北方采暖地區既有居住建筑的節能改造

劉進榮

西藏民族學院后勤處 陜西 咸陽 712082

國家經濟的穩步發展和能源的生產和供應密切相關，中國人均用能水平雖然不及世界人均耗能水平的一半，但能源消費總量卻已達世界第二[1]。因此，國務院在《關于印發節能減排綜合性工作方案的通知》中明確提出“十一五”節能減排的工作目標，其中就包括推動北方采暖地區既有居住建筑節能改造1.5億平方米的目標。但是國內的既有居住建筑節能改造工程剛剛啟動，處于零散的、分散的試點狀態，缺少適用的節能改造施工技術方案[2]。為此，本文從節能改造施工技術的角度，論述北方采暖地區既有居住建筑圍護結構的節能改造方案，以期為北方采暖地區既有居住建筑節能改造提供理論參考。

1 北方既有采暖居住建筑的能耗現狀

在我國北方采暖地區，供熱能耗是建筑能耗主體。據調查，三北地區城鎮的采暖消耗的用煤量占到我國非發電用煤量的15%～18%[3]。北方既有采暖居住建筑的能耗現狀具有2個特點。1）圍護結構的保溫隔熱性能和門窗氣密性較差，圍護結構的傳熱和門窗縫隙空氣滲透的熱損失分別約占建筑全部熱損失的70%～80%和20%～30%。因此，這兩個方面是進行節能改造的重要點。2）既有居住建筑采暖供熱系統熱效率較低。我國鍋爐的運行效率只有55%～70%，管網輸送時又損失10%～15%，實際采暖供熱量只有47%～63%。據統計，截止2000年底，全國既有居住建筑面積中約有210億平方米的居住建筑存在保溫隔熱性和氣密性差、供熱系統熱效率低下等問題[4]。

2 北方既有采暖居住建筑節能改造的困難

就目前我國節能改造的實際狀況而言，北方既有采暖居住建筑節能改造存在3個明顯的困難。1）改造規模大。我國北方采暖地區覆蓋15個省、直轄市，具有改造價值的居住建筑超過30億平方米，改造范圍包括各種形式的供熱系統及建筑本體，存在產權復雜、改造量大且系統結構復雜等問題[5]。2）組織協調難度大。組織協調問題是節能改造的關鍵，但是我國北方居住建筑私有化程度高，產權多樣，業主涉及多方，改造意愿難于統一。此外，北方既有建筑結構和年代不一、類型多樣、供熱系統形式復雜多樣，也需要政府與業主組織協調，制定科學合理的改造方案。3）節能改造施工技術不高。從節能改造的整體現狀來看，我國仍然存在節能改造技術方案單一的現象，沒有達到因地制宜的效果，急需研究推廣經濟適用、科學合理的節能改造施工技術。

3 北方采暖地區既有居住建筑節能改造方案分析

從節能改造的困難來看，改造規模大和組織協調難度大的問題，可以隨著我國經濟的發展及國民節能減排意識的提高逐步得到解決，而節能改造施工技術則需要進行系統的研究。同時，從能耗現狀分析也發現，圍護結構的保溫隔熱和門窗氣密性問題是節能改造的重要點。因此，本文以墻體、外窗及屋面的節能改造為切入點，對北方采暖地區既有居住建筑圍護結構的節能改造進行系統的方案論述。

3.1 墻體節能改造方案

改善既有建筑墻體的方法主要有外墻外保溫和內保溫2種。但比較這2種方法，可以發現外墻外保溫具有3個方面的優點[4]。1）可以延長建筑物壽命。外墻內保溫的保溫層構造位置使得建筑物的外墻與內墻分別處于2個不同的溫度環境，由于不同的溫度環境使得內、外墻發生不同的溫度形變，使建筑結構不安定。這會導致建筑物墻面產生裂縫，并進一步破壞屋面防水，大大縮短建筑結構壽命。而外墻外保溫使建筑結構處于同一個溫度環境，可以有效延長建筑物的壽命。2）可以有效消除熱橋。由于內保溫做法的露點位置是在靠近外墻內測的表面，外保溫做法的露點位置是在靠近外墻外保溫層的外表面，因此，外保溫可有效消除熱橋。3）易控制墻面裂縫。處于室內溫度環境影響的內保溫板材附在受室外年溫差影響而發生形變的外墻上，內保溫塊材的板縫被溫度變化而產生的外墻變形應力拉開，因此內保溫的保溫塊材易發生裂縫。而外保溫使得建筑物的全部結構處在同一個溫度環境下，年溫差一般波動不大，可以忽略其形變產生的影響。基于上述3個原因，外墻外保溫方式比較適合我國北方既有采暖建筑墻體改造的方案。

