民用建筑綠色節(jié)能改造技術(shù)探討

武 鋒 （蘭州現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

長期以來，我國建筑能源消耗持續(xù)上升，資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重，如北方城市采暖用煤每年超過13億t，能源消耗巨大。目前建筑能耗在北方地區(qū)建筑供熱耗能約在60%左右，尤其是在寒冷地區(qū)能耗極高，每到冬季因?yàn)楣┡紟砹藝?yán)重的霧霾問題。要實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能發(fā)展，就要對這些建筑進(jìn)行節(jié)能改造，提升能源利用率。水資源同樣是如此，在我國多個城市，水資源嚴(yán)重短缺，但是目前民用建筑水資源利用仍然較為粗放，水資源不必要浪費(fèi)較多，因此有必要結(jié)合節(jié)能改造工程提升其利用率。在具體技術(shù)改造中，采用清潔能源新技術(shù)，充分利用自然光、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋ㄟ^節(jié)能綜合設(shè)計(jì)，使用新材料、新技術(shù)和新工藝提高節(jié)能效率在65%以上。

1 清潔能源技術(shù)的使用

1.1 大量使用太陽能系統(tǒng)

在樓頂、外墻等處大量鋪設(shè)太陽能電池板進(jìn)行發(fā)電，為了解決太陽能管冬季凍堵，夏季過熱容易爆管，管材質(zhì)量較差容易泄露等問題。使用高質(zhì)量真空管材料，采用RTC 速騰芯片等高新技術(shù)材料提升真空管的抗高溫和耐高寒能力。太陽能供熱系統(tǒng)的末端和室內(nèi)供熱系統(tǒng)相連，包括地?zé)嵯到y(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管、壁爐、空調(diào)、暖氣片、馬桶、熱水器、浴盆、室內(nèi)水龍頭等，通過熱水和采暖的聯(lián)供提升太陽能利用率。同時，還應(yīng)該進(jìn)一步提升太陽能技術(shù)的利用水平，比如太陽能廚房就是一種能源利用的新技術(shù)，通過對太陽光的有效收集，連接各類太陽能廚具，使用太陽能進(jìn)行燒烤、烹飪、蒸煮等廚房工作，真正實(shí)現(xiàn)無煙火作業(yè)。在建筑改造的過程中，可以參考國內(nèi)外最新建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，提升太陽能利用率的水平。比如參考迪拜旋轉(zhuǎn)摩天樓的經(jīng)驗(yàn)利用風(fēng)為引擎跟誰太陽光的移動來提升能量利用率，擴(kuò)大太陽能利用面積。

1.2 風(fēng)能和地?zé)崮芗夹g(shù)的應(yīng)用

利用風(fēng)能進(jìn)行建筑改造，小區(qū)內(nèi)增加風(fēng)車等建筑景觀，在建筑物表面設(shè)計(jì)風(fēng)動、風(fēng)車和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的目的。在建筑改造過程中可以參考巴林世界貿(mào)易中心的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，充分利用建筑物的立體空間，在臨近的建筑物之間安置風(fēng)車等發(fā)電設(shè)備，這樣既能夠起到景觀效應(yīng)，又能夠提供電能。如果在設(shè)計(jì)中能夠有效利用當(dāng)?shù)貧夂?，并且將建筑設(shè)計(jì)改造成風(fēng)帆形，形成對流效應(yīng)，那么風(fēng)速將會快速增加。一旦風(fēng)電組達(dá)到一定數(shù)量可以支持大廈將近20%的用電量，而且在建筑設(shè)計(jì)上也極富藝術(shù)沖擊力。針對當(dāng)前燒煤取暖污染較為嚴(yán)重，而且熱效率降低的問題，可以使用地?zé)嵩幢脤⒌責(zé)彷斔偷浇ㄖ飪?nèi)部。這其中可以利用儲能介質(zhì)材料將熱量儲存起來，用于夜間溫度補(bǔ)償。

1.3 其他新技術(shù)的使用

當(dāng)前智能樓宇是綠色建筑的一個重大發(fā)展趨勢，在節(jié)能技術(shù)改造中要逐漸擴(kuò)大這些技術(shù)的推廣。比如使用聲控發(fā)電機(jī)等智能設(shè)備，提高建筑的智能化水平，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能照明。建筑物內(nèi)還可以使用余熱回收等節(jié)能技術(shù)，在通風(fēng)時將空調(diào)傳遞的熱量進(jìn)行回收，減少能源消耗。在高層建筑中，可以使用節(jié)能電梯控制技術(shù)，減少不必要的運(yùn)載消耗，提升能源利用率。裝配式技術(shù)也是一個重要的發(fā)展趨勢，在節(jié)能技術(shù)改造中也可以逐漸推廣應(yīng)用，以不同類型建筑節(jié)能改造的需要。在新技術(shù)的使用中，也要使用新型節(jié)能用具和材料與新技術(shù)想配合，如太陽能電池板可調(diào)外遮陽技術(shù)相配合。

