夏热冬冷地区既有居住建筑围护结构节能改造研究.pdf

杆 癯 建蟓 中 国 科 技 核 心 期 刊 夏热冬冷地区既有居住建筑 围护结构苇能改造研究 仓盛 宁波城 市职业技术学 院， 浙江 宁波3 1 5 1 0 0 摘要 我国“ 十二五” 期间须完成夏热冬冷地区既有建筑节能改造5 0 0 0 万m 2 的目标， 因此， 对既有居住建筑围护结构进行节 能改造刻不容缓。从已改造的既有居住建筑着手， 讨论了围护结构节能改造关键技术。针对既有居住建筑围护结构节能改造的特 点， 以及老小区改造工程的开展， 明确外墙节能改造是实现既有居住建筑节能5 0 ％、 6 5 ％的关键 提出一种改进型用于外墙基层加 固的“ 砂浆锚固钉法 ” 和一种基于功能梯度板的装配 式外墙外保温系统 ， 可供节能改造工程借 鉴。 关键词 既有建筑； 围护结构； 节能改造； 功能梯度板 中图分类号 T Ul l 1 ． 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 7 0 2 X 2 0 1 4 0 4 0 0 1 1 - 0 4 S t u d y o f e n e r g y e ff i c i e n c y r e f o r mi n g f o r e n v e l o p e o f e x i s ti n g r e s i d e n ti a l b u i l d i n g s i n h o t s u mm e r a n d c o l d wi n t e r a r e a ’ ． C ANG S h e n g N i n g b o C i t y C o l l e g e o f V o c a t i o n a l T e c h n o l o g y ， Ni n g b o 3 1 5 1 0 0 ， Z h i a n g , C h i n a Ab s t r a c t I t i s n o t i me t o d e l a y o f e n e r gy e ff i c i e n c y r e f o r mi n g f o r e n v e l o p e o f e x i s t i n g r e s i d e n t i a l b u i l d i n g s s i n c e 5 0 0 0 s q u a r e me t e r s e x i s t i n g b u i l d i n g s wi l l h a v e b e e n c o mp l e t e d d u ri ng t h e ” T we l ft h F i v e y e a r ”p e rio d i n h o t s u mme r a n d c o l d wi n t e r are a ．Ke y t e c h n o l o g i e s for e n e r gy e f fi c i e n c y r e f o r mi n g o f e n v e l o p e t a k e n f r o m t h e r e c o n s t r u c t e d r e s i d e n t i a l b u i l d i n g s are d i s c u s s e d i n t h e p a pe r ．Ba s e d o n t h e f e a t u res o f e n e r gy- e ffic i e n c y r e f o r mi n g o f t h e e x i s t i n g res i d e n t i al b u i l d i n g e n v e l o p e， a s we l l a s t h e i m一 ‘p l e m e n t a t i o n o f the o l d d i s t ri c t r e n o v a t i o n p r o j e c t s ， i t i s rea l i z e d t h a t t h e e n e r gy e ffic i e n c y r e f o r mi n g o f e x t e ri o r w al l i s t h e k e y t o r e a c h 5 0 ％a n d e v e n 6 5％ e n e r gy s a v i n g ．