夏热冬冷地区城镇建筑物被动受损调查分析

2018-03-19张虎程海峰

安徽建筑大学学报 2018年6期

张虎，程海峰

(1.安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽合肥 230601；2.安徽建筑大学节能研究院，安徽合肥 230022)

0 引言

夏热冬冷地区主要是指长江中下游及周围地区，是一个人口密集、经济发达地区。2013年该地区城镇人口4.76亿，约占全国人口的35%，居住面积约34亿m2。该地区总的气候特征:湿润多雨，水热同季，夏季湿热，冬季湿冷，昼夜温差小，年降雨量大。夏季最热月室外平均气温25℃～30℃，高于35℃有15～25天，极端气温曾高达42.2℃。冬季最冷月室外平均气温0℃～10℃，大多在2℃～5℃之间且寒冷时间长。年平均相对湿度70%～80%[1]。

该地区气候变化剧烈，建筑围护结构长期暴露在高温高湿的热湿气候环境下，对其热工性能、建筑能耗、室内热环境产生重要影响，部分城镇建筑物在使用不久后出现外墙体开裂、渗漏、内表面潮湿、霉变等被动受损现象，不仅影响建筑安全性和耐久性，增大建筑能耗，而且室内热环境达不到舒适性要求。通过对夏热冬冷地区实地调研，探讨建筑物被动受损原因，对降低建筑物被动受损，改善室内热环境，推动该地区建筑节能深入有一定的现实意义。

1 调查问卷设计

本次夏热冬冷地区城镇建筑物被动受损调查问卷样本划分为十三个部分，主要内容包括:建筑物所在地、建设年代、建筑物朝向、建筑物类型、建筑物结构形式、建筑物砌体材料与保温系统、屋面隔热构造、外门窗构造、外门窗遮阳、建筑物有凝结水产生的时间(季节)、建筑物发生霉变部位与空气流动性、建筑物被动受损现象、冬夏季节热感觉。调查对象为居民和物业管理人员。

2 调查样本构成与分析

本次调查历时三年对夏热冬冷地区部分城镇建筑物进行实地随机问卷调查，共发放调查问卷550余份，收回有效问卷473份，有效问卷的回收率为86%，调查的建筑物在地区分布、建设年代、建筑类型方面具有一定的广泛性和代表性。

2.1 地区分布

选择夏热冬冷地区核心区域代表城市进行调查，见表1。

表1 地区分布构成

调查的每个城市样本比例在11.4%～17.1%，比较均衡。

2.2 建筑物建设年代

调查的建筑物建设时间主要从1980～2015年。建筑建设年代分布表，见表2。

表2 建筑物建设年代构成

调查的建筑物建设年代从1980～2015年，具有广泛性。

2.3 建筑物朝向

调查的建筑物朝向为南向、东向、西向占有一定的比例。朝向构成见表3。

表3 建筑物朝向构成

2.4 建筑物类型

调研的建筑物类型以住宅建筑为主，办公楼、商场、酒店、学校等建筑类型有一定的比例，比例构成见表4。

表4 建筑物类型构成

调查的住宅样本占总样本比例72.3%，符合住宅建筑约占建筑物总量70%[2]，不同建筑类型样本所占比例合理。

2.5 建筑物结构形式

不同时间建造的建筑物结构形式见表5。

表5 建筑结构形式

2.6 建筑物砌体材料与保温系统

不同时间建造的建筑物墙体采用的砌体材料与保温系统，见表6。

表6 砌体材料与保温系统

2.7 外门窗构造

不同时间建造的建筑物外门窗构造情况，见表7。

表7 外门窗构造

2.8 外门窗遮阳

不同时间建造的建筑物外门窗遮阳情况，见表8。

表8 外门窗遮阳

2.9 建筑物有凝结水产生的时间(季节)

建筑物内表面在梅雨季节产生凝结水的现象比较严重，当室外相对湿度大且持续时间长，建筑物内表面产生的凝结水的现象就持长；在梅雨季节，建筑物外墙体保温效果与墙体内表面产生凝结水现象的严重性呈负相关关系。

