對香格里拉市既有建筑節(jié)能改造的探討

劉新月 邱云龍 楊嚴(yán) 蘇榮

摘要：本文通過對香格里拉市既有建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、用能情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，針對香格里拉市用能所存在的特殊問題，結(jié)合香格里拉市城鎮(zhèn)既有居住建筑、城鎮(zhèn)既有公共建筑、城郊農(nóng)村既有居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀提出了節(jié)能改造技術(shù)方案，為香格里拉市今后既有建筑節(jié)能改造提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：高寒地區(qū);既有建筑;用能;節(jié)能改造

中圖分類號：TU201.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674—3024（2019）06—0125—02

引言

香格里拉市是世界著名“三江并流”自然遺產(chǎn)腹心地帶，地處金沙江、瀾滄江中上游，是長江上游綠色屏障建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域。特殊的高原寒冷氣候以及少數(shù)民族特有的生活習(xí)慣，形成了香格里拉市獨(dú)特的多樣性建筑形式和采暖習(xí)慣。根據(jù)供暖期統(tǒng)計(jì)，我國北方地區(qū)最長供暖期為210天，北京地區(qū)為140天，山東等地為90天，而香格里拉市的采暖期為176天，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過北方多地，采暖成為當(dāng)?shù)厥忻竦谋匾顥l件之一。香格里拉市大部分既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差，在全年長達(dá)176天的采暖期內(nèi)居民大都以燃燒薪材的方式取暖，建筑能耗較高。所帶來的最直觀影響就是原始森林的急劇減少、環(huán)境質(zhì)量下降，對香格里拉市的社會穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及長江中上游生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

1 香格里拉市既有建筑節(jié)能改造的必要性

1.1 有利于改善人居生活環(huán)境

香格里拉地處高寒山區(qū)，大部分既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差，建筑熱舒適度低，滯后的城市基礎(chǔ)設(shè)施已無法滿足人民對建筑居住舒適度的需求。通過對既有建筑進(jìn)行改造，能盡量保持建筑室內(nèi)溫度，提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能，使建筑物室內(nèi)熱舒適度得到大程度的改善，有利于提高人民生活質(zhì)量。

1.2 是保護(hù)長江中。上游生態(tài)平衡的需香格里拉市特殊的地理位置及明顯的立體氣候使得這里水、森林、礦產(chǎn)、生物、旅游資源較為豐富;但特殊的地理位置及氣候條件也使得這里的生態(tài)環(huán)境較為脆弱。據(jù)現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研，城鎮(zhèn)取暖的家庭平均一個(gè)采暖季需消耗掉1載重卡車薪材（約為12m3）。按2017年香格里拉市統(tǒng)計(jì)人口數(shù)及對應(yīng)戶籍家庭來計(jì)算，每年要燒掉40—50萬立方左右的薪材。因薪柴需求對森林尤其是原始森林的大量砍伐，將會造成三江源上下游生態(tài)環(huán)境及資源不可逆轉(zhuǎn)的破壞。因此，保護(hù)好香格里拉市的生態(tài)環(huán)境，對發(fā)展當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)、構(gòu)建長江上游綠色屏障具有重要作用。

2 香格里拉市既有建筑特點(diǎn)及用能現(xiàn)狀

2.1 城鎮(zhèn)既有居住建筑

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際調(diào)研，城鎮(zhèn)既有居住建筑結(jié)構(gòu)形式主要為磚混結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)的當(dāng)代建筑，外墻主要為涂料并飾以傳統(tǒng)藏族特色紋樣，幾乎未做任何墻體保溫措施。外窗類型為單框雙玻塑鋼或鋼窗，窗面積較大且部分與墻有空隙，門為普通防盜門，地板主要為強(qiáng)化木質(zhì)地板，單元門為非保溫門。此類建筑的用能主要包括照明、家電、炊事、采暖等。冬季居民采暖大都是燃燒薪材為主，部分家庭使用電取暖器，據(jù)當(dāng)?shù)鼐用穹磻?yīng)，此類建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫效果差，采暖效率低，冬天采暖耗能明顯較高。