A ” Mo d i fie d Mo r t ar An c h o r Fa s t e n i n g Me t h o d”s u i t e d f o r e x t e rio r wall r e i o ree me n t a n d a ” F u n c t i o na l l y Gr a d e d Pl a t e ”base d o n f a b ric a t e d e x t e rnal t h e r mal i n s u l a t i o n s y s t e m are p r o p o s e d i n t h i s p a p e r ， wh i c h c a n b e t a k e n a s e x a m p l e s b y s i mi l a r p r o j e c t s ． Ke y wo r d s e x i s t i n g b u i l d i n g ； b u i l d i n g e n v e l o p e e n e r gy e ffic i e n c y r e f o rm i n g f u n c t i o n al l y g r a d e d p l a t e 目前我国既有建筑面积约 5 0 0亿m ，其中绿色建筑面 积不足既有建筑面积的0 ． 1 ％。 科技部在 十二五” 绿色建筑 科技发展专项规划 中把既有建筑绿色化改造与提升技术 研究作为一项重要的研究方向。 国务院关于印发“ 十二五” 节能减排综合性工作方案的通知 国发[ 2 0 1 1 1 2 6 号 明确提 出， “ 十二五”期间完成夏热冬冷地区既有建筑节能改造 基金项 目 浙江省教育厅科研项 目 Y2 0 1 3 2 7 4 5 0 收稿 日期 2 0 1 3 1 0 2 8 作者简介 仓盛， 男， 1 9 7 7 年生， 浙江嘉善人， 讲师， 主要从事建筑节 能及建筑材料 耐久性研究 。地 址 宁波市海曙 区民丰街 2 9弄 3 4号 1 0 2。 5 0 0 0刀 。 夏热冬冷地区既有居住建筑普遍缺乏节能措施，室内舒 适性较差【 1 J 。 既有居住建筑绿色化改造主要由围护结构节能改 造和供热采暖系统节能改造2 个方面组成。其中围护结构的 节能改造是既有居住建筑绿色化改造实施的重点。 不同楼层、 不同部位建筑围护结构全年的传热量比例如下 5 层住宅窗 户的传热量为3 1 ．4 1 ％、 外墙为2 2 ． 3 ％、 通风渗透为4 1 ． 8 8 ％； 1 1 层住宅窗户的传热量为3 8 ． 0 3 ％、 外墙为 1 9 ． 8 6 ％、 通风渗透为 4 0 ． 2 4 ％； 2 5 层住宅窗户的传热量为3 0 ．9 6 ％、 外墙为2 6 ．9 3 ％、 通 风渗透为4 1 ． 2 9 o ／ 。围护结构节能改造涉及 1 围护结构安全 性评价及改造； 2 围护结构热工性能评价及改造等内容翻 。因 此， 开展围护结构节能改造关键技术的研究刻不容缓。 NE W BUI L DI NG M ATE R I AL S 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 仓盛 夏热冬冷地区既有居住建筑围护结构节能改造研究 1 围护结构节能改造内容 1 ． 1 外窗改造 通过更换玻璃、 包覆窗框、 双层窗和更换整窗等方法， 使 不同朝向窗墙比的外窗传热系数符合表 1 的规定i3 ] ； 改造后外 窗的气密性等级应符合G B ／ T 7 1 0 6 --2 0 0 8 建筑外门窗气密、 水密、 抗风压性能分级及检测方’法 的要求， 见表 1 。 表 1 不同窗墙比的外窗传热系数 窗墙比 外窗传 热系数 K ／ [ W／ m K 】 ≤O_ 3 0 0 - 3 O， ≤ 0 ． 4 0 0 ． 4 0 ≤ 4．O ≤ 3 _ 2 ≤ 2 ． 8 1 ． 2 遮阳改造 通过设置外遮阳设施如固定外遮阳、 卷帘式百页、 活动遮 阳帘等，或采用玻璃贴膜和涂膜等方法来控制外窗综合遮阳 系数 当南向开间窗墙比 0 ． 4 0 ， 东西向开间窗墙比 0 ． 2 5 时， 外窗综合遮阳系数≤O ． 4 0 。 1 ． 3 屋面改造 既有建筑屋面节能改造应根据屋面防水的情况选择改造 方式， 改造后屋面传热系数应不大于 1 ． 0 W ／ m 2 K 。