某地區住宅建筑節能現狀分析與對策研究

張欽 王建國 祁飛

1 現狀分析

某地區位于新疆南疆地區，按照GB 50176-93民用建筑熱工設計規范分類，氣候分區屬于寒冷地區。該地區有一獨立的建筑群落，始建于20世紀60年代，現存建筑物80%以上為二十世紀七八十年代建筑。其中住宅建筑約有32萬m2，多為3層磚混結構。冬季供暖無城市管網可依托，由內部自行保障。該建筑群是一個相對獨立的小城鎮規模，冬季寒冷時間較長，供暖期一般為本年度10月下旬開始到下年度4月初結束，而夏季炎熱時間相對較短，可不考慮夏季防熱問題。因此冬季采暖是決定能耗高低的主要因素，分析研究該建筑的節能現狀，關鍵是分析建筑圍護結構的保溫性能，也是探索節能改造對策的重點。

1.1 住宅建筑與能耗現狀

該建筑群的供暖面積約為68萬m2，住宅建筑約32萬m2。其中除近幾年新建的幾棟住宅樓(面積不足2萬m2)采取保溫措施外，其余建筑均未有保溫措施。

該建筑群采暖由設在中心區域的鍋爐房提供，年取暖用煤約2.7萬t。隨著近年來新建建筑的不斷增加，采暖用煤消耗不斷增大。

1.2 圍護結構現狀

該地區的住宅建筑大多建于二十世紀七八十年代，外墻為370厚普通實心黏土磚，加內外抹灰和裝飾;南北兩側均設封閉式凸陽臺，陽臺欄板為100輕質砌塊墻，窗為單層鋼窗;外窗為雙層單玻鋼窗，窗間距150 mm;屋頂為平屋面，未設保溫層，近幾年只對防水層和找平層進行了維修，結構為(自下而上)80 mm厚鋼筋混凝土、30 mm厚水泥爐渣找坡層、20 mm厚細石混凝土找平層、4 mm厚自帶保護層SBS防水層。經計算，外墻、外窗、屋面的傳熱系數分別為:0.65 W/(m2?K)，3.00 W/(m2?K)，2.20 W/(m2?K)。而根據新疆地區第二階段的節能要求，外墻、外窗、屋面的傳熱系數限值分別為0.60 W/(m2?K)，2.70 W/(m2?K)，0.55 W/(m2?K)。因此目前建筑物圍護結構的傳熱系數均大于其相應限值，不能滿足節能標準要求，故應對圍護結構進行節能改造。

2 節能改造對策

2.1 外墻改造

對既有建筑外墻的改造有外保溫與內保溫兩種方法，但對于住宅建筑，內保溫不僅減少了室內使用面積，而且施工不方便。而外保溫具有優越性，外保溫可以提高主體結構的耐久性;房間的熱穩定性較好;可以避免墻體產生熱橋;可以減少墻體內部結露的可能性;可以滿足室內裝修、懸掛物件等使用功能的要求。

因此，外墻改造選用外保溫體系，外保溫材料采用60厚EPS板，增加保溫材料后，墻體從內向外依次為20 mm厚石灰砂漿面層、370 mm厚實心黏土磚砌體、60 mm厚EPS板、20 mm厚水泥砂漿面層，示意圖見圖1。

可計算出傳熱系數為0.54 W/(m2?K)，小于傳熱系數限值0.60 W/(m2?K)，滿足節能要求。

2.2 外窗改造

建筑外窗是建筑圍護結構的組成部分，是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感部位，是墻體熱損失的5倍～6倍。窗戶的選用要考慮其氣密性、窗框保溫能力、玻璃保溫能力等因素。

窗戶的氣密性。冷風滲透使得內部溫度降低，在一定程度上對房間的采暖產生不利的影響;冷風滲透量與窗縫的長度成正比，減小窗縫長度也就能降低房間的耗熱量。相對于推拉窗而言，平開窗的氣密性要好很多。

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窗框的保溫性能。通過窗框的熱損失，在窗戶的總損失中占有一定的比例，它主要取決于窗框材料的導熱系數。木材或塑料窗框，其保溫性能較好，熱損失較少;而鋼或鋁合金窗框的熱損失就較大。還應注意窗框與墻體之間的縫隙要用保溫砂漿或泡沫塑料等填充密實。窗框不宜平墻體內表面裝置，而應設在中間部位，以防止窗洞口周邊內表面溫度過低。

玻璃的保溫能力。單層玻璃的熱阻很小，在寒冷地區應采用雙層窗甚至三層窗。也可在單層窗扇上安裝雙層玻璃，兩層玻璃之間形成封閉空氣層