2.2 城鎮(zhèn)既有公共建筑

公共建筑外墻構(gòu)造多為抗裂砂漿（5mm）+燒結(jié)多孔磚（240mm）+混合砂漿（20mm），外墻大多進(jìn)行過不同材料的突面造型裝飾，外窗為塑鋼窗+中空玻璃或單層玻璃，屋面一般有作保溫隔熱層等，建筑保溫隔熱性能相對較差。此類建筑中只有少數(shù)采用了集中供暖方式進(jìn)行采暖，但由于采暖空間較大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能跟不上，集中供熱的采暖效果并不顯著。多數(shù)公建建筑主要取暖方式為電加熱，也有一部分公建建筑未采取任何取暖方式，如學(xué)校建筑。

2.3 城郊農(nóng)村既有居住建筑

傳統(tǒng)藏族民居多以二層為主，多為土木結(jié)構(gòu)，三面土墻，另一面為木板墻，因此當(dāng)?shù)厝艘步兴翂Ψ?。土墻房圍護(hù)結(jié)構(gòu)絕大部分是夯土材料，用木構(gòu)架作為承重體系。正面的木板墻體和屋面通風(fēng)開口就成為了影響保溫效果的關(guān)鍵。屋面“房板”多用沙松板或冷杉板，厚約3—5厘米，單板寬約20厘米，長90—110厘米，板面按照紋路會有一條條自然的細(xì)長小溝，有利于排水，為防止風(fēng)把“房板”掀翻，藏民還在上面壓上石頭。傳統(tǒng)藏族民居側(cè)面及后面用山墻來圍攏，山墻一般基礎(chǔ)處寬約80厘米，內(nèi)墻垂直，外墻逐步收分至約38厘米，也就是“三八墻”，前面用木板來隔斷，并以樓梯、走廊等來連接。此類建筑的用能包括炊事、照明、家電、火塘采暖等。目前農(nóng)村秸稈、薪柴等非商品能源消耗量很大。

3 香格里拉市既有建筑節(jié)能改造方法的建議

結(jié)合香格里拉市既有建筑的調(diào)研情況，建議從外墻、屋面和外窗等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行節(jié)能改造，主要改造內(nèi)容為外窗改造、屋面改造、外墻改造、其他改造（樓梯間保溫密閉、給水管網(wǎng)保溫等）。

3.1 技術(shù)方法

城鎮(zhèn)、城郊既有居住建筑節(jié)能改造后，屋面、外墻、外窗的傳熱系數(shù)及外門、外窗的氣密性等級應(yīng)符合根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ26的要求。既有公共建筑節(jié)能改造后，屋面、外墻、外窗的傳熱系數(shù)及外門、外窗的氣密性等級應(yīng)符合根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB50189的要求。根據(jù)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)及農(nóng)戶使用情況，城郊農(nóng)村既有居住建筑只針對采暖季居住樓層外窗及節(jié)能重點(diǎn)薄弱部位（如閣樓通風(fēng)井及戶門）等部位進(jìn)行節(jié)能改造;節(jié)能改造后，改造部位的傳熱系數(shù)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T50824的要求。

3.1.1 外窗改造

外窗的節(jié)能改造可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際采用更換整窗或增加一堂單框單玻窗等方法進(jìn)行。更換外窗時(shí)，不應(yīng)擴(kuò)大原有窗洞尺寸;窗框與墻體之間應(yīng)采取有效的保溫和防水密封構(gòu)造，不得采用普通水泥砂漿補(bǔ)縫。

（1）?單層窗改造：當(dāng)外窗完好，且窗臺寬度允許時(shí)，可在內(nèi)側(cè)再增加一層單窗，形成雙層窗。

（2）?換整窗改造：當(dāng)外窗性能差，且不宜另加一層窗時(shí)，則更換為滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的中空玻璃節(jié)能窗。

（3）?雙層窗改造：當(dāng)外窗完好，且窗臺寬度允許時(shí)，可在內(nèi)側(cè)或外側(cè)增加一層窗成雙層窗。

3.1.2 屋面改造

（1）?對防水層以上材料破損嚴(yán)重的屋面，清除屋面板上所有層次，結(jié)合屋面防水翻新，重新設(shè)置防水層，增設(shè)保溫層，屋面形式宜采用倒置式;

（2）?對防水層以上材料損壞一般的屋面，結(jié)合屋面防水翻修，增設(shè)保溫層，屋面形式宜采用倒置式;