屋面节 能改造方案应采用表2 中所列技术方案[3 1 。 表 2 屋面保温节能改造方案及适用范围 屋面保温隔热材料应符合国家、地方相关标准和规范要 求。 屋面条件允许的情况下宜采用浅色反射隔热涂料， 屋面保 温层的厚度应根据节能评估的结果确定，保温材料燃烧性能 应满足国家和地方有关标准规范的要求。 平屋面改坡屋面时 1 应进行荷载安全计算， 进行安全性评估； 2 原平屋面中有 保温层且完好时，经过验算后达到屋面保温要求的屋面可不 另设保温层； 3 改造节点构造应符合 G B 5 0 6 2 0 1 1 陂 屋面 工程技术规范 和0 0 J 2 O 2 1 、 0 0 0 3 J 2 0 2 一l 坡屋面建筑构 造 图集的要求。 1 ． 4 外墙改造 外墙节能改造是既有居住建 筑绿色化改造的 重点内容， 是决 定绿色化改造成败的关 键。 外墙改造宜优先选择反射隔 热措施， 如采用浅色饰面反射隔热涂料； 当外表面为白色时， 太 阳光反射比 应大于0 8 0 ； 当 外表面为浅彩 色时； 太阳光反射比 1 2 新型建筑材料 2 0 1 4 ．4 应大于0 ． 6 O ； 条件允许的情况下进行保温改造， 外墙保温改造 后的平均传热系数应低于 1 ． 5 W／ I n 2 或比改造前降低5 0 ％。 1 ． 5 其它改造 更换照明设备、 改造采暖或空调设备系统、 改造热水供应 系统等。 2 现有围护结构节能改造案例和 关键技术研究 由于夏热冬冷地区覆盖区域大， 区域内气候特点、 建筑现 状、 居民生活习惯、 用能习惯等因素不尽相同， 因此， 在确定改 造内容及技术路线时， 强调优先选择投入少、 效益明显的项目 进行改造， 有利于改造工作的顺利开展， 并取得良好效果。针 对不同地区实施不同的节能改造方案至关重要， 因此， 有必要 对围护结构节能改造进行案例分析和关键技术研究。 2 ． 1 外窗改造技术 外窗改造主要有换玻璃、 包覆窗框、 双层窗和换整窗等方 法。上海金杨二街坊的改造方案是 1 将钢窗更换为带断热 桥的中 空铝塑复合平开窗或塑 钢中空 推拉窗； 2 普通铝合金 单层玻璃更换为带断热桥的双层中空玻璃或塑钢双层中空玻 璃推拉扇； 3 单层塑钢窗更换为双层中空玻璃、 新做塑钢中 空推拉窗等。浦兴街道荷五小区采用断桥隔热铝型材或P V C 塑料门窗替换实腹钢窗， 经能耗模拟计算， 外窗节能改造对该 建筑节能贡献率为 1 1 ． 2 ％ t4 1 。 外窗改造实现节能的关键是处理外窗与外墙之间的热桥 效应。热桥效应主要发生在不同材料之间， 即窗框与玻璃、 窗 框与外墙。聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰外墙保温系统的外窗 构造有效地阻断了热桥效应 见图 1 。 l I广 _ 1 l 图 1 聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰外墙保温系统的外窗构造 2 ． 2 外遮阳技术 通常情况下， 安装室外遮阳系统可以使室内温度降低6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 仓盛 夏热冬冷地区既有居住建筑围护结构节能改造研究 7 ℃， 节省 5 0 ％左右的空调能耗； 安装室内遮阳系统可以使 室内温度降低3 5℃， 节省3 5 ％ 左右的空调能耗。 遮阳改造 应优先选用活动外遮阳形式，如南阳宛在绿中央小区采用 百叶卷帘， 除具有遮阳功能外， 还起到了丰富建筑外立面的 作用圄 。 夏热冬冷地区由于气候差异较大，不同地区对采光、 防 雨、 通风等要求不同， 因此采用何种外遮阳节能技术需根据当 地情况和居民意愿确定。 阳台可以看作水平遮阳， 可不做外遮 阳， 厨房间及卫生间为非空调区且外窗面积较小， 可不做外遮 阳， 因此， 遮阳改造主要涉及大开间窗墙比的外窗。采用外遮 阳技术可以大大降低改造成本。 2 ． 3 屋面节能改造技术 屋面节能改造工程的目的 1 提高屋面的保温隔热性 能； 2 对损坏屋面的修补， 确保其正常使用功能。 上海金杨二 街坊、 浦兴街道荷五小区屋面节能改造时根据实际需求选择 表2中的方式 。 由于既有建筑屋面改造中承载力降低，节能改造使用的 保温材料要求质量轻， 同时还应做好防水措施。如有必要， 可 以采用平改坡方式， 既能解决原有屋面承载力降低的问题， 又 能满足保温隔热和防水功能的要求[ 1】 。 2 ． 