贵州省既有建筑节能改造技术措施的应用

2013-10-18陈玉

科学之友 2013年9期

陈玉

（贵州大学土木建筑工程学院，贵州贵阳 550025）

2012年12月贵州省发出了《贵州省“十二五”建筑节能专项规划》文件，针对既有建筑提出了新的目标与任务：以国家机关办公建筑和大型公共建筑节能改造和运行管理为重点，结合国家夏热冬冷气候区既有建筑节能改造政策，力争完成改造2×106m2。试点推进既有建筑节能改造：一是研究探索适合我省特点的既有建筑节能改造模式和技术路线；二是建立有效的既有建筑改造机制，通过政策引导、经济激励等措施，充分调动政府、部门、企业和个人积极性，注重探索和总结成功模式，确保改造目标实现；三是国家政策支持的情况下，开展既有公共建筑和居住建筑节能改造试点示范。按照贵州省关于开展节能改造工作的有关要求，通过调查研究，对贵州省节能改造试点中建建筑科研设计院办公楼的节能改造方案进行分析。

1 办公楼的基本情况

贵州中建科研设计院办公楼始建于1975年，建筑面积约为1 000 m2，3层L型的砖混建筑，层高均为3.3 m，外墙为240 mm厚的实心黏土砖砌筑而成，外窗采用了铝合金单玻推拉窗，屋面板为预制方孔板，基础为条形基础。该办公楼的围护结构以及他的构造（包括贵州地区的既有住宅楼）是贵州地区既有建筑的典型代表。当时由于各方面因素的限制，设计建筑时未采取有效的保温隔热措施，导致建筑物的能耗指标较高，舒适度较差，屋面、外墙、门窗等防水处理差，随着使用周期的增长，部分墙体及楼屋面出现开裂、渗漏等现象。

2 节能改造目标

在实施节能改造前，应通过相关软件计算房屋主要承重结构构件的承载能力是否满足节能改造的要求；在实施节能改造后，办公楼总体节能率要达到贵州省居住建筑50%以上的节能设计标准。

3 节能改造技术方案

3.1 节能改造技术

改造的内容主要包括围护结构（墙体、门窗、屋面、楼梯间等）的保温改造和采暖供热系统的改造。其中，围护结构的传热损失在影响既有建筑能耗方面占70%～89%，因此围护结构的改造成为既有建筑节能改造的重点。

围护结构节能改造的技术内容包括外墙、屋顶、门窗、楼梯间隔墙。主要技术如下：①既有建筑的节能改造不应破坏原结构体系，应尽量减少墙体和屋面增加的荷载；不损坏室内装修装饰；不影响建筑使用功能。②既有建筑在改造前应进行勘察，包括房屋地形图及设计图样；城市建设规划资料；房屋装修改造资料及其他必要的资料。重点勘察房屋荷载及使用条件的变化、地面及墙面裂缝渗漏状况、重要结构构件的安全性评价等状况。通过对既有建筑的结构安全性分析，可以保证既有建筑通过节能改造后的房屋安全性和可靠性问题，提高房屋的安全和使用性能，延长使用年限。③围护结构作为既有建筑节能改造的主要对象，其中外墙、门窗、屋顶、楼梯间等部位的保温隔热为节能改造重点。在进行外墙外保温隔热改造的同时，要考虑并解决外墙渗漏问题；传统门窗热桥严重、气密性差，应选择节能门窗替换，比如双层窗、在玻璃上粘贴建筑隔热膜、加设外窗遮阳设施等改变门窗的耗能情况；对屋顶节能改造前，应对原房屋结构进行复核、验算，不满足节能改造要求的应采取结构加固措施；在材料方面，要选用导热性小、容重不宜过大的材料，防止屋面荷载过大；根据屋面的结构形式、环境气候条件、防水处理方法和施工条件等因素，通过技术经济比较来确定方案，可以采取增设保温隔热层，改造成种植屋面、多孔材料含水屋面、遮阳屋面；楼梯间可以通过增加防盗保温门来提高热工性能。

3.2 节能改造方案

3.2.1 外墙

办公楼原有外墙的构造表层为普通混合砂浆喷砂处理，经过长时期的风化后，已经严重影响保温材料与基层的黏结强度，所以应该在剔除后重新抹涂水泥砂浆进行找平，然后再进行保温构造层施工。采用无机玻化微珠保温砂浆，该砂浆热工性能好、防火性能好、成本低，适合本地区所有房屋外墙改造，最后进行外饰面层施工。具体构造如图1所示。

3.2.2 屋面

办公楼原有建筑屋面为可上人屋面，屋面板为预制方孔板，对屋面改造方案采用倒置式屋面，这类屋面中保温材料对防水层有保护作用、延缓老化、延长使用年限、施工简便、速度快、耐久性好。具体改造如图2所示。

图1 外墙保温工程构造示意图

图2 屋面改造结构示意图

3.2.3 外窗

外窗节能改造的重点在于考虑窗墙比的因素来选择玻璃种类，塑钢中空玻璃窗，特别是平开窗，有较小的传热系数。办公楼原有外窗为铝合金单玻推拉窗，保温性能及气密性较差，考虑到安全、隔声、通风、气密性和热工性能的要求，将原有的3200mm×1 600 mm的外窗尺寸改为1 700 mm×1 600 mm，采用6+9A+6镀膜Low-E中空塑钢窗，其保温性能、气密性、遮阳性能都比普通中空塑钢窗好，但其价格也高出不少，考虑经济性因素，可以结合本地区气候条件，适当减少外窗尺寸和厚度，达到节能改造的目标。

3.3 节能改造分析

通过对围护结构的节能改造，通过能耗模拟计算节能改造前后可知，外墙、屋面、外窗各单项的节能率分别为14.1%，16.9%，9.8%，屋面和外墙的节能效果最为显著。但考虑到贵州地区的气候条件和经济性问题，在选择节能材料时应作经济性方案对比，选择合理经济的材料来进行节能改造。

随着社会经济的发展，传统的建筑材料对太阳辐射吸收系统较大，由外墙传热产生的冷负荷高，该外墙的节能改造方案可选择在建筑外表面涂抹反射隔热的功能性涂料。该方案不仅可以降低外墙太阳辐射吸收系数，还可以减少外墙传热的冷负荷，经济效果明显，容易满足规范对围护结构隔热设计的要求；屋顶同外墙一样，屋顶节能改造技术采用增设保温隔热层，增设后屋面的传热阻得到提高，但同时屋顶结构层蓄存的热量在温度降低时也无法通过屋顶散热。因此，在夏热冬暖地区可以采用对屋顶进行绿化的方案。这种方式对普通屋面来说能显著降低屋面内表面温度，也是较为适合贵阳市既有居住建筑的屋顶改造的；外窗的节能改造，就是提高它的热工性能、气密性。对贵州普遍使用的铝合金窗应全部换成Low-E中空玻璃铝合金，窗厚度和宽度可根据建筑所在地区气候条件来对比选择，同时考虑经济性因素。