廣州地區(qū)既有老舊居住建筑節(jié)能改造措施適用性分析

王浩

（廣州市設(shè)計院集團有限公司，廣州 510620）

1 廣州地區(qū)既有老舊居住建筑圍護結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

在《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ75-2003 實施前，廣州地區(qū)的老舊住宅建筑是本文研究的重點區(qū)域。廣州市有779 個老舊小區(qū)，這些小區(qū)的功能配套不完善、設(shè)施設(shè)備陳舊、基礎(chǔ)設(shè)施老化、環(huán)境也相對較差。廣州市的老舊小區(qū)，其總體建設(shè)規(guī)模高達5180 萬平方米，其中包含了260 萬的居民，這個比例是廣州市常住人口的18%[1]。這類建筑層數(shù)多為5 至7 層，結(jié)構(gòu)形式以鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)為主，平面布局相對規(guī)整簡單，立面開口面積相對較小，圍護結(jié)構(gòu)熱工性能較差，在長期的自然及人為因素共同作用下，建筑圍護結(jié)構(gòu)存在不同程度的老化及破壞。以下分別從外墻、外窗、屋面簡單介紹廣州地區(qū)既有老舊居住建筑圍護結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀。

1.1 外墻

這類建筑的外墻多采用粘土實心磚，外飾面做法以水泥砂漿飾面、涂料飾面、水刷石飾面、面磚飾面等做法較為常見。外飾面色彩以灰色系常見，外墻太陽輻射吸收系數(shù)相對較大。外墻常見自然劣化狀態(tài)下老化開裂，墻體開裂后出現(xiàn)的滲水問題又進一步加劇了外墻的破壞，嚴(yán)重者部分外飾面層已經(jīng)完全剝落，基層砌體出現(xiàn)風(fēng)化。日常使用狀態(tài)下常見各種維護不當(dāng)?shù)耐鈮Υ蚨撮_孔，導(dǎo)致外墻雨天受潮室內(nèi)霉變外墻破壞等。

1.2 外窗

這類建筑的外窗構(gòu)造多為金屬窗框加單層玻璃，窗框多為鋼框后期鋁合金框應(yīng)用增多，鋼框容易生銹變形引起外窗難以完全密閉，外窗氣密性變差。玻璃多為普通白玻璃，傳熱系數(shù)較大，隔聲性能較差。窗洞面積相對較小，主要開啟方式以推拉和平開為主，采光效果一般，通風(fēng)開啟率不足，外窗缺少有效遮陽。因日常使用維護改造的緣故，建筑立面上常見不同年代更換的外窗，材質(zhì)觀感均存在一定差異，立面效果不佳。

1.3 屋面

這類建筑的屋面多為平屋面，部分早期的建筑屋面有設(shè)置大階磚通風(fēng)隔熱措施，后期的建筑屋面出現(xiàn)了膨脹珍珠巖保溫隔熱層做法，因防水層老化年久失修等原因，屋面均存在不同程度的破損漏水。屋面飾面材料以深色水泥面、地磚等為主，表面材料太陽輻射吸收系數(shù)較大。因為老舊居住建筑一般層數(shù)相對較少，屋面熱工性能對建筑節(jié)能影響水平相對較大。

總體而言,這類建筑因建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，構(gòu)件均存在不同程度的老化破壞，改造需求十分迫切，節(jié)能改造潛力巨大，通過適當(dāng)?shù)母脑熘?，可獲得可觀的經(jīng)濟和社會效益。

2 夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)變化

在中國，對于建筑節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)的探討起初在北部的供熱區(qū)域的民用建筑中進行，然后逐步擴散到了公共設(shè)施和南部的城市[2]。