3.2 外窗節能改造方案

目前，在我國北方采暖地區既有居住建筑中，窗結構普遍為普通實腹鋼框或木框的單層玻璃外窗，熱工效能和氣密性都很差，致使采暖季，通過外窗散失的熱量占總圍護結構散熱量的50%以上。對外窗的節能改造可以從以下幾個措施著手[6]：1）更換傳熱系數更小的斷熱窗框；2）增加外窗玻璃的層數或更換傳熱系數更小的節能玻璃；3）外窗上加貼透明聚酯膜；4）加設外窗密封條，推拉窗改平開窗；5）改善外窗的周邊，減小熱橋的影響。

3.3 屋面節能改造方案

1）平屋頂的改造方案。根據安裝保溫層與防水層的相對位置，平屋頂的改造方案可分為2種改造模式：正置式屋面和倒置式屋面。正置式屋面節能改造通常采用的保溫材料有巖（礦）棉板、玻璃巖板、聚苯板、膨脹巖板等。其改造方法有2種[4]：直接鋪設保溫層和設置架空保溫層。具體采用哪一種，可視實際情況而定。倒置式屋面通常采用的保溫材料為擠塑聚苯板、現場發泡聚氨酯等一些不吸水的材料，其中擠塑聚苯板具有特有的微細閉孔蜂窩狀結構，壓縮性能高、密度大、導熱系數小、水蒸氣滲透系數小、吸水系數低等特點，能在長期的高濕度或浸水環境下保持優良的保溫性能，同時還具有很好的耐凍融性能及較好的抗壓縮蠕變性能，因此特別適用于倒置式屋面保溫系統。倒置式屋面的保溫層上面，可采用塊狀材料、水泥砂漿或卵石層做保護層。卵石保護層與保溫層之間應鋪設聚酯纖維無紡布或纖維織物進行隔離保護。

2）坡屋頂改造方案。坡屋面的節能改造方式相對平屋面比較單一，通常采用一些輕質保溫材料，如聚苯板、巖棉板、玻璃棉板等。有吊頂的坡屋面可直接在屋頂吊頂上鋪放保溫材料，其厚度應根據熱工計算而定；而無吊頂的坡屋面應先增設吊頂層，并使得吊頂層耐久性好，能夠承受保溫層的荷載，再把保溫材料鋪放在吊頂上，其厚度應根據熱工計算而定[2]。

4 結束語

由于我國北方采暖地區區域面積大，既有建筑面積大，能耗高，能量損失高，節能改造的投入產出比更高，改造效率明顯，因此，對北方地區既有居住建筑進行節能改造，對于實現我國節能減排目標具有重要的意義。但是節能改造施工技術不高是擺在人們面前的最突出問題，為此，本文針對節能改造施工技術問題，從墻體、外窗、屋頂等的節能改造系統論述既有居住建筑圍護結構的節能改造方案，這對于指導我國北方采暖地區既有居住建筑的節能改造具有重要意義。

[1]清華大學建筑節能研究中心.中國建筑節能年度發展研究報告[M].北京:中國建筑工業出版社,2007:13-16

[2]王慶生.既有建筑節能改造技術要點及技術方案[J].建筑節能,2004(6):56-59

[3]龍惟定.建筑節能與建筑能效管理[M].北京:中國建筑工業出版社,2005:42-47

[4]徐占發.建筑節能技術實用手冊[M].北京:機械工業出版社,2004:128-130

[5]呂石磊,武涌.北方采暖地區既有居住建筑節能改造工作的目標識別和障礙分析[J].暖通空調,2007(9):20-24

[6]張瓏,陳福慶,閻晉.建筑節能與門窗的發展[J].北京:中國建筑金屬結構,2005:8-12