寒冷地区既有住宅保温与节能改造策略初探

■ 魏 瑞 Wei Rui 崔世聪 Cui Shicong

0 引言

当前，建筑节能已成为我国可持续发展的迫切需要，也是当代建筑学领域最重要的课题之一[1]。为了达到国家对各地区节能设计要求，新建、未建、待建项目要进行严格的节能设计，对于未考虑节能设计的既有建筑，则需进行节能改造。其中，工矿企业既有小区住宅占有庞大数量，对此进行节能改造可以延长建筑的使用寿命，提高人居舒适度，减少能耗。近年来，寒冷地区采暖期常会由于能源供应不足，出现“气荒”现象，给企业和居民带来压力。因此，提高寒冷地区工矿企业既有住宅的热工性能，进行节能改造，可以降低企业能耗负担。

1 寒冷地区工矿企业既有住宅节能改造现状——以长庆燕鸽湖居住区为例

1.1 长庆燕鸽湖居住区概况

长庆燕鸽湖居住区位于宁夏回族自治区银川市东郊，大新镇东侧，南起银横公路，北至银通公路，东靠京藏高速，是长庆油田公司面向油田内部职工建设的大型生活服务社区，用于安置常年在野外工作的职工。整个居住生活区总占地面积4km2，配套相对完善，环境较好。自1994年开始建设至今，已建成8个居住小区，且每个居住小区分别拥有2～3个居住组团[2]；其中，80%以上住宅为多层，湖心区和东部片区为高层住宅[3]。2005年以后新建的住宅达到节能设计要求，至于未达标的既有住宅，也已于2015年前后完成外墙面XPS保温板的铺贴工作。

1.2 建筑外围护结构保温性能不佳

由于建设年代久远且建设周期漫长，受当时设计水平、技术规范和政策滞后的影响，住区既有住宅外围护结构基本未采取任何保温措施，导致热损耗过高。调研发现，1990年代建造的住宅采用砖混结构，外墙全部为240砖墙，平屋顶不上人屋面，均未设保温隔热层；2003～2005年建设住宅以框架结构为主，砌体材料为多孔黏土转，也未设保温层；2005年后新建扩建住宅中，也有部分建筑未做保温处理。根据改造前选取样本测得的数据，采暖期157d，当室外温度为-2℃时，室内温度不能达到18℃。经测算，仅外墙传热耗热量就占到了2.5%的总能耗，居住的舒适性极低，建筑外围护结构保温性能严重不足[4、5]。后期经改造，对既有住宅外围护结构增设保温层，铺贴挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板（XPS）[6]，保温性能有一定提升，但体感温度仍然不佳。测得样本中有3户温度未能达标，主要是因为未解决冷桥现象。例如，保温板在窗台线脚转折和坡屋顶屋面等造型复杂处未全部覆盖保温层情况居多，导致出现 “冷桥”，降低保温性能。

图1 长庆燕鸽湖居住区总平面图

1.3 门窗热损耗严重

既有住宅中，2005年以前建筑窗体均使用铝合金推拉窗，采用单层平板玻璃，热损耗严重，且气密性不佳。大部分门体为半封闭式金属平开防盗门，部分为封闭式金属平开防盗门，无保温夹层，易损失热能。受形变影响，部分窗体和墙体连接处出现裂缝，有的住宅窗体变形已不能完全关闭，降低气密性。其中普遍使用的普通合金门窗框、门窗樘、单层平板窗扇玻璃等材料热阻较小，气密性差，加之经缝隙渗透的冷风和窗洞附加热损失过大，已成为既有建筑中保温能力最差的部位[7]。

1.4 照明系统相对落后

我国已淘汰白炽灯，推广使用节能灯具和新型照明光源[8]。燕鸽湖居住区在2015年节能改造完成以前，住区内路灯照明系统已广泛使用金属卤化物灯。既有住宅楼梯间照明系统虽在20世纪90年代建设初期就已全面使用声控和触控开关，但在相当长的时期内，基本都使用白炽灯作为照明光源，后期逐渐替换为紧凑型荧光灯[9]。如今，公共照明光源全面更新，均已使用LED光源，但居住区内既有住宅中，绝大多数家庭仍然在使用白炽灯灯具，主要原因为：①既有住宅中，大部分住户不愿重新安装；②白炽灯虽然能耗大、使用寿命低，但是价格低廉；③有的住户尚存留备用白炽灯泡；④替换安装节能灯具或LED灯具成本过高。

2 针对寒冷地区工矿企业既有住宅的节能改造策略

2.1 完善外围护结构保温改造

住宅外围护结构的保温改造主要集中于外墙和屋盖处。外墙保温层分为单一保温外墙、外保温外墙、内保温外墙和夹心保温外墙4类[10]。大部分工矿企业的既有住宅主要为多层，宜选用外保温改造方式，其优点在于施工较便捷、热容量大，能够减小因寒冷地区温度降低引起的墙体应力变化，加强墙体耐久性，提升室内蓄热性能。但需确保保温与节能设计的科学性和施工的规范性，要特别关注构造节点设计的合理性，注意外围护结构改造中的特殊部位，如形体转角处、出挑构件、异形屋顶、造型交角、洞口及女儿墙等[11]。针对已完成改造的住宅出现的“冷桥”问题，仔细检查构造节点，并选用统一保温材料和构造方式，对外墙及屋盖出挑构件及附属部件做“断桥”处理。施工时，杜绝使用金属构件，采用粘、铆结合的方法，并覆以耐碱网格布，外层施以有机助剂水泥砂浆作为保护层，以增加弹性应变能力。

