng)入口處增設(shè)調(diào)節(jié)閥和必要的溫控裝置[1]。

2.室外供熱系統(tǒng)形式改造

對既有室內(nèi)采暖系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量供熱改造的同時(shí)必須對室外管網(wǎng)、熱交換站、鍋爐房進(jìn)行相應(yīng)的改造以保證計(jì)量供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行。需要對改造后的系統(tǒng)進(jìn)行水力計(jì)算,給出準(zhǔn)確的室內(nèi)系統(tǒng)總阻力值,為整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡提供依據(jù)。既有住宅室內(nèi)采暖系統(tǒng)實(shí)施計(jì)量供熱改造后,應(yīng)對室外管網(wǎng)系統(tǒng)重新進(jìn)行平衡計(jì)算和水壓圖分析,同時(shí)應(yīng)對原循環(huán)水泵進(jìn)行校核計(jì)算。以保證建筑物熱力入口處具有足夠的資用壓差[2]。

3.熱泵技術(shù)

熱泵就是迫使熱能從低品位熱源流向高品位熱源,它既可用于供熱也可用于制冷。熱泵制冷的原理就是逆卡諾循環(huán),其系統(tǒng)組成和功能也與普通的制冷機(jī)組相同,因此通過一個(gè)四通閥的調(diào)節(jié)就可實(shí)現(xiàn)同一套熱泵機(jī)組冬夏季供暖/空調(diào)的轉(zhuǎn)換,其制冷制熱系數(shù)都比較高,COP系數(shù)可達(dá)3-4,供熱效率是電采暖效率的3倍,應(yīng)在有條件的地方大力推廣。

三、結(jié)語

本文初步分析了河南既有建筑能耗現(xiàn)狀,提出合理的改造措施?？偨Y(jié)如下:

1.既有建筑節(jié)能改造是降低建筑能耗,解決能源緊缺,保持經(jīng)濟(jì)健康持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

2.對既有居住建筑的節(jié)能改造,要對改造的必要性、可行性以及投入收益比進(jìn)行科學(xué)論證,改造收益大于改造成本時(shí)方可改造。若圍護(hù)結(jié)構(gòu)沒有達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),宜優(yōu)先改造外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。外墻、外窗和屋頂是節(jié)能改造中最要緊、效果最顯著的部分,在節(jié)能改造措施中盡量做到外墻和屋頂或者外墻和外窗結(jié)合進(jìn)行節(jié)能改造,才能取得較好的效果

3.采暖供熱系統(tǒng)是既有建筑節(jié)能改造的重點(diǎn),要從室內(nèi)和室外兩個(gè)方面進(jìn)行改造,實(shí)現(xiàn)分戶計(jì)量,提高供熱效率,降低既有建筑總能耗,同時(shí)要積極利用熱泵技術(shù)替代傳統(tǒng)采暖供熱系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn):

[1] 建設(shè)部建筑節(jié)能中心.北京市既有建筑節(jié)能改造技術(shù)研究[J]. 建筑節(jié)能, 2005, 3:31-35 .

[2] 談河君.采暖地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造研究[J]. 制冷與空調(diào), 2008, 2:53-57.