《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ75-2003自2003 年起開始實施，這項規(guī)定要求居民建筑通過實施有效的節(jié)能設(shè)計，加強建筑外圍的隔熱、保溫功能，以及提升空調(diào)和采暖設(shè)備的能效比。在確保室內(nèi)熱環(huán)境一致的情況下，相較于未實施節(jié)能措施的情況，全年的空調(diào)和采暖的總能源消耗應(yīng)降低50%。《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)廣東省實施細(xì)則》DBJ15-50-2006 在2006 年由廣東省實施，其中對一些條款進行了詳細(xì)的規(guī)定，并附加了相關(guān)的要求。此外，該細(xì)則還提供了常用的參考數(shù)據(jù)表等，強調(diào)了東西向墻體和屋面的隔熱性能必須符合《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》GB50176-93 的隔熱標(biāo)準(zhǔn)。

2012 年《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ75-2012 開始執(zhí)行，較2003 版提高了南北向窗墻面積比的要求（由北向不應(yīng)大于0.45，南向不應(yīng)大于0.5 調(diào)整為南、北向不應(yīng)大于0.40），增加了主要功能房間窗地面積比的要求，提高了天窗遮陽系數(shù)的要求（由不應(yīng)大于0.50 調(diào)整為不應(yīng)大于0.40），提高了屋面的傳熱系數(shù)要求，調(diào)整了外墻的熱工性能要求，對東西向外墻做了熱工性能要求限定。要求居住建筑東西向外窗必須采取遮陽措施（居住建筑的東、西向外窗必須采取建筑外遮陽措施，建筑外遮陽系數(shù)SD 不應(yīng)大于0.8。），提高外窗可開啟面積比例要求。該標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)自隔熱體系、屋面高性能隔熱材料的應(yīng)用，對建筑節(jié)能設(shè)計的綜合評價作了更嚴(yán)格限制[3]。

2018 年《廣東省居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DBJ/T15-13 3-2018 開始執(zhí)行，該標(biāo)準(zhǔn)對比評定法按戶單元進行，明確了中間遮陽可以算作外遮陽，屋面及東西向外墻隔熱要求放松，提高了外窗的傳熱系數(shù)低限要求。

《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015-2 021 于2022 年開始實施。這項標(biāo)準(zhǔn)進一步增強了對屋頂和外墻的熱工性能設(shè)計要求，同時也提升了對透明保護結(jié)構(gòu)的熱工性能要求。目標(biāo)是使新建住宅建筑的平均設(shè)計能耗比2016 年執(zhí)行的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)下降30%，也就是說，夏天熱、冬天冷的地區(qū)的住宅建筑平均節(jié)能率達到65%。

回顧夏熱冬暖地區(qū)的居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)變化，建筑節(jié)能的計算及評價方法更加科學(xué)精細(xì)，全面考慮了采光、通風(fēng)、隔熱等環(huán)境要素影響，建筑節(jié)能率要求逐步提高。就建筑熱工設(shè)計要求而言，對建筑體形系數(shù)、幕墻外窗、空氣滲透量等的要求變化不大。東西向外窗外遮陽做了強制性要求，窗墻面積比、外窗通風(fēng)開口面積要求有一定提高，非透明外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)等要求明顯提高，對于透明外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)及遮陽性能亦提高了要求。

3 節(jié)能改造設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)指引

《既有居住建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》JGJT129-2012在2013 年實施，強調(diào)在夏季高溫、冬季低溫的地區(qū)，居住建筑的外墻改造應(yīng)優(yōu)先考慮使用反射隔熱涂料和淺色裝飾等方法，而不應(yīng)僅僅增加保溫層。屋頂應(yīng)該改造為坡屋面或種植屋面，如果屋頂保持平整，應(yīng)采用涂刷反射隔熱涂料，設(shè)置通風(fēng)架空層或遮陽措施，外窗改造貼上遮陽膜，東西南向的主要房間應(yīng)加裝外遮陽設(shè)備。替換為節(jié)能型的玻璃，增設(shè)開啟扇，并用符合規(guī)定的窗戶取代原有的窗戶等方法。