2.2 更新老旧窗体

既有住宅中，对于热工性能薄弱的铝合金单层平板玻璃窗体，可集中组织替换。铝合金单层平板玻璃窗的传热系数值为6.4W/(m2K)，而外墙内表面抹灰的240砖墙传热系数值为2.08W/(m2K)，即单位面积的现有窗体热损失为砖墙的3倍多。显然，即使对外墙体已做保温改造处理，使用现有窗体，依然会造成大量热损耗，可以采取控制窗的热传递，更换开启扇形式，以及提高窗的气密性，减少冷风渗透等措施[12]。

2.2.1 控制窗的热传递

通过减小玻璃的传热和提高窗框的保温性能2个途径控制窗的热传递，可使用双层真空玻璃或LOW-E玻璃，并选择导热系数小的断桥框料。

2.2.2 更换开启扇形式

开启扇形式也对保温性能影响很大[13]，窗扇面积相同时，玻璃面积大而开扇缝短，则节能效果好。因此，在不影响换气次数的前提下，更新窗体，缩小开扇面积，可有效减少热损耗。

2.2.3 提高窗的气密性

为保证窗的气密性，还需完善的密封措施。调研的既有住宅仅在窗扇-玻璃处做密封处理，加之变形，不能有效解决洞口-窗框之间的冷风渗透现象。改造中，需对洞-框、框-扇、扇-玻间隙做三级密封处理，可使窗的空气渗透量下降到1.0m3/（mh），并选用耐腐蚀、压缩性好、质地柔软、断面准确的密封构件。

2.3 增设保温辅助设施

在现有改造基础上，居民在住宅内部也可增加保温设施，通过节能改造和增加辅助设施相结合的途径来提高节能效果。针对阳台和客厅相连接的套型，可在阳台和客厅之间增设保温性能好的推拉门（图2），以降低阳台向客厅等其他房间的热传递；同时，可以加装保温隔热性能好的窗帘，增设窗户遮挡物、窗盖板等构件。

2.4 提倡使用节能照明灯具

推广选择节能灯具及节能器材，以降低建筑能耗。可选用通光量维持好的灯具，避免“越亮越好”的思想，室内照明选择合理照度即可。近年来，LED灯已成为主流照明趋势，是一种相当有利的节能光源。另外，工矿企业居住区内可推广使用地热灯作为景观及室外照明系统，并更新具有节能效果的照明控制系统。

2.5 加强节能意识的宣传

虽然工矿企业住区管理者已率先认识到节能改造的必要性和紧迫性，但仍有一些住区居民对节能的认识不全面。住区内的物业管理部门有必要开展节能宣传工作，唤醒居民的节能意识[14]。可以在居住区宣传栏里张贴相关的节能知识，也可以在日常举办的社区活动中向居民发放节能灯具，并对节能达标的住户进行一定补偿奖励。

图2 改造示意图

3 结语

工矿企业居住区既有住宅的规模和管理方式与普通住宅有一定差异，在寒冷地区，老旧房屋保温性能不佳更会直接影响居住的舒适度。节能改造有利于降低企业能耗，减轻社会负担，但限于技术手段和意识的落后，在实际操作中，依然存在许多问题。本文以长庆燕鸽湖居住区为例，针对寒冷地区工矿企业居住区既有住宅保温节能改造中存在的问题进行分析，并提出相应的改造策略，以期能够在提升节能认识方面提供一些参考。

[1]张薇薇.严寒地区商场建筑节能设计研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2007.

[2]刘凯.基于安全的居住小区道路交通系统规划方法研究[D].上海：同济大学,2006.

[3]李昱.高层住宅平面研究[D].南京：东南大学,2007.

[4]李茂杰,杨坤丽.汶川县重建居住建筑外围护结构热工性能测评及优化措施[J].四川建筑科学研究,2012(2)：292-294.

[5]赵西平.房屋建筑学[M].北京：中国建筑工业出版社,2006.

[6]张媛.寒冷地区既有采暖工业建筑节能改造研究[D].西安：西安建筑科技大学,2015.

[7]马合木提西日甫江.严寒地区城市住区防风设计——以乌鲁木齐及周边地区为例[D].西安：长安大学,2010.

[8]王维清.基于绿色照明理念下城市公园绿地夜景照明设计研究[D].西安：西安建筑科技大学,2014.

[9]唐成君.湖南地区既有住宅节能改造策略研究[D].长沙：湖南大学,2015.

[10]刘昭如,周健.房屋建筑构成与构造[M].上海：同济大学出版社,2011.

[11]张杰.建筑节能设计中外墙平均传热系Km值影响因素分析——以包头地区为例[D].西安：西安建筑科技大学,2005.

[12]王立雄.建筑节能[M].北京：中国建筑工业出版社,2004.

[13]王瑞,董靓.建筑节能设计[M].武汉：华中科技大学出版社,2010.

[14]岳婷.城市居民节能行为影响因素及引导政策研究[D].徐州：中国矿业大学,2014.