北方采暖地區(qū)既有住宅小區(qū)單體節(jié)能改造研究

文/中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司國(guó)住人居工程顧問有限公司 肖芬芬 石 拓 鄭晨亮

0 引言

既有住宅小區(qū)改造是重要的民生工程，推進(jìn)既有住宅小區(qū)綜合改造整治工作，既能提升城市發(fā)展水平，改善人居環(huán)境，又能推進(jìn)建筑節(jié)能及綠色建筑發(fā)展。尤其在北方采暖地區(qū)，既有住宅的外保溫改造對(duì)建設(shè)節(jié)能低碳、綠色生態(tài)、集約高效的建筑用能體系，推動(dòng)住房城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)性改革，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

我國(guó)北方采暖地區(qū)既有住宅改造重點(diǎn)是針對(duì)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能進(jìn)行改造，采取相應(yīng)措施降低能耗。本文以北京市懷柔區(qū)某既有住宅小區(qū)改造項(xiàng)目為例，探討北方采暖地區(qū)既有住宅小區(qū)單體節(jié)能改造的實(shí)施策略及深遠(yuǎn)意義。

1 既有老舊住宅小區(qū)樓體現(xiàn)狀分析

我國(guó)既有老舊住宅小區(qū)大多建于20世紀(jì)80—90年代，甚至更早，因建設(shè)年代久遠(yuǎn)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，隨著時(shí)間推移，設(shè)備設(shè)施逐漸陳舊老化，諸多弊端顯現(xiàn)。

1）既有老舊住宅建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，抗震設(shè)防措施不完善，有的建筑直接用240mm或370mm的磚墻砌筑，未加構(gòu)造柱，存在安全隱患；部分小區(qū)存在私搭亂建及違規(guī)改造情況，影響小區(qū)居住環(huán)境，也給消防及安防等帶來隱患（見圖1）。

2）既有老舊住宅外墻基本為磚墻砌筑，許多基層墻體找平后直接采用涂料粉刷飾面，日經(jīng)月累，樓體飾面脫落嚴(yán)重；居民在窗外自行安裝的防盜網(wǎng)、空調(diào)機(jī)支架等設(shè)施生銹腐蝕，導(dǎo)致老舊住宅立面破敗不堪（見圖2）。

3）既有老舊住宅屋頂因防水保護(hù)層破損老化、排水設(shè)施陳舊落后、設(shè)備安裝不當(dāng)?shù)仍?，?dǎo)致屋面排水不暢、漏水嚴(yán)重，影響居民居住品質(zhì)（見圖3）。

4）20世紀(jì)80年代及之前的老舊住宅樓窗戶一般為簡(jiǎn)易鋼窗，保溫性能較差，長(zhǎng)久日曬雨淋，鋼窗大多銹蝕、變形，使用不便。90年代后，許多住戶自行改造為鋁合金或塑鋼窗，但多為單層玻璃推拉窗，保溫性能不佳，老化后變形嚴(yán)重，氣密性差，窗扇存在脫落風(fēng)險(xiǎn)。部分小區(qū)入戶單元門是簡(jiǎn)易鋼質(zhì)玻璃門，年久失修，破損銹蝕嚴(yán)重，已無(wú)法滿足使用功能（見圖4）。

圖1 既有老舊住宅小區(qū)現(xiàn)狀

圖2 老舊住宅立面破敗不堪

圖3 老舊住宅屋頂陳舊破損，排水設(shè)施落后

圖4 老舊住宅樓門、窗年久失修

2 既有老舊住宅小區(qū)的單體改造要點(diǎn)及策略

2.1 要點(diǎn)分析

老舊住宅大多未采取節(jié)能措施，使用過程中能耗浪費(fèi)嚴(yán)重。

我國(guó)建筑節(jié)能發(fā)展目標(biāo)分為3階段：①新建采暖居住建筑自1986年起，在1980—1981年當(dāng)?shù)赝ㄓ迷O(shè)計(jì)能耗水平基礎(chǔ)上普遍降低30%；②1996年起在達(dá)到第1階段要求基礎(chǔ)上再節(jié)能30%（即總節(jié)能50%）；③2005年起在達(dá)到第2階段要求基礎(chǔ)上再節(jié)能30%（即總節(jié)能65%）。目前我國(guó)住宅和公共建筑普遍執(zhí)行節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)，北京、天津、新疆等地區(qū)居住建筑已開始執(zhí)行75%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。理論上講，1990年前建成且尚未完成節(jié)能改造的小區(qū)與1990年后建成且住宅節(jié)能效果未達(dá)到現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的小區(qū)，均屬于待節(jié)能改造范圍。

