寒地舊工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造技術(shù)探索

吳偉東

（黑龍江省北龍交通工程有限公司）

寒地舊工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造技術(shù)探索

吳偉東

（黑龍江省北龍交通工程有限公司）

本著節(jié)能、經(jīng)濟和實用的原則，利用現(xiàn)階段比較常用且節(jié)能效果明顯的技術(shù)措施，針對舊工業(yè)建筑圍護結(jié)構(gòu)主要耗熱部位墻體 門窗 屋面及地面提出相應的節(jié)能改造技術(shù)措施；從而達到節(jié)能的效果50%以上。

舊工業(yè)建筑；圍護結(jié)構(gòu)；節(jié)能改造技術(shù)

引言

節(jié)能是指加強用能管理，采取技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施[1]。老廠房冬季采暖耗煤量很大，造成的原因是圍護結(jié)構(gòu)的保溫不良。因此提高圍護結(jié)構(gòu)的保溫，可以大大減少燃煤的消耗，而且使工人在適宜溫度下工作，提高工作效率，提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量。以往的改造是在滿足基本采光要求的前提下，拆除大部分側(cè)窗，并給于封堵，保留的窗改為雙層窗，這種做法采光不理想，保溫效果性能較差﹑能耗較高。所以需要探索新的改造措施，提高以往的不足。本文將針對典型老廠房圍護結(jié)構(gòu)各部位進行節(jié)能改造技術(shù)研究，力求節(jié)能、經(jīng)濟、實用的原則。

一、節(jié)能改造技術(shù)措施

隨著節(jié)能工作的開展，近些年來從發(fā)達國家引進了一系列新型技術(shù)，比如屋面保溫采用發(fā)泡聚苯乙烯﹑玻璃棉等保溫材料；門窗保溫采用LOW－E中空玻璃﹑填充惰性氣體﹑暖邊間隔技術(shù)等；外墻采用呼吸式幕墻等高科技手段達到自然通采光；高效保溫隔熱玻璃及智能遮陽調(diào)光裝置控制能量平衡；建筑樓板﹑墻體輻射制冷或烘暖技術(shù)[2-5]等等，但是這些技術(shù)大多應用到公共建筑和民用建筑上，對于工業(yè)建筑尚未利用。為此，本文將對嚴寒地區(qū)典型老廠房圍護結(jié)構(gòu)改造的技術(shù)措施進行探討,主要針對的是傳熱計算中耗熱量較大的外墻、門窗、屋面和地面部分，目的是找到適合于老廠房的節(jié)能改造技術(shù)措施。

1、外墻

在同樣的室內(nèi)外溫差條件下，建筑圍護結(jié)構(gòu)保溫性能的好壞，直接影響到流出或流入室內(nèi)熱量的多少。從建筑傳熱耗熱量的構(gòu)成來看，外墻所占比例最大，必須對圍護結(jié)構(gòu)的墻體提高保溫能力。提高墻體保溫性能的關(guān)鍵在于增加熱阻值，應選擇質(zhì)輕導熱系數(shù)低的材料作為圍護結(jié)構(gòu)，針對不同類型的廠房外墻采取不同的改造措施。

一種情況是針對保護性建筑，采取的措施是保護性修復，保留的立面通過維護、清理和修補恢復原有風采。本文主要研究范圍并不涉及此種情況。

另一種情況是可再生利用性建筑，利用原有外墻圍護結(jié)構(gòu)，在墻體上采用內(nèi)保溫或外保溫措施，提高墻體的總熱阻。此種情況為本文的主要研究對象。

可以采用將原有粘土磚墻,在其外側(cè)或內(nèi)側(cè)采用節(jié)能保溫材料EPS板或XPS板保溫系統(tǒng)及現(xiàn)場噴涂泡沫聚氨酯等保溫技術(shù)，他們都可以提高外墻的保溫性能，既可以省大量重建費用，又可以大大提高墻體的保溫效果 (見圖 1，2)。

圖1 EPS 膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)

圖2 XPS 擠塑聚笨薄抹灰外墻內(nèi)保溫系統(tǒng)

2、門窗

窗戶雖然在外圍護結(jié)構(gòu)表面中占的比例不如墻體面積大,但窗戶的傳熱系數(shù)遠大于墻體的傳熱系數(shù),是外立面上熱傳遞最為活躍的部位，所以通過窗戶的傳熱損失卻有可能接近甚至有時會超過墻體。窗戶的熱損失主要包括通過窗戶傳熱耗熱和通過窗戶的空氣滲透耗熱。因此，窗戶的節(jié)能不僅要改善窗戶保溫性能,增加窗戶的熱阻,而且還要減少冷風滲透和控制窗墻面積比。對于其熱量的流失、能量的浪費，要從三個主要方面考慮如何減少熱量的流失。第一，要從窗的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮。第二，窗體散熱大面積是玻璃，而不是窗框，玻璃占不同類型窗面積的 70%～90%；平板玻璃、鍍膜玻璃、中空玻璃、低輻射鍍膜玻璃﹑LOW－E玻璃(見圖3)、吸熱玻璃都具有節(jié)能效果[6]，只是程度不同而已。第三，窗框材料要節(jié)能；PVC和木質(zhì)單框雙層玻璃窗的傳熱系數(shù)可達 2.2～3.0w/m2·k,但木質(zhì)門窗具有防火能力差﹑工業(yè)化程度低及易變形等缺點,鋼窗的保溫性能也不理想；因此，從保溫性能方面優(yōu)先選用PVC窗或塑鋼窗及鋁合金窗。

