高校學生宿舍樓的外圍節(jié)能改造

肖洪濤 丁 歡（黃淮學院，河南 駐馬店463000）

1 高校建筑節(jié)能的必要性

目前，我國國內建筑能耗已經占全社會總能耗的29%以上，并且還在以每年1 個百分點的速度增加，國內的建筑節(jié)能的確有很大的發(fā)展空間。而近幾年來，隨著高校規(guī)模的不斷擴大，各大高校校園建筑面積都比過去有了大幅度的增加。高校建筑節(jié)能這一領域漸呈炙手可熱之勢。

在發(fā)改委和國家節(jié)能中心的推動下，一個專門致力于推動節(jié)約型校園、綠色大學建設的高校節(jié)能聯盟已經成立。有了這個平臺，高校節(jié)能工作會進行得比較順利。

據相關資料顯示，未來建筑能耗所占比例將會上升到35%左右。而我國僅各類高校就將近3000 所，高校逐漸成為重要的能源消耗大戶。實現高校建筑節(jié)能，建設綠色節(jié)約型校園勢在必行。而根據2008 年上海高校能耗統計數據，高校建筑能耗占高校總能耗的83.2%，降低建筑能耗，將成為高校節(jié)能工作的重點。

2 黃淮學院1#學生宿舍樓現狀分析

2.1 概況

黃淮學院位于河南省駐馬店市，屬于我國的夏熱冬冷地區(qū)。該地區(qū)沒有采暖空調設施的建筑，其冬夏季節(jié)的室內熱環(huán)境質量是全中國最差的。夏季連晴高溫天氣中，室內溫度超過30 度，甚至高達35 度以上。冬季室內外溫差只有1~4 度，室內陰冷，達不到12 度（衛(wèi)生標準的下限值）。整個冬季平均氣溫8 度左右，78%的時間低于10 度。人在室內久坐會感到寒氣襲人。該地區(qū)建筑物若不采用采暖空調，冬夏室內熱環(huán)境都達不到基本的居住條件，更談不上舒適。

黃淮學院1#學生宿舍樓位于黃淮學院學生宿舍區(qū)東北角，東面是籃球場和操場，北面是學院后山。該宿舍樓建于上世紀90 年代初期，總建筑面積近5000 平方米，共5 層，每層35 間寢室，層高3.2 米，為6 人間；可容納1050 學生居住。

2.2 宿舍樓圍護結構現狀

2.2.1 外墻

通過調研，該宿舍樓采用20 厚混合砂漿；200 厚實心粘土磚；20 厚水泥砂漿；外墻貼3 厚面磚的外墻做法。外墻在建筑外圍護結構中所占比例最大（全玻璃幕墻除外），由墻體傳熱造成的熱損失占整個建筑的熱損失的比例也較大。該宿舍采用的外墻做法是90 年代高校學生宿舍普遍采用的做法，根據資料顯示這種外墻做法的平均傳熱系數值均高于節(jié)能標準規(guī)定的限值 0.60 W/(m2·K)，可從一方面說明目前1#宿舍樓外墻的熱工性能不符合節(jié)能要求，對外墻實施改造工作，既可以滿足節(jié)能要求，又可以改善既有宿舍樓的外觀效果。

2.2.2 屋面

1#宿舍樓屋面為平屋面，通過樓的建成時間可推斷其構造形式與傳熱系數。屋面做法是駐馬店當時平屋面常見的構造形式，主要的屋面保溫隔熱材料多為水泥蛭石、爐渣、水泥膨脹珍珠巖；2000 年以后常見的屋面保溫隔熱材料多為憎水膨脹珍珠巖或膨脹蛭石。屋面是建筑圍護結構中受室外綜合溫度作用較大的部位，屋面的保溫隔熱性能的好壞，是影響頂層房間的室內熱環(huán)境和建筑的采暖空調能耗的重要因素。