（3）?剛性防水上人屋面和柔性防水不上人屋面，可做倒置保溫屋面。

（4）?屋面保溫材料考慮采用板材類保溫材料，也可采用一體化屋面復(fù)合保溫裝飾板。

（5）?采用外墻內(nèi)保溫改造的既有建筑，根據(jù)建筑使用功能、外裝飾條件及采暖保溫時(shí)段特點(diǎn)，選用屋面內(nèi)保溫處理方式。

3.1.3 外墻改造

外墻改造主要針對城鎮(zhèn)既有居住建筑及公共建筑。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際可采用板材類的內(nèi)、外保溫系統(tǒng)，對外墻進(jìn)行整體內(nèi)、外保溫;城鎮(zhèn)既有居住建筑推薦采用外墻外保溫系統(tǒng)。

3.1.4 其他改造

（1）?城鎮(zhèn)既有居住建筑及直接通往室外的入口大門應(yīng)進(jìn)行節(jié)能改造并滿足相應(yīng)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求;門框與墻體之間的縫隙，應(yīng)采用高效保溫材料填堵，不得采用普通水泥砂漿補(bǔ)縫。公共建筑面向冬季主導(dǎo)風(fēng)向的外門應(yīng)設(shè)置門斗或雙層外門，其他外門宜設(shè)置門斗或采取其他減少冷風(fēng)滲透的措施;外門的氣密性等級不應(yīng)低于4級（GB/T7106—2008）;公共建筑外門框與墻體之間的縫隙，應(yīng)采用高效保溫材料填堵，不得采用普通水泥砂漿補(bǔ)縫。

（2）?樓梯間外墻、外窗按前述4.1.1、4.1.3進(jìn)行節(jié)能改造。

（3）?可能凍壞的給水系統(tǒng)管道應(yīng)進(jìn)行保溫處理;采用的保溫技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)滿足現(xiàn)行防火規(guī)范要求。

3.2 節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)及模擬分析

為充分分析上述技術(shù)方法的可行性，選取了三類建筑的代表進(jìn)行節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)，并通過軟件進(jìn)行模擬分析對比，三類建筑代表分別為：

（1）?城鎮(zhèn)既有公共代表建筑：該建筑為香格里拉市某學(xué)校教學(xué)樓，4層半框架結(jié)構(gòu)，建筑面積5390nf，建筑高度19.5m，體形系數(shù)0.27。

（2）?城鎮(zhèn)既有居住代表建筑：該建筑為香格里拉市某保障房，4層磚混結(jié)構(gòu)，建筑面積774mf，建筑高度11.2m，體形系數(shù)0.42。

（3）?城郊農(nóng)村既有居住代表建筑：該建筑為香格里拉市某傳統(tǒng)農(nóng)村民居，2層夯土墻木結(jié)構(gòu)，設(shè)木格柵覆土閣樓（堆放雜物），建筑面積552mf，建筑高度9.0m，體形系數(shù)0.3。

結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，分析計(jì)算的基本參數(shù)設(shè)定為：北緯：27°50'，東經(jīng)：99°42'，海拔3276.1m;年平均氣溫5.9C;供暖室外計(jì)算溫度—6.1°C;公共建筑及城鎮(zhèn)居住建筑供暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度18C;城郊農(nóng)村民居室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度16°;冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)?，F(xiàn)將各類建筑的方案設(shè)計(jì)、模擬分析計(jì)算模型、改造計(jì)算參數(shù)及對比結(jié)果列舉見表1。

根據(jù)上述改造技術(shù)方案分析及3幢典型建筑的模擬計(jì)算結(jié)果可得出，三種類型建筑改造后建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能增強(qiáng)，年耗煤量指標(biāo)降低，改造后節(jié)能效益明顯。

4 結(jié)語

通過對香格里拉市既有建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、用能情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，針對香格里拉市用能所存在的特殊問題，結(jié)合香格里拉市既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀提出了節(jié)能改造技術(shù)方案，為香格里拉市今后既有建筑節(jié)能改造提供借鑒和參考。香格里拉市既有建筑節(jié)能改造不僅能降低建筑采暖能耗，改善人民生活質(zhì)量;同時(shí)也對改善香格里拉市的用能方式、提高用能效率、從而能更好的保護(hù)長江上游生態(tài)環(huán)境，

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