圖3 LOW－E玻璃工作原理

具體的改造方案分別采用兩種，一種情況針對保護性建筑，為提高保溫性，保留原有外窗窗框，不破壞原有窗扇的材質(zhì)劃分，更換節(jié)能保溫玻璃或在內(nèi)側(cè)加設(shè)一道窗。對外圍護提高保溫性能，保留原有外窗窗框，不破壞原有窗扇的材質(zhì)，更換保溫玻璃或在內(nèi)側(cè)加一層窗。也可在墻體外壁加一道透明玻璃幕墻。第二種情況再生利用型，建議將原有的鋼窗或木窗更換成節(jié)能窗。

改善現(xiàn)有窗扇的保溫性能有以下4個措施：

措施1：利用原有窗扇框，將原單層普通玻璃更換為雙層隔熱玻璃，這種方法操作簡單快捷(圖 4)。

圖4 原窗框上更換雙層保溫玻璃[7]

措施2：在原有窗扇上增設(shè)隔熱玻璃，尤其適用于木制窗框，改造造價低。在內(nèi)側(cè)窗框上附加隔熱玻璃，用細木條縫邊(圖5 )。

措施3：在外窗的墻內(nèi)側(cè)增設(shè)第二道窗，裝設(shè)隔熱玻璃。第二道窗的材料可采用木制﹑鋁制和鋁塑等等，根據(jù)內(nèi)部環(huán)境的具體要求來選擇(圖 6)。

圖5 原窗框上加設(shè)隔熱玻璃[7]

圖6 外窗內(nèi)側(cè)增設(shè)第二道窗[7]

措施4：更換成新型節(jié)能窗。通過改造處理節(jié)能效果可以達到35%。

3、屋面

大量老廠房的屋頂普遍存在結(jié)構(gòu)老化﹑保溫能力差﹑采光通風不良等問題。改造的目的是增強屋頂?shù)母魺嵝阅堋Ｒ话阄蓓斒墙ㄖ镜氖針?gòu)件,屋頂作為蓄熱體對室內(nèi)溫度波動起穩(wěn)定作用,對于單層廠房,屋頂?shù)纳崃勘壤鄬Χ鄬訌S房較大，屋面的熱損失約占整個圍護結(jié)構(gòu)熱損失近30%,造成了大量的能耗。在不超過原有屋面高度的前提下，翻新屋頂可以解決上述問題。增大屋頂熱阻的主要措施就是采用保溫材料作為保溫層。宜采用聚乙烯泡沫塑料板、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（見圖7）。通過節(jié)能改造可以使屋面的傳熱系數(shù)減少,大大提高了保溫效果。根據(jù)廠房屋面跨度大、荷載大的特點，不宜增加過多的荷載，所以盡量在構(gòu)造技術(shù)上不增設(shè)過多的其它荷載。

圖7 擠塑性聚苯板保溫屋面

屋頂改造技術(shù)措施：

（1）屋架下設(shè)保溫層，預設(shè)必要的防潮層，這種措施適合原有屋架的保留和加固。但要求保溫材料性能較高，會導致屋架下部構(gòu)造層龐大，室內(nèi)層高有所下降。

（2）屋架間設(shè)保溫層，當屋架構(gòu)造的截面尺寸足夠?qū)挻髸r，將礦物纖維保溫層設(shè)在屋架厚度之間，從而節(jié)省室內(nèi)空間。

（3）屋架上設(shè)保溫層，在原有屋架上設(shè)置保溫層，屋架可以全部保留。此方式對室內(nèi)影響不大，它的挑戰(zhàn)在于整個屋面必須拆除，適合屋面全面翻新的建筑。

（4）原有的防水層進行修補，在原有屋面上增設(shè)一層憎水性保溫材料，并作好面層。此做法適合原屋面材料可以持續(xù)利用的建筑。

4、地面

對于直接接觸土壤的非周邊地面，一般不需作保溫處理， 對于直接接觸土壤的周邊地面（即從外墻內(nèi)側(cè)算起2.0m范圍內(nèi)的地面），應作保溫處理，一般在地面面層下增鋪適當厚度的板狀保溫材料，進一步提高地面的保溫性能。

二、結(jié)論

綜上所述，建新廠投資大、耗時長,難以跟上瞬息萬變的市場需求，由于一棟建筑結(jié)構(gòu)造價約占其總造價的1/3，改造比新建可省去主體結(jié)構(gòu)所花費的大部分資金，同時，基地內(nèi)原有的基礎(chǔ)設(shè)施可繼續(xù)利用。通過與原有建筑對比分析可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)能改造后的廠房節(jié)煤率均在 50%以上，節(jié)能效果明顯。

因此在原有廠房內(nèi)進行改造就成為節(jié)約投資﹑提高效率的方式，這也是未來工業(yè)建筑技術(shù)改造的發(fā)展方向。

TU207

1674-3954（2011）03-0308-02