4 外墙节能改造技术 墙体节能技术主要是指在墙体中增加保温隔热层，通过 减少墙体内外热能传递而达到室内冬暖夏凉的效果。墙体节 能技术主要有外墙自 保温、 外墙内保温、 外墙外保温 3 种形 式。其中， 外墙的自 保温和内保温基本是用于新建建筑， 对于 既有建筑来说， 既要进行节能改造， 同时又尽可能不影响建筑 物的使用， 外墙外保温就成为最佳的改造技术措施。 外墙外保 温改造主要有以下几种系统 聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰外 墙外保温系统、 胶粉聚苯颗粒保温浆料外墙外保温系统、 喷涂 硬泡聚氨酯外墙外保温系统等。 上海金杨二街坊、 浦兴街道荷 五小区外墙外保温改造中采用无机保温砂浆组合保温系统， 在符合现行设计标准的条件下， 使用隔热涂料[4 1 。 对既有建筑进行节能改造前，应对建筑物的安全质量实 行现场勘查和评估，对主体和承重结构安全性能不符合相关 标准规定的既有建筑， 宜同步开展结构加固和节能改造 。既 有居住建筑绿色化改造中，大部分建筑特别是大量住宅建造 于2 0 世纪8 0 9 O 年代，建筑的设计标准和施工质量均低于 现行标准， 外墙饰面层空鼓、 脱落、 老化是常见的质量问题。 在 不影响建筑正常使用和对人的干扰降到最低的前提下，对这 部分建筑进行外墙节能改造，结构加固和节能改造协同工作 是关 键技术。 砂浆锚固钉法可 较好地解决既有居住建 筑外 墙 外保温基层加固问题，适用于聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰外 墙保温系统嗍 。本文提出一种改进型砂浆锚固钉法， 以更好地 服务于既有建筑外墙外保温基层加固施工 见图2 。若结合 老小区 改造工程， 外墙外保 温亦可 采用装配式外墙外保温系 统[ 7 】 。 亘堡墓途 ． 亟 塑星l 原墙体基层I 由圆柱体 [ 6 】 一 ● ● I 一 ● 图 2 改进型砂浆锚固钉施工构造 3 外墙节能改造技术展望 由 于夏热冬冷地区既有建筑外窗传热大于外墙传热闭 ， 在 节能改造中应优先进行外窗和外遮阳节能改造。但随着社会 经济发展， 人们对生活舒适度要求的提高， 以及老小区改造工 程的开展， 结合既有建筑节能5 0 ％甚至 6 5 ％ 要求， 外墙节能 改造势在必行。 但外墙节能改造不仅仅是其节能的改造， 亦有 对其外立面美化以及防水防渗、 耐蚀的要求。因此， 探索一种 集保温、 防水、 耐蚀、 装饰、 可更换等功能的新型板材以及与之 匹配的施工技术尤为重要。本文基于装配式外墙外保温系统 【 见图3 a 】 川 ， 提出一种基于功能梯度板的装配式外墙外保温 系统【 见图3 b 】 。其中的功能梯度板 见图4 是集保温、 防 水、 耐蚀、 装饰、 可更换等功能的新型板材， 干作业施工， 施工 工艺简单， 而且绿色环保。 蓑 墨 星 堑 签 啜水泥砂浆抹面层 原饰面层 - 保 温 层 [ 空 气 层 40 z 型龙骨3 0 面板 a 装配式外墙外保温 N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 仓盛 夏热冬冷地区既有居住建筑围护结构节能改造研究 b 功能梯度板装配式外墙外保温 图3 装配式外墙外保温系统 保温层 结构层 ∽ 蛙 孵 婚 6 O 0 ∞ ． Ⅺ 0 6 ∞ ∞ o 6 ∞ ∞ 。 o ∞ ∞ ∞ 6 3 对既有建筑的屋面节能改造应在满足既有屋面承载 力的前提下， 同时满足保温隔热与防水的要求。因此， 在夏热 冬冷地区， 特别是多雨地区， 可优先考虑平改坡方案， 既能解 决原有屋面承载力降低的问题，又能满足保温隔热和防水功 能的要求。 4 结合老小区改造工程展开的外墙节能改造， 集保温、 防水、 耐蚀、 装饰、 可更换等功能于一体的外墙节能技术是未 来既有居 住建筑围 护结构节能改造的 趋势。 5 改进型砂浆锚固钉与基于功能梯度板的装配式外墙 外保温系统， 可作为既有建筑围护结构的节能改造工程借鉴。 参考文献 【 1 ] 徐强． 夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造技术导则解读[ J 】 ． 建 设科技 ， 2 0 1 3 1 3 3 O 一 3 2 ． 1 4 新型建筑材料 2 0 1 4 ．4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m