2.10 建筑物室内发生霉变与通风

不同时间建造的建筑物室内发生霉变情况，见表9；建筑物霉变部位的通风情况，见表10。

表9 建筑物室内霉变

表10 建筑物霉变部位通风

2.11 建筑物被动受损程度

通过建筑物被动受损现象分析，其被动受损统计，见表11。

表11 建筑物被动受损统计

从表11看出累计频率0%-80%对应的影响因素(序号1、2、3被动受损现象)为主要因素，受损最为严重；顶层中间墙体渗漏为一般因素，受损较少。外墙体开裂、渗漏频率为23.0%，该现象不可轻视。

2.12 室内热环境

不同时间建造的建筑物冬、夏季节室内热环境，见表12。

表12 冬夏季节热感觉

3 夏热冬冷地区建筑物被动受损分析

根据表11，该地区建筑物被动受损主要现象:外墙体开裂缝、屋面渗漏、外墙体渗漏、外墙体室内表面潮湿霉变且墙面脱皮、顶层中间墙体渗漏。见图 1～3。

图1 外墙体开裂缝

图2 外墙体渗漏

图3 外墙体室内表面潮湿、霉变、墙面脱皮

3.1 建筑朝向

被调查的建筑物朝向为东向、西向、南向和北向时被动受损率分别为87.2%、92.6%、78.4%和66.7%。建筑朝向为北向被动受损率最低，朝向为西向最高。

在夏热冬冷地区，一方面，夏季各朝向的墙面和门窗接收到太阳直接辐射热以东、西向多，南向次之，北向最少。由于太阳直接辐射照度一般上午低下午高，建筑朝向为西向的墙面和门窗接收到太阳直接辐射热比东向相对增多，造成西向比东向受损严重；建筑朝向为南向，太阳直接照射在南向的墙面和门窗且持续时间短，同时该地区大部分城镇的夏季主导风向为南向、西南向和东南向，有利于自然通风降温；北向的墙面和门窗接收太阳直接辐射热很少。另一方面，冬季各朝向的墙面和门窗接收到太阳直接辐射热以南向最多，东向、西向较少，北向很少。因此建筑朝向不同被动受损程度相差较大。

3.2 外墙外表面材料

将建筑物外墙外表面材料分成十二类:外墙无保温且贴面砖、外墙无保温且刷涂料、外墙无保温且干挂石材幕墙、外墙无保温且玻璃幕墙、外墙无保温且金属幕墙、外墙自保温且刷涂料，外墙保温且干挂石材幕墙、外墙保温且玻璃幕墙、外墙保温且金属幕墙、胶状聚苯颗粒保温、膨胀聚苯板(EP S)保温和岩棉板保温。

外墙体开裂、内表面潮湿、产生霉变、内墙面脱皮等受损现象严重程度与墙体材料的不同由大到小的顺序:

(1)外墙无保温:外墙无保温且贴面砖，外墙无保温且刷涂料，外墙无保温且金属幕墙，外墙无保温且玻璃幕墙，外墙无保温且干挂石材幕墙。无保温粘土实心砖且贴面砖外墙严重受损，受损量占该材料建造的建筑物总量93.5%。

(2)外墙保温:外墙胶状聚苯颗粒外保温，外墙膨胀聚苯板(EPS)外保温，外墙岩棉板外保温，外墙保温且金属幕墙，外墙保温且玻璃幕墙，外墙保温且干挂石材幕墙。外墙胶状聚苯颗粒外保温层开裂、墙体渗漏等受损比较严重，受损量占该保温材料建造的建筑物总量30.5%。

3.3 外墙内表面材料

被调查建筑物外墙内表面材料:水泥砂浆+涂料、水泥砂浆+壁纸、水泥砂浆+木墙裙。

木墙裙具有良好的保温性能，内表面材料采用水泥砂浆+木墙裙，墙体内表面潮湿现象几乎没有出现。壁纸保温性能差，材质不具有透气性，采用水泥砂浆+壁纸，墙体内表面出现潮湿现象达75.6%。采用水泥砂浆+涂料，与墙体内表面潮湿程度关系比较分散。