李志紅在2013 年的《廣州市居住建筑節(jié)能65%技術(shù)體系研究》中指出，影響建筑能源消耗的主要元素是外窗的整體遮光系數(shù)、窗戶與墻壁的比例、外部的傳熱系數(shù)以及屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)[4]。

《廣州市老舊小區(qū)微改造設(shè)計導(dǎo)則》在2018 年強調(diào)，優(yōu)先考慮對窗戶進行節(jié)能改造，安裝滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的窗戶，如果條件允許，可以保留原有的窗框。屋頂?shù)墓?jié)能改造可以選擇平屋面加上保溫系統(tǒng)或者平屋面改為坡屋面。

2021 年《廣東省城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造技術(shù)導(dǎo)則（試行）》強調(diào)應(yīng)在不影響建筑結(jié)構(gòu)安全的情況下，有條件的選擇適宜方式進行節(jié)能更新改造。改造分項內(nèi)容包括外窗及遮陽、屋面、外墻等改造，可以綜合改造也可以單項設(shè)計。外窗優(yōu)先采用窗扇改造措施并考慮增設(shè)外窗遮陽，外墻采用反射隔熱涂料、淺色裝飾面、遮陽等隔熱技術(shù)措施，屋面考慮增設(shè)隔熱系統(tǒng)等[5]。

2022 年施行的《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》GB55015-2021 指出：建筑改造時應(yīng)同步進行節(jié)能改造，改造前應(yīng)做好節(jié)能診斷；夏熱冬暖地區(qū)應(yīng)對外墻及屋面的隔熱性能進行診斷，對外窗的氣密性及外窗（除北向外）的太陽得熱系數(shù)進行診斷。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及指引都重點集中在外圍護結(jié)構(gòu)的改造，不同建筑的改造條件不一，改造資金來源、改造內(nèi)容也會有差別，因此需對相關(guān)改造措施進行適用性分析，保證技術(shù)適用經(jīng)濟可控。

4 節(jié)能改造措施的適用性分析

在老舊小區(qū)中，居民們對改造的愿望非常強烈。根據(jù)對各個小區(qū)居委會的逐戶訪談收集的數(shù)據(jù)，所有小區(qū)的同意改造的人數(shù)比例都超過了50%。其中，有1 個小區(qū)的同意改造人數(shù)比例超過了1/2，而另外2/3 的小區(qū)則是2%。同意改造人數(shù)比例超過2/3 的小區(qū)有49 個，占總數(shù)的98%。居民的改造意愿與日常生活緊密相關(guān)，涉及具體要素種類多，主要涉及建筑設(shè)施、交通道路和市政設(shè)施三個類別，外立面屋面、構(gòu)件、公共門窗、樓道、路面、停車設(shè)施、水電設(shè)施、照明設(shè)施等要素[6]。

微改造方法被廣州市的老舊小區(qū)所采用。廣州的微改造模式，即在保持原有建筑結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定的同時，采取了如建筑部分拆除、建筑功能替換、保留和修復(fù)，以及進行整頓、優(yōu)化、保護、激活和完善基礎(chǔ)設(shè)施等手段來進行城市更新。這種方法主要應(yīng)用于那些對城市總體布局影響較小，但現(xiàn)有土地使用功能與周圍發(fā)展存在沖突、土地利用效率低下、居住環(huán)境惡劣的區(qū)域，主要的資金來源是市和區(qū)級財政。通常，改造項目中的基礎(chǔ)設(shè)施完善部分主要由市級財政提供補助，而區(qū)級財政和個人出資（包括物業(yè)專項維修資金、公積金、房屋維修基金等）則是輔助性的，主要通過區(qū)域協(xié)調(diào)和個人投資來優(yōu)化和提升這類項目，市級財政的補貼則是輔助性的。同時，也在推動擴大社區(qū)的融資途徑以及讓市民自行籌集資本。