在實(shí)施建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)前建造的建筑，冬季供暖平均熱指標(biāo)為30～50W/m2，為北歐相同氣候條件下建筑供暖能耗的2～3倍。新建建筑通過改進(jìn)建筑設(shè)計(jì)、加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及太陽(yáng)能利用，可使建筑供暖需熱量降低至目前的1/2～1/3，供暖標(biāo)準(zhǔn)煤僅為6～7kg/m2［1］。

我國(guó)北方采暖地區(qū)各城鎮(zhèn)老舊住宅小區(qū)量大、面廣，以北京市為例，現(xiàn)有1990年前建成并投入使用的老舊住宅項(xiàng)目1582個(gè)，總建筑面積約5850萬(wàn)m2，其中1969年前建成的項(xiàng)目222個(gè)，1970—1979年建成的項(xiàng)目313個(gè)，1980—1989年建成的項(xiàng)目1047個(gè)［2］。每年采暖季老舊住宅耗能嚴(yán)重，節(jié)能改造已成為亟待處理、刻不容緩的社會(huì)問題。

2.2 改造策略

老舊住宅改造時(shí)，要結(jié)合所在地區(qū)區(qū)域特點(diǎn)及現(xiàn)狀條件，制定切實(shí)可行的改造設(shè)計(jì)方案，合理選擇建筑材料與工藝技術(shù)，使住宅改造后既能滿足居民使用要求，提升人居環(huán)境品質(zhì)，又能提高建筑節(jié)能環(huán)保性能，符合城市風(fēng)貌建設(shè)與城市更新要求。

以懷柔某老舊住宅小區(qū)單體改造項(xiàng)目為例，根據(jù)任務(wù)書要求，改造目標(biāo)為建筑外立面綜合整治及建筑主體節(jié)能改造。項(xiàng)目位于懷柔老城區(qū)綜合服務(wù)生活風(fēng)貌區(qū)，項(xiàng)目周邊西靜東鬧，城市建設(shè)完整度由西到東逐漸減弱。按照懷柔區(qū)總體色彩定位，項(xiàng)目立面色彩以太陽(yáng)暖色光譜配色，主色調(diào)以米白為墻面主色，以磚紅、米黃為裝飾色彩。立面上采用傳統(tǒng)三段式設(shè)計(jì)，以陽(yáng)臺(tái)跳色打破既有立面單調(diào)呆板的沉悶風(fēng)格，屋面由平屋面改造為坡屋面，外墻均采用涂料飾面，整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔明快、協(xié)調(diào)統(tǒng)一（見圖5）。

建筑主體節(jié)能改造是項(xiàng)目重點(diǎn)，改造目標(biāo)是降低外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，減少室外冷空氣滲透，從而減少冬季采暖期的室內(nèi)外熱交換損失，降低熱負(fù)荷。主要改造方法如下。

1）結(jié)構(gòu)加固改造 分為2方面：①針對(duì)建筑主體進(jìn)行加固，部分建設(shè)年代較久遠(yuǎn)的老舊住宅通過結(jié)構(gòu)評(píng)估，對(duì)薄弱部位外墻與基礎(chǔ)采取加固措施，住戶自行加建的陽(yáng)臺(tái)等可能對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全隱患，需進(jìn)行加固處理（見圖6）；②對(duì)外墻上有安全隱患的構(gòu)件如防盜網(wǎng)、空調(diào)室外機(jī)擱架等局部結(jié)構(gòu)采取加強(qiáng)錨固等措施。

2）外墻保溫改造 針對(duì)部分老舊住宅外墻保溫性能不達(dá)標(biāo)甚至無(wú)外墻保溫構(gòu)造的住宅進(jìn)行改造，采用的保溫材料為復(fù)合硬泡聚氨酯保溫板，硬質(zhì)聚氨酯熱工性能較好，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.025W/（m·K），其與聚苯板及巖棉板相比導(dǎo)熱系數(shù)較低，在達(dá)到同樣保溫要求下，可減少保溫層厚度，具有防潮、防水、阻燃耐高溫，抗變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于老舊住宅改造項(xiàng)目（見圖7）。