2 建筑結(jié)構(gòu)的改造技術(shù)

2.1 保溫改造技術(shù)

當(dāng)前民用建筑一般為磚混結(jié)構(gòu)結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，磚混結(jié)構(gòu)以燒結(jié)普通磚或混凝土實(shí)心磚為主，樓板多是混凝土預(yù)制板，因此保溫性較差。盡管較新的小區(qū)采用現(xiàn)澆混凝土作為外層圍護(hù)結(jié)構(gòu)提升了保溫效果，但是由于普遍是平頂屋、單層玻璃，因此防水和隔熱性能仍然相對較差。在改造過程中就要做好墻體的保溫，比如采用聚苯乙烯板、巖棉板、空心磚、加氣混凝土塊等材料提升保溫性能。外墻保溫由于隔熱性能好，施工簡易，不受到住戶家庭情況的影響，因此在施工改造中最為常用。外墻保溫改造的具體施工流程如下：在原墻上刷膠粘劑，安裝固定件；粘貼XPS聚苯板；在上面抹上抹3mm厚水泥砂漿并隨抹隨鋪增強(qiáng)網(wǎng)布；在上面再抹12mm厚1:3水泥砂漿；噴刷底涂料和再兩次噴涂料。需要注意的是外墻保溫要采用高性能材料，以提升保溫效果。大板房墻的傳熱系數(shù)大，隔熱差，因此要選擇新型保溫材料進(jìn)行改造。研究顯示，無機(jī)相變材料的調(diào)溫性能較好，能夠大量吸收外界熱量，并且保持溫度不變，易形成室內(nèi)加熱效應(yīng)。而相比之下，木質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)溫較差，在夏季對空調(diào)的使用能耗較大，在改造中可以多實(shí)用無機(jī)相變材料來調(diào)節(jié)溫度。

2.2 樓頂節(jié)能改造技術(shù)

在頂樓的冷熱負(fù)荷非常大，所有才會出現(xiàn)冬天冷夏天熱的現(xiàn)象，因此屋頂?shù)墓?jié)能改造至關(guān)重要?，F(xiàn)在樓宇一般都是斜頂，以提升保溫和防水效果，但是仍有部分建筑是平頂。針對平頂結(jié)構(gòu)，要選擇高質(zhì)量的防水和保溫材料鋪設(shè)在上面，斜頂結(jié)構(gòu)可以鋪設(shè)EPS和現(xiàn)場發(fā)泡聚氨酯。在改造中可以在樓頂上鋪設(shè)太陽能電池板發(fā)電，提升能源利用效率。具體操作上，在結(jié)構(gòu)貼60mm厚XPS聚苯乙烯保溫板；然后覆蓋20mm厚1:3水泥砂漿找平層；再覆蓋3mm 厚高聚物改性材料；最后覆蓋高分子防水涂料。如需要安裝太陽能電池板，采用支架將電池板固定在金屬屋面的波峰位置，不損害屋面。在安裝中需要注意的是屋頂結(jié)構(gòu)必須有足夠的抗壓能力，同時要方便維護(hù)。

2.3 門窗節(jié)能改造技術(shù)

門窗節(jié)能改造相對操作影響較大，對于一些住戶要拆掉普通玻璃窗，更換兩層或最好是換三層以上的玻璃提升保溫效果。門窗框架選擇塑鋼門窗代替鋁合金門窗以減少熱量流失，在間隙處增加密封條減少熱量流失，一般來說這種方式可以節(jié)約20%左右的能耗。此外，還可以采用雙層窗戶的方式進(jìn)行保溫，即在窗戶的內(nèi)側(cè)或者外側(cè)加裝窗戶，雖然一定程度上影響使用和通風(fēng)，但是也具有一定的保溫功能。一般來說，在改造中采用三玻兩腔雙LOW-E 充氬氣中空玻璃加裝密封條即可以實(shí)現(xiàn)保溫效果。陽臺部分可以改造為玻璃窗密封結(jié)構(gòu)，縫隙用聚氨酯泡沫填充并用密封膠處理，其氣密性指標(biāo)不低于GB/T7107-2015 年規(guī)定的3 級水平。目前樓宇的大門入口以敞開式為主，部分樓宇的門窗損壞，冬季冷風(fēng)很容易進(jìn)入，針對這種情況，可以將大門改裝為自動關(guān)閉安全門，沒有條件的小區(qū)可以在大門口放置棉被門簾等設(shè)備進(jìn)行保溫。在保溫設(shè)計(jì)中，要增加玻璃墻和玻璃窗的使用面積，提升自然光照射的利用率。還可以使用呼吸幕墻，在內(nèi)外幕墻之間形成通風(fēng)層，利用空氣循環(huán)效應(yīng)縮小溫差，根據(jù)測算，這種幕墻對冬季供暖能耗的節(jié)約最高可達(dá)50%。