改造資金的來源影響老舊居住建筑節(jié)能改造措施的選取，居住者對節(jié)能改造是否支持也影響節(jié)能改造措施的選取。建筑節(jié)能改造應(yīng)優(yōu)先選取改造難度低、節(jié)能效果明顯的適用性改造措施。

4.1 外墻改造適用性分析

外墻改造涉及范圍大，施工保障措施要求高，改造周期最長，受天氣影響大，改造資金投入大，改造過程中產(chǎn)生較多建筑垃圾，需綜合考慮防水、防火、結(jié)構(gòu)安全等因素。外墻改造不適宜局部改造，不適宜選用工藝復(fù)雜的做法，宜在原做法的基礎(chǔ)上優(yōu)先采取反射隔熱涂料或淺色飾面等做法，同時應(yīng)重點加強東西向外墻的保溫隔熱。受基層墻體條件限制，謹(jǐn)慎采用工藝復(fù)雜的外保溫隔熱的做法。

4.2 外窗改造適用性分析

外窗改造涉及部位多，施工保障措施要求一般，外窗產(chǎn)品技術(shù)成熟可靠構(gòu)件現(xiàn)場拼裝，施工周期短，置換下來的建筑材料多可回收再利用。外窗改造玻璃宜選用中空玻璃或low-E 中空玻璃，窗框宜選用鋁合金型材或斷熱型材，窗戶開啟方式應(yīng)選用密閉性較好的平開方式，可適當(dāng)增加開啟扇數(shù)量用于加強室內(nèi)通風(fēng)效果。在提高節(jié)能效益的同時還可同步提高外窗的隔聲水平。建筑外遮陽是降低建筑冷負(fù)荷最顯著的影響因素[7]，外窗改造可考慮同步增設(shè)外部活動遮陽卷簾或中空玻璃內(nèi)置百葉、防盜網(wǎng)凸窗等遮陽手段降低外窗的太陽得熱從而進一步加強建筑節(jié)能效果。

4.3 屋面改造適應(yīng)性分析

屋面改造涉及范圍明確，屋面防水改造是屋面改造的重點需求，屋面改造不適宜局部改造，應(yīng)考慮屋面的防水改造與節(jié)能改造同步實施的整體改造策略，防水施工工藝要求高，改造周期稍長，受天氣影響大，改造過程中產(chǎn)生較多建筑垃圾。受結(jié)構(gòu)荷載限制屋面節(jié)能改造宜采用輕質(zhì)隔熱層的節(jié)能改造措施。

總體而言，外窗的節(jié)能改造措施的實施難度最低，技術(shù)成熟可靠，經(jīng)濟投入適中，節(jié)能效益明顯。屋面的節(jié)能改造主要影響頂層住戶的能耗和室內(nèi)居住品質(zhì)，宜結(jié)合屋面防水作為重點改造內(nèi)容加以考慮，實施難度居中，技術(shù)穩(wěn)妥可行，經(jīng)濟投入適中，節(jié)能效益一般。外墻的節(jié)能改造實施難度最大，技術(shù)穩(wěn)當(dāng)適用，經(jīng)濟投入最大，節(jié)能效益明顯。外窗節(jié)能改造措施的適用性最佳在各種改造情況下應(yīng)優(yōu)先采用，屋面節(jié)能改造措施的適用性一般在各種改造情況下需結(jié)合屋面防水重點采用，外墻節(jié)能改造措施的適用性一般應(yīng)進行充分的論證和評估在各種改造情況下宜積極采用。

5 結(jié)論

綜上所述，在《廣東省人民政府辦公廳關(guān)于全面推動城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改革的執(zhí)行意見》的指導(dǎo)下，旨在滿足公眾的優(yōu)質(zhì)生活需求。這篇論文將深入研究廣州當(dāng)前的居住建筑情況，并就夏季炎熱、冬季溫暖的地方的居住建筑的節(jié)能規(guī)范，提出可操作的節(jié)能改革方案，從而推動城市建設(shè)的優(yōu)秀發(fā)展。