3.4 建筑砌体材料

建筑物砌体材料分粘土实心砖、粘土空心砖、加气混凝土、多空心其它砌块等四种。外墙采用粘土空心砖、加气混凝土和多空心其它砌块进行自保温，外墙体内部潮湿、产生霉变、墙面脱皮等受损现象明显减少，但使用不同的自保温材料其墙体受损程度的差别不明显。

无保温粘土实心砖外墙体开裂、渗漏等受损量占该材料建造的建筑物总量86.4%。

3.5 屋面保温隔热

屋面隔热构造主要包括绝热层隔热屋面、通风屋面、植被隔热屋面等[3]。调研的建筑屋面隔热构造:单层架空隔热板、双层架空隔热板、铝箔材料满铺屋面、屋面保温层材料岩棉板、聚苯乙烯泡沫板、膨胀珍珠岩等六种，

顶层墙体渗漏、顶层墙体内表面潮湿、霉变且表面脱皮等受损严重程度与混凝土架空隔热板层数呈负相关关系，架空三层隔热板其受损率仅17.0%；屋面保温层材料采用岩棉板、聚苯乙烯泡沫板、膨胀珍珠岩、铝箔等受损现象减少，但使用不同保温材料顶层受损程度的差别不明显。

3.6 建筑外门窗

(1)外窗、阳台外门框扇型材采用木、单孔铝合金、型钢，采用单层平板白玻璃，门窗型为平开、推拉式时，外墙体内表面潮湿、变黑、表面脱皮等受损现象严重。

(2)外窗、阳台外门框扇型材采用隔热型铝合金、PVC，采用单层玻璃贴反射膜、双层中空玻璃和Low-E玻璃，门窗型为平开式、推拉式、固定+平开(推拉)等，上述受损现象出现率仅13.6%。

产生不同的受损现象主要原因:①外门窗框扇型材材质和断面结构对其热工性能影响较大；②外门窗玻璃的热损失是建筑物能耗的主要部分；③门窗型决定其热量损失的途径及传热方式[4]。

3.7 外窗遮阳措施

外窗遮阳有内外遮阳。外遮阳基本形式，按安装方法分为固定式外遮阳、活动式外遮阳[5]。调研的建筑物外窗的遮阳措施主要有:利用建筑挑檐、窗外设置水平百叶遮阳板、室内悬挂具有较高反射率且可活动的遮阳帘和悬挂传统遮光帘等四种。

公共建筑外窗设置水平百叶遮阳板、室内悬挂具有较高反射率且可活动的遮阳帘，室内墙体表面几乎无潮湿、黑点等现象；住宅建筑利用建筑挑檐、外设混凝土水平遮阳板或室内悬挂具有较高反射率且可活动的遮阳帘，房间墙体表面少见有潮湿、变黑等现象，同时改善室内热环境。室内悬挂传统遮光帘，墙体表面有潮湿现象。

3.8 室内通风有效性

根据表9-表10，2000年前竣工的住宅建筑、2010年后竣工的部分高层住宅室内空气龄较大，同时室内墙体、屋顶内表面霉变发黑现象较多，反之其霉变黑点现象较少。显然室内通风不畅也是导致室内产生霉变现象、空气品质较差的原因。

3.9 建筑节能进展

根据表5-表7、表12，1980年至今，建筑由砖混结构变化到框架剪力墙结构，外墙由无保温—自保温—外保温，外门窗由2000年前的单一构造变化到2010年后的保温隔热构造，随着建筑结构变化以及围护结构保温节能材料的逐步应用，建筑物被动受损程度逐渐降低。人体热感觉由1990年前竣工的建筑室内过冷、过热到2011年后竣工的建筑室内稍冷、稍热，室内热环境改善明显。