3）屋面改造 為提高多層樓房屋面保溫隔熱及防水性能，節(jié)約能源，改善居民居住條件，同時(shí)配合城市環(huán)境建設(shè)改善城市風(fēng)貌，按照北京市委、市政府和環(huán)境辦部署，項(xiàng)目對(duì)單體住宅屋面提出改造要求。在原有平屋面基礎(chǔ)上增設(shè)坡屋面，施工時(shí)將原屋面面層拆除，增設(shè)保溫層，并重做防水層。為減輕結(jié)構(gòu)荷載，新增坡屋面采用三角形鋼屋架，鋼屋架下方采用鋼筋混凝土臥梁做基礎(chǔ)，臥梁與屋面之間增設(shè)1層無(wú)機(jī)發(fā)泡保溫板，既可保護(hù)屋面防水層，又可避免局部出現(xiàn)冷橋（見圖8）。現(xiàn)狀住宅女兒墻過于低矮，導(dǎo)致屋面泛水高度不足，遇暴雨時(shí)雨水易從女兒墻處溢出，本次改造時(shí)對(duì)女兒墻進(jìn)行加建，以改善屋面排水條件。

圖5 懷柔某老舊住宅小區(qū)單體改造項(xiàng)目

圖6 現(xiàn)狀陽(yáng)臺(tái)加固措施（平面）

圖7 外墻保溫改造示意

圖8 平改坡屋面構(gòu)造做法

4）外門窗改造 門窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)最易產(chǎn)生冷熱交換之處，本次改造對(duì)原有老化和破損嚴(yán)重門窗進(jìn)行更換，新?lián)Q門窗采用6+12A+6雙層中空玻璃塑鋼推拉窗，單元外門統(tǒng)一更換為鋼制保溫門。因住宅窗洞口年久變形，改造時(shí)在門窗洞口處增設(shè)1圈與新更換門窗配套的鋼附框后再做門窗，既能保證門窗與洞口連接處的氣密性，又能提高門窗標(biāo)準(zhǔn)化尺寸，降低改造成本（見圖9）。

圖9 外門窗改造

圖10 外墻管線錯(cuò)綜復(fù)雜、構(gòu)件繁多

2.3 改造難點(diǎn)

既有老舊住宅小區(qū)改造困難眾多，前期調(diào)研、走訪時(shí)，小區(qū)部分業(yè)主已不在原址居住，前期聯(lián)系工作量巨大，需做好居民溝通工作，后期還需統(tǒng)籌安排，確保施工人員及居民的人身安全；施工上料避免產(chǎn)生過大噪聲而擾民；施工垃圾及時(shí)清運(yùn)，避免影響居民日常生活及正常出行；老舊小區(qū)現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，因建成年代久遠(yuǎn)，原始設(shè)計(jì)資料缺失，需對(duì)建筑重新測(cè)繪后進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，建筑外立面構(gòu)件及管線復(fù)雜，給測(cè)繪及施工帶來不便（見圖10）。尤需注意的是主體外側(cè)雨篷、挑檐、屋頂現(xiàn)狀設(shè)備基礎(chǔ)等附屬構(gòu)件，其與主體交接部位也應(yīng)做好防冷橋處理，以減少熱量損失，提高建筑節(jié)能效率。

項(xiàng)目從前期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)到最終施工完成歷時(shí)2年，分2個(gè)批次改造，從每年雨季結(jié)束開始工作，到第2年雨季來臨前施工完成，避開雨季施工可保證屋面排水不受影響。雖然設(shè)計(jì)過程受條件所限，施工過程難點(diǎn)重重，但在各方不懈努力下最終圓滿完成。

3 結(jié)語(yǔ)

截至2015年底，北方采暖地區(qū)共計(jì)完成老舊居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造面積9.9億m2，節(jié)能改造惠及1500余萬(wàn)戶居民，老舊住宅舒適度明顯改善，每年可節(jié)約650萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤［3］。

既有老舊住宅小區(qū)經(jīng)過一系列配套修繕，面貌煥然一新，為城市增添一道亮麗的風(fēng)景。老舊住宅小區(qū)改造不是簡(jiǎn)單的外立面整治“穿衣戴帽”形象工程，而是向著設(shè)施完備、功能齊全、居住舒適、整潔有序、綠色可持續(xù)的道路前行，在改善百姓居住環(huán)境及生活品質(zhì)的同時(shí)，也達(dá)到節(jié)能降耗的改造目標(biāo)，提高了資源利用率，創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與環(huán)境效益。