既存建筑节能改造的设计要点

孙伟通

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

随着社会经济的发展，建筑节能标准也在逐步提高。早前节能率30%的标准已经满足不了社会发展的需要,目前大多节能标准是按50%,甚至是60%来制定的。因此，历来不符合新节能标准的大量的既存建筑绝大部分属于高耗能建筑，按照国家近年颁发的文件通知要求，迫切需要进行节能改造。

既存建筑的节能工作改造做为一个系统工程，每项工作环环相扣，应采取正确的工作方法才能合理地完成各项步骤。建筑设计人员在进行既存建筑墙体节能改造时，首先要依据既存建筑使用功能特点、旧有墙体构造特点和节能标准，参考当地的节能墙体构造图集，确定合理的改造方案。

首先应当通过统计既存建筑年耗电量及建筑面积，初步计算出既存建筑能耗指标以及与国际建筑节能标准的差距，并通过分项检测，诊断出建筑围护结构热工性能与缺陷，从而找出各部分的节能问题。

接下来确定改造方案，其建筑设计方面的工作有∶

1）确定既存建筑围护结构能耗指标。通过查阅原始建筑图纸，计算出既存建筑围护结构的传热系数、体形系数等规定性指标。

2）确定指标差值。根据计算结果，确定既存建筑各项指标与国际或地方建筑节能设计标准中规定的各项指标的差值。

3）确定节能措施。根据差值，确定要弥补或超出该差值时应采取的节能措施。

以上工作做完后,就是节能改造方案的确定、审查、实施及检测、验收。做为建筑设计人员的工作主要在既存建筑节能改造的方案确定上，下面就加强既存建筑围护结构保暖隔热性能方面的基本工作，做较详尽的叙述。

1 墙体

常用的复合材料节能墙体根据绝热材料在墙体中的位置,主要分为内保温和外保温两种形式，其优缺点如下∶

1）外墙内保温∶保温材料在结构墙体内侧的保温做法。在外墙内表面贴岩棉或聚苯板，再贴石膏板抹饰面材料，或贴预制保温板。外墙内保温成本较低、施工简单，但是与外保温相比容易产生冷桥，且占用室内面积，尤其是施工时影响住户正常生活、工作等，因此在改造工程中不宜广泛采用。

2）外墙外保温∶将保温材料复合在结构墙体外侧。这种做法适用范围广，保温效果好，能够避免冷桥，不占用室内面积，而且在室外施工，对居民室内生活起居干扰较少，还可以利用保温材料做出各种装饰线脚，丰富美化外立面。外墙外保温是目前我国建筑外墙保温的主要技术措施，已经形成较为完善的技术体系。

既存建筑外墙体的情况比较复杂，必须在对墙面情况进行勘查的基础上，做好墙体外保温节能改造施工前的准备工作∶提醒敦促施工单位对原墙面上由于冻害、析盐或侵蚀所产生的损害予以修复,油渍应进行清洗，损坏的砖或砌块应更换；墙面的缺损和空洞应填补密实;墙面上疏松的砂浆应清除；不平的表面应事先抹平；墙外侧管道、线路应拆除，在可能的条件下，宜改为地下管道或暗线；原有窗台宜接出加宽，窗台下宜设滴水槽；脚手架宜采用与墙面分离的双排脚手架。

外墙外保温工程容易出现的问题有保护层开裂和瓷砖空鼓开裂，雨水通过裂缝渗透等。为此，对材料的质量、构造做法、设计施工等诸多因素都应妥善处理，避免给改造工程留下安全隐患。

2 地面

地面可分为直接接触土壤的地面和不直接接触土壤的地板。地板又包括接触室外空气的地板和不采暖地下室上部的地板,以及底层架空的地板等。对于既存建筑中的地板，如其传热系数不符合节能标准要求，则应采取保温措施。对于既存建筑中直接接触土壤的地面，是否要做节能改造，一个较为简单的判定方法是∶调查在采暖季或是雨季该楼地面是否产生过结露现象，有结露现象，则必须进行节能改造。

3 屋面

屋面的节能技术比较丰富，有实体材料层保温屋面、架空式屋面、种植屋面、蓄水屋面等。需根据屋面结构层能承受的荷载情况,结合屋面功能、造型要求等确定合理的改造方案。

1）实体材料层保温屋面。实体材料层保温屋面构造形式简单，施工方便，故较常被采用。平屋面做法按照保温层与防水层的相对位置，分为正置式和倒置式两种。倒置式保温屋面使防水层得到充分保护，对于提高防水层使用年限、降低屋顶渗漏几率非常有利，尤其适用于原屋面保温性能较好、防水层不需要重做的改造工程。但倒置式屋面由于防水层设在保温层之下，如雨水渗入保温层，会大大降低保温效果。所以规范对构造做法和保温材料的选择有严格规定,通常采用的保温材料为挤塑聚苯板、现场发泡聚氨酯等吸水率低、耐候性好的材料。

改造时，首先要依据节能标准和既存建筑屋面构造，确定要增加的保温隔热层厚度以及是否保留原有防水层。如原有防水层近期翻修过，防水可靠，可直接在其上做倒置式屋面。或者原防水层虽未经过翻新，但质量尚好，表面平整，可考虑在上面加铺新型防水层，再做倒置式屋面。如经判定防水层已经老化，屋面有渗漏情况则应翻修，铲除原油毡等防水层，重新做保温盒防水处理。