3 節(jié)水、節(jié)地、節(jié)約材料技術(shù)

3.1 節(jié)水技術(shù)

目前節(jié)水改造一般的思路采用節(jié)水馬桶等節(jié)水器具和老舊管網(wǎng)改造，減少漏水率。這主要是從節(jié)流方面進(jìn)行改造，而在項(xiàng)目應(yīng)用中，更多應(yīng)該采用循環(huán)水系統(tǒng)，在抽水馬桶等領(lǐng)域反復(fù)利用循環(huán)水，實(shí)現(xiàn)節(jié)水的目的。目前衛(wèi)生間用水量一般在50%以上，抽水馬桶是最浪費(fèi)水資源的，占生活污水的40%以上。因此要重點(diǎn)對這一領(lǐng)域進(jìn)行改造，不斷推動技術(shù)創(chuàng)新，對樓宇管道進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，使用節(jié)水型馬桶，并且能夠利用循環(huán)水沖馬桶，減少水資源浪費(fèi)。具體操作上，要對居民廁所的水管進(jìn)行處理，為避免排水管堵塞，可以安裝集毛器進(jìn)行預(yù)處理。對屋頂上的原水管進(jìn)行改造，連入雨水收集系統(tǒng)，同時進(jìn)行管道擴(kuò)建。室外原水系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行改進(jìn)，增加中水處理設(shè)施，提升污水處理能力。對于中水供給系統(tǒng)要重點(diǎn)進(jìn)行改造，連接室內(nèi)外各類用水設(shè)施和景觀，并且連接消防用水，提升中水系統(tǒng)的處理能力和循環(huán)率。在改造中，要將生活用水逐步通過調(diào)節(jié)池、初沉池、反應(yīng)池、貯水池、貯泥池等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)污水處理。同時要完善循環(huán)水系統(tǒng)，提升樓宇內(nèi)水資源凈化的能力，比如強(qiáng)化雨水收集能力，在樓頂采集雨水和水蒸氣，經(jīng)過管道處理之后輸送到住戶家中。完善中水回用系統(tǒng)，加強(qiáng)對中水的凈化處理，提升循環(huán)水的利用效率。

3.2 節(jié)地技術(shù)

對建筑進(jìn)行垂直綠化，將屋頂、墻面、陽臺等限制空間充分利用起來，既可以實(shí)現(xiàn)節(jié)地的目的，又可以起到保溫功能。構(gòu)建海綿建筑，使用透水材料，緩解排水系統(tǒng)的壓力，更好地實(shí)現(xiàn)小區(qū)蓄水功能。同時還能夠利用植物造景等方式打造海綿住宅的景觀，提升觀賞性。加大小區(qū)地下空間的開發(fā)，提高土地利用的集約性，同時將小區(qū)的水循環(huán)系統(tǒng)、太陽能系統(tǒng)、綠化系統(tǒng)和地下空間結(jié)合起來，比如在地下空間加裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)，提升能源利用率。

3.3 節(jié)約材料技術(shù)

建立垃圾循環(huán)利用系統(tǒng)，比如將餐廚垃圾通過管道排入能量回收系統(tǒng)當(dāng)中，提升垃圾回收率。在改造過程中，要對原有建筑材料合理利用，比如將工業(yè)廢料、植物秸稈、淤泥和建筑廢料等作為可再生建筑原材料，就地利用，用于改造工程。在技術(shù)改造中，要多使用可循環(huán)和可再生材料，既提升環(huán)保水平，又能夠充分利用能量。

4 結(jié)語

要提升民用建筑綠色節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用，既要不斷采用新技術(shù)和新材料，提升清潔能源的利用水平，更要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好樓宇的冬季防寒、隔熱和防凍措施，提升能源利用率。