既存建筑節(jié)能改造的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

孫偉通

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也在逐步提高。早前節(jié)能率30%的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)滿足不了社會發(fā)展的需要,目前大多節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)是按50%,甚至是60%來制定的。因此，歷來不符合新節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的大量的既存建筑絕大部分屬于高耗能建筑，按照國家近年頒發(fā)的文件通知要求，迫切需要進(jìn)行節(jié)能改造。

既存建筑的節(jié)能工作改造做為一個(gè)系統(tǒng)工程，每項(xiàng)工作環(huán)環(huán)相扣，應(yīng)采取正確的工作方法才能合理地完成各項(xiàng)步驟。建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行既存建筑墻體節(jié)能改造時(shí)，首先要依據(jù)既存建筑使用功能特點(diǎn)、舊有墻體構(gòu)造特點(diǎn)和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，參考當(dāng)?shù)氐墓?jié)能墻體構(gòu)造圖集，確定合理的改造方案。

首先應(yīng)當(dāng)通過統(tǒng)計(jì)既存建筑年耗電量及建筑面積，初步計(jì)算出既存建筑能耗指標(biāo)以及與國際建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的差距，并通過分項(xiàng)檢測，診斷出建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能與缺陷，從而找出各部分的節(jié)能問題。

接下來確定改造方案，其建筑設(shè)計(jì)方面的工作有∶

1）確定既存建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗指標(biāo)。通過查閱原始建筑圖紙，計(jì)算出既存建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、體形系數(shù)等規(guī)定性指標(biāo)。

2）確定指標(biāo)差值。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，確定既存建筑各項(xiàng)指標(biāo)與國際或地方建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)的差值。

3）確定節(jié)能措施。根據(jù)差值，確定要彌補(bǔ)或超出該差值時(shí)應(yīng)采取的節(jié)能措施。

以上工作做完后,就是節(jié)能改造方案的確定、審查、實(shí)施及檢測、驗(yàn)收。做為建筑設(shè)計(jì)人員的工作主要在既存建筑節(jié)能改造的方案確定上，下面就加強(qiáng)既存建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保暖隔熱性能方面的基本工作，做較詳盡的敘述。

1 墻體

常用的復(fù)合材料節(jié)能墻體根據(jù)絕熱材料在墻體中的位置,主要分為內(nèi)保溫和外保溫兩種形式，其優(yōu)缺點(diǎn)如下∶

1）外墻內(nèi)保溫∶保溫材料在結(jié)構(gòu)墻體內(nèi)側(cè)的保溫做法。在外墻內(nèi)表面貼巖棉或聚苯板，再貼石膏板抹飾面材料，或貼預(yù)制保溫板。外墻內(nèi)保溫成本較低、施工簡單，但是與外保溫相比容易產(chǎn)生冷橋，且占用室內(nèi)面積，尤其是施工時(shí)影響住戶正常生活、工作等，因此在改造工程中不宜廣泛采用。

2）外墻外保溫∶將保溫材料復(fù)合在結(jié)構(gòu)墻體外側(cè)。這種做法適用范圍廣，保溫效果好，能夠避免冷橋，不占用室內(nèi)面積，而且在室外施工，對居民室內(nèi)生活起居干擾較少，還可以利用保溫材料做出各種裝飾線腳，豐富美化外立面。外墻外保溫是目前我國建筑外墻保溫的主要技術(shù)措施，已經(jīng)形成較為完善的技術(shù)體系。

既存建筑外墻體的情況比較復(fù)雜，必須在對墻面情況進(jìn)行勘查的基礎(chǔ)上，做好墻體外保溫節(jié)能改造施工前的準(zhǔn)備工作∶提醒敦促施工單位對原墻面上由于凍害、析鹽或侵蝕所產(chǎn)生的損害予以修復(fù),油漬應(yīng)進(jìn)行清洗，損壞的磚或砌塊應(yīng)更換；墻面的缺損和空洞應(yīng)填補(bǔ)密實(shí);墻面上疏松的砂漿應(yīng)清除；不平的表面應(yīng)事先抹平；墻外側(cè)管道、線路應(yīng)拆除，在可能的條件下，宜改為地下管道或暗線；原有窗臺宜接出加寬，窗臺下宜設(shè)滴水槽；腳手架宜采用與墻面分離的雙排腳手架。

外墻外保溫工程容易出現(xiàn)的問題有保護(hù)層開裂和瓷磚空鼓開裂，雨水通過裂縫滲透等。為此，對材料的質(zhì)量、構(gòu)造做法、設(shè)計(jì)施工等諸多因素都應(yīng)妥善處理，避免給改造工程留下安全隱患。