2）架空式屋面。保留原有屋面，在其上增加一层架空式屋面，可以有效改善建筑顶层室内热环境，有利于建筑节能。根据架空层高度，架空式屋面分为两种∶一种是空气间层高度200 mm左右的以通风隔热为主的通风屋面；另一种是由于屋面造型需要，空间较高或局部空间较高的架空屋面。

常见做法为采用1∶0.5∶10的水泥石灰膏砂浆砌筑115 mm×115 mm×180 mm砖墩,纵横中距宜保持为500 mm，砖墩应落在相应的承重墙上，并将预制钢筋混凝土架空板卧在砖墩上。铺设架空板前，在原屋面上应铺放保温材料，其厚度根据热工计算而定。铺设架空板后，应采用砂浆勾缝，板上做找坡层、找平层及防水层。

3）种植屋面。屋顶绿化是提高屋顶房间热舒适度的有效办法。若既存建筑屋面荷载允许，在建筑屋面上“蓄土种植”是非常有效的节能措施，且美化了环境。其基本原理是，在屋顶上种植植物，利用植物的光合作用，将热能转化为生物能；利用植物叶面的蒸腾作用增加蒸发散热量，降低屋顶的综合室外温度；同时，利用植物培植基质材料的热阻与热惰性,降低内表面平均温度与温度振幅，最后达到隔热的目的。

种植屋面是一种生态型的节能屋面，具有调节小气候、净化空气、美化环境的功效。这种措施在我国南方地区应用比较广，作为北方的郑州地区由于雨水少,而种植屋面对于植物耐旱性要求较高，因而日常管理工作量相对较大，未能大面积推广。

4）蓄水屋面。蓄水屋面利用水的蒸发和流动及时将热量带走，减缓了整个屋面的温度变化；另外由于在屋面上蓄上一定厚度的水，增大了整个屋顶的热阻和热惰性,降低了屋面内表面的最高温度。蓄水屋面一般在混凝土刚性防水层上蓄水，对混凝土的防渗性能有较高的要求。

4 门窗

相对于墙体和屋面，门窗的绝热性能最差。门与窗，两者的热工性能有许多相似性。但由于建筑外窗要求其有良好的透光性,且数量较建筑外门多，因此建筑外窗的节能改造尤为重要。在我国不同气候区，窗户的节能重点不同。南方夏季时间长，窗户的节能重点侧重在夏季防热上,兼顾冬季保温；北方则侧重点在冬季保温，一部分地区需要兼顾夏季防热。窗户的节能技术通常包括以下几个方面∶

1）利用空气间层增加窗户传热阻。空气的热导系数很低，是天然免费的绝缘材料。双层窗、单框双玻窗或中空玻璃窗等节能窗户就是利用了空气间层的作用。要注意的是空气间层的厚度越大传热阻越大，单身增大到一定程度后，传热阻的增大率就很小了。空气间层的厚度一般不超过20 mm。

2）加强窗框的传热阻。窗框材料的导热系数和窗框的构造方式决定了窗框的传热阻大小。既存建筑窗户的节能改造，应注意这方面的比较分析。从节能角度考虑，窗框应选择导热系数小的材料，同时窗框构造应有“断热”处理技术。

3）减少窗户的空气渗透量。减少窗户的空气渗透量就是加强窗户的气密性。既存建筑门窗多数密封性差，由于构造和施工的缺陷，窗框与窗扇之间以及窗框与墙体之间存在间隙，形成冬季冷风渗透，影响保温效果。因而对于继续使用的窗户进行气密性的改造是不可缺少的，原窗框与墙体之间缝隙的处理，宜采用高效保温气密材料加弹性密封胶封堵，其中空腹钢窗和木窗宜采用性能好的橡塑密封条来改善气密性。

4）改善玻璃部分的保温性能。改善玻璃部分的保温性能也是行之有效的节能措施之一。把原有窗户全部更换成节能型窗如中空玻璃窗，能在提高保温隔热性能的同时，起到隔声降噪的作用。此外还可从提高玻璃自身的隔热品质入手,采用吸热玻璃、热反射玻璃、Low-E玻璃、着色玻璃灯新型节能玻璃,或使用玻璃隔热贴膜技术等,但价格相对较高,选择时要综合比较实施技术、投资和改造效果之间的平衡。

5）控制窗墙面积比。由于窗户的传热系数通常都大于实体墙体的传热系数，因此窗墙面积比越大越不利于节能。无论是公共建筑还是居住建筑节能设计的标准中，都对窗墙面积比作了规定。进行建筑节能改造时，应根据节能要求、建筑气候条件、朝向等因素确定合理的窗墙面积比。

[1]王文明,李勇.既存建筑节能改造分析及对策[J].建筑与环境,2012(2).

[2]刘冰,夏飞.浅谈建筑的节能改造[J].科技风,2010(12).

[3]张利娟,等.谈村镇既有建筑节能改造的方案优选[J].低温建筑技术,2012(11).

[4]JGJ 129-2000,既有采暖居住建筑节能改造技术规程[S].

[5]JGJ 26-95,民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）[S].