2.2.3 外窗

改革開放前，高校學生宿舍樓外窗多用木窗；20 世紀 70 ～80 年代，在國家政策的推動下，普通鋼窗的應用率較高；20 世紀 80 年代中期，鋁合金窗因為強度高、外觀好、采光面積大等特點被廣泛應用于高校學生宿舍樓建筑；20 世紀90 年代發(fā)展起來的 PVC 塑鋼窗的熱工性能較好，但因剛度、采光性等較鋁合金窗差等原因，反而應用的不多。外窗是建筑外圍護結構中熱工性能最薄弱的構件，是影響冬、夏季室內熱環(huán)境和造成采暖空調能耗過高的主要原因。盡管窗戶面積只占外圍護結構表面積的1/3 ～1/5，但在典型的公共建筑中，通過外窗損失的采暖和制冷能耗約占建筑總能耗的 2/3，其中傳熱損失為 1/3，所以，門窗是外圍護結構節(jié)能的重點[1]。1#宿舍樓采用的是鋁合金推拉窗，在實際居住環(huán)境中，同學們表示經?；蛴袝r能感覺到門窗的冷風滲透現象；特別是冬季，床位位于窗戶旁邊的同學更是叫苦不迭，急需對其實施改造。

從黃淮學院既有學生宿舍樓圍護結構體系構造情況調研結果來看，校內絕大多數既有宿舍樓，特別是2005 年升本前的宿舍樓，其外墻、屋面、外窗等構件的熱工性能均達不到規(guī)范規(guī)定的限值，從而造成宿舍樓的建筑能耗比較大，部分宿舍冬夏兩季室內熱環(huán)境比較差，實施節(jié)能改造的潛力比較大。

3 宿舍樓的外圍結構節(jié)能改造初探

3.1 墻體改造

墻體節(jié)能改造技術主要分為外墻內保溫和外墻外保溫兩大類。

3.1.1 內保溫技術

外墻內保溫施工，是在外墻結構的內部加做保溫層。內保溫施工速度快，操作方便靈活，可以保證施工進度。內保溫應用時間較長，技術成熟，施工技術及檢驗標準是比較完善的。在2001年外墻保溫施工中約有90%以上的工程應用內保溫技術。

被大面積推廣的內保溫技術有：增強石膏復合聚苯保溫板、聚合物砂漿復合聚苯保溫板、增強水泥復合聚苯保溫板、內墻貼聚苯板抹粉刷石膏及抹聚苯顆粒保溫料漿加抗裂砂漿壓入網格布的做法。

但內保溫會多占用使用面積，“熱橋”問題不易解決，容易引起開裂，還會影響施工速度，影響居民的二次裝修，且內墻懸掛和固定物件也容易破壞內保溫結構。內保溫在技術上的不合理性，決定了其必然要被外保溫所替代。

3.1.2 外保溫技術

由于外保溫是將保溫隔熱體系置于外墻外側，從而使主體結構所受溫差作用大幅度下降，溫度變形減小，對結構墻體起到保護作用并可有效阻斷冷（熱）橋，有利于結構壽命的延長。因此從有利于結構穩(wěn)定性方面來說，外保溫隔熱具有明顯的優(yōu)勢，在可選擇的情況下應首選外保溫隔熱。

1）外掛式外保溫

外掛的保溫材料有巖（礦）棉、玻璃棉氈、聚苯乙烯泡沫板（簡稱聚苯板，EPS、XPS）、陶?；炷翉秃暇郾椒率b飾保溫板、鋼絲網架夾芯墻板等。其中聚苯板因具有優(yōu)良的物理性能和廉價的成本，已經在全世界范圍內的外墻保溫外掛技術中被廣泛應用。

外掛技術是采用粘接砂漿或者是專用的固定件將保溫材料貼、掛在外墻上，然后抹抗裂砂漿，壓入玻璃纖維網格布形成保護層，最后加做裝飾面。

2）聚苯板與墻體一次澆注成型

該技術是在混凝土框—剪體系中將聚苯板內置于建筑模板內，在即將澆注的墻體外側，然后澆注混凝土，混凝土與聚苯板一次澆注成型為復合墻體。

3）聚苯顆粒保溫料漿外墻保溫

將廢棄的聚苯乙烯塑料（簡稱為EPS）加工破碎成為0.5~4mm 的顆粒，作為輕集料來配制保溫砂漿。該技術包含保溫層、抗裂防護層和抗?jié)B保護面層（或是面層防滲抗裂二合一砂漿層）。其中ZL 膠粉聚苯顆粒保溫材料及技術在1998 年就被建設部列為國家級工法。這種工法是目前被廣泛認可的外墻保溫技術。

此外，墻體節(jié)能技術中還有將墻體做成夾層，把珍珠巖、木屑、礦棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料（也可以現場發(fā)泡）等填入夾層中，形成保溫層[2]。

3.2 窗的節(jié)能技術

熱量的交換可分為導熱、對流及輻射三種方式。無論什么材料制成的窗，如能對上述三種熱交換進行最有效的阻斷，才能稱為最有效的節(jié)能窗。目前我國建筑結構中常用的窗型，一般包括推位窗、固定窗和平開窗。

節(jié)能窗技術的核心是減少傳熱量，即控制失熱和得熱。

3.2.1 控制失熱

當下世界上節(jié)能窗技術的進展表現在研制出能控制窗戶失熱的產品。這種窗戶的好處是：采暖負荷低，室內環(huán)境更為舒適，在采暖季節(jié)窗戶內表面結露狀況大為減少。如：在冷天，窗玻璃表面比室內空氣溫度和室內物體表面溫度低。玻璃表面就會產生失熱現象。

1）塑鋁窗框

即保溫節(jié)能鋁合金窗。它和普通鋁合金窗的區(qū)別在于在塑鋁窗的鋁合金型材內注入一條PU樹脂，以此將鋁窗型材分離形成段橋，以阻止熱量的傳遞。這種節(jié)能窗既有鋁金屬材料的高強度，又有塑鋁絕熱的特點，具有非常好的隔熱節(jié)能效果。

2）玻璃鋼節(jié)能窗框

玻璃鋼窗是新一代綠色環(huán)保型節(jié)能窗，它由新型復合材料制成窗框架，既有鋼、鋁等金屬材料的堅固性，又有塑鋼門窗的保溫、防腐、節(jié)能的特性，且美觀、耐用。其使用壽命為50 年，與建筑物基本相同，是近期及中遠期滿足建筑節(jié)能標準的節(jié)能材料[3]。

3.2.2 控制太陽輻射得熱

控制太陽輻射得熱進入窗戶的做法大體可分為兩類：一類是使用玻璃隔熱，另一類則是加設遮陽措施。

1）用玻璃隔熱

為了控制太陽輻射得熱強度，一些國家20 世紀40 年代就開始采用著色玻璃（吸熱玻璃）；20 世紀60 年代開始采用熱反射玻璃。無論著色玻璃還是熱反射玻璃，對于減少過多的太陽輻射得熱都是有作用的。

2）遮陽措施

為了阻攔太陽輻射得熱量進入。如高大的落葉樹木在盛夏時枝繁葉茂，冬天落葉后陽光又能透過，對有條件的低層建筑是很好的遮陽辦法。

3.3 屋面節(jié)能

目前主要是將平屋面改造為坡屋面。平屋面就是房間的天花板，與外界空氣直接接觸，使得熱交換量較大。改為坡屋面后，在天花板與坡屋面之間有了一層相對不流通的空氣，可以保護天花板的熱量交換不是與原來那樣大，從而使得下面的房間保溫更加好。

4 結語

本文以黃淮學院1#學生宿舍樓為例，探討了以豫南地區(qū)為代表的夏熱冬冷地區(qū)的學生宿舍樓節(jié)能改造，試圖在現有的建筑基礎上，在經濟、施工方便的前提下，提出了一些節(jié)能改造措施。通過一些簡便易行，不需要太復雜的構造和高新技術，將相應的適宜性技術應用在建設量巨大的高校學生宿舍中；能改善室內熱環(huán)境。

[1]冷御寒.建筑外圍護結構[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005

[2]韓文權.淺談外墻保溫節(jié)能技術[J].山西建筑.2010,（10）：234-235

[3]龍文志.結合國情創(chuàng)新發(fā)展雙層幕墻[J].建設科技.2007，（12）：7-8