2 地面

地面可分為直接接觸土壤的地面和不直接接觸土壤的地板。地板又包括接觸室外空氣的地板和不采暖地下室上部的地板,以及底層架空的地板等。對于既存建筑中的地板，如其傳熱系數(shù)不符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，則應(yīng)采取保溫措施。對于既存建筑中直接接觸土壤的地面，是否要做節(jié)能改造，一個(gè)較為簡單的判定方法是∶調(diào)查在采暖季或是雨季該樓地面是否產(chǎn)生過結(jié)露現(xiàn)象，有結(jié)露現(xiàn)象，則必須進(jìn)行節(jié)能改造。

3 屋面

屋面的節(jié)能技術(shù)比較豐富，有實(shí)體材料層保溫屋面、架空式屋面、種植屋面、蓄水屋面等。需根據(jù)屋面結(jié)構(gòu)層能承受的荷載情況,結(jié)合屋面功能、造型要求等確定合理的改造方案。

1）實(shí)體材料層保溫屋面。實(shí)體材料層保溫屋面構(gòu)造形式簡單，施工方便，故較常被采用。平屋面做法按照保溫層與防水層的相對位置，分為正置式和倒置式兩種。倒置式保溫屋面使防水層得到充分保護(hù)，對于提高防水層使用年限、降低屋頂滲漏幾率非常有利，尤其適用于原屋面保溫性能較好、防水層不需要重做的改造工程。但倒置式屋面由于防水層設(shè)在保溫層之下，如雨水滲入保溫層，會大大降低保溫效果。所以規(guī)范對構(gòu)造做法和保溫材料的選擇有嚴(yán)格規(guī)定,通常采用的保溫材料為擠塑聚苯板、現(xiàn)場發(fā)泡聚氨酯等吸水率低、耐候性好的材料。

改造時(shí)，首先要依據(jù)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和既存建筑屋面構(gòu)造，確定要增加的保溫隔熱層厚度以及是否保留原有防水層。如原有防水層近期翻修過，防水可靠，可直接在其上做倒置式屋面?；蛘咴浪畬与m未經(jīng)過翻新，但質(zhì)量尚好，表面平整，可考慮在上面加鋪新型防水層，再做倒置式屋面。如經(jīng)判定防水層已經(jīng)老化，屋面有滲漏情況則應(yīng)翻修，鏟除原油氈等防水層，重新做保溫盒防水處理。

2）架空式屋面。保留原有屋面，在其上增加一層架空式屋面，可以有效改善建筑頂層室內(nèi)熱環(huán)境，有利于建筑節(jié)能。根據(jù)架空層高度，架空式屋面分為兩種∶一種是空氣間層高度200 mm左右的以通風(fēng)隔熱為主的通風(fēng)屋面；另一種是由于屋面造型需要，空間較高或局部空間較高的架空屋面。

常見做法為采用1∶0.5∶10的水泥石灰膏砂漿砌筑115 mm×115 mm×180 mm磚墩,縱橫中距宜保持為500 mm，磚墩應(yīng)落在相應(yīng)的承重墻上，并將預(yù)制鋼筋混凝土架空板臥在磚墩上。鋪設(shè)架空板前，在原屋面上應(yīng)鋪放保溫材料，其厚度根據(jù)熱工計(jì)算而定。鋪設(shè)架空板后，應(yīng)采用砂漿勾縫，板上做找坡層、找平層及防水層。

3）種植屋面。屋頂綠化是提高屋頂房間熱舒適度的有效辦法。若既存建筑屋面荷載允許，在建筑屋面上“蓄土種植”是非常有效的節(jié)能措施，且美化了環(huán)境。其基本原理是，在屋頂上種植植物，利用植物的光合作用，將熱能轉(zhuǎn)化為生物能；利用植物葉面的蒸騰作用增加蒸發(fā)散熱量，降低屋頂?shù)木C合室外溫度；同時(shí)，利用植物培植基質(zhì)材料的熱阻與熱惰性,降低內(nèi)表面平均溫度與溫度振幅，最后達(dá)到隔熱的目的。

種植屋面是一種生態(tài)型的節(jié)能屋面，具有調(diào)節(jié)小氣候、凈化空氣、美化環(huán)境的功效。這種措施在我國南方地區(qū)應(yīng)用比較廣，作為北方的鄭州地區(qū)由于雨水少,而種植屋面對于植物耐旱性要求較高，因而日常管理工作量相對較大，未能大面積推廣。

4）蓄水屋面。蓄水屋面利用水的蒸發(fā)和流動及時(shí)將熱量帶走，減緩了整個(gè)屋面的溫度變化；另外由于在屋面上蓄上一定厚度的水，增大了整個(gè)屋頂?shù)臒嶙韬蜔岫栊?降低了屋面內(nèi)表面的最高溫度。蓄水屋面一般在混凝土剛性防水層上蓄水，對混凝土的防滲性能有較高的要求。

4 門窗

相對于墻體和屋面，門窗的絕熱性能最差。門與窗，兩者的熱工性能有許多相似性。但由于建筑外窗要求其有良好的透光性,且數(shù)量較建筑外門多，因此建筑外窗的節(jié)能改造尤為重要。在我國不同氣候區(qū)，窗戶的節(jié)能重點(diǎn)不同。南方夏季時(shí)間長，窗戶的節(jié)能重點(diǎn)側(cè)重在夏季防熱上,兼顧冬季保溫；北方則側(cè)重點(diǎn)在冬季保溫，一部分地區(qū)需要兼顧夏季防熱。窗戶的節(jié)能技術(shù)通常包括以下幾個(gè)方面∶

1）利用空氣間層增加窗戶傳熱阻?？諝獾臒釋?dǎo)系數(shù)很低，是天然免費(fèi)的絕緣材料。雙層窗、單框雙玻窗或中空玻璃窗等節(jié)能窗戶就是利用了空氣間層的作用。要注意的是空氣間層的厚度越大傳熱阻越大，單身增大到一定程度后，傳熱阻的增大率就很小了?？諝忾g層的厚度一般不超過20 mm。

2）加強(qiáng)窗框的傳熱阻。窗框材料的導(dǎo)熱系數(shù)和窗框的構(gòu)造方式?jīng)Q定了窗框的傳熱阻大小。既存建筑窗戶的節(jié)能改造，應(yīng)注意這方面的比較分析。從節(jié)能角度考慮，窗框應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)小的材料，同時(shí)窗框構(gòu)造應(yīng)有“斷熱”處理技術(shù)。

3）減少窗戶的空氣滲透量。減少窗戶的空氣滲透量就是加強(qiáng)窗戶的氣密性。既存建筑門窗多數(shù)密封性差，由于構(gòu)造和施工的缺陷，窗框與窗扇之間以及窗框與墻體之間存在間隙，形成冬季冷風(fēng)滲透，影響保溫效果。因而對于繼續(xù)使用的窗戶進(jìn)行氣密性的改造是不可缺少的，原窗框與墻體之間縫隙的處理，宜采用高效保溫氣密材料加彈性密封膠封堵，其中空腹鋼窗和木窗宜采用性能好的橡塑密封條來改善氣密性。

4）改善玻璃部分的保溫性能。改善玻璃部分的保溫性能也是行之有效的節(jié)能措施之一。把原有窗戶全部更換成節(jié)能型窗如中空玻璃窗，能在提高保溫隔熱性能的同時(shí)，起到隔聲降噪的作用。此外還可從提高玻璃自身的隔熱品質(zhì)入手,采用吸熱玻璃、熱反射玻璃、Low-E玻璃、著色玻璃燈新型節(jié)能玻璃,或使用玻璃隔熱貼膜技術(shù)等,但價(jià)格相對較高,選擇時(shí)要綜合比較實(shí)施技術(shù)、投資和改造效果之間的平衡。

5）控制窗墻面積比。由于窗戶的傳熱系數(shù)通常都大于實(shí)體墻體的傳熱系數(shù)，因此窗墻面積比越大越不利于節(jié)能。無論是公共建筑還是居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)中，都對窗墻面積比作了規(guī)定。進(jìn)行建筑節(jié)能改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)節(jié)能要求、建筑氣候條件、朝向等因素確定合理的窗墻面積比。

[1]王文明,李勇.既存建筑節(jié)能改造分析及對策[J].建筑與環(huán)境,2012(2).

[2]劉冰,夏飛.淺談建筑的節(jié)能改造[J].科技風(fēng),2010(12).

[3]張利娟,等.談村鎮(zhèn)既有建筑節(jié)能改造的方案優(yōu)選[J].低溫建筑技術(shù),2012(11).

[4]JGJ 129-2000,既有采暖居住建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程[S].

[5]JGJ 26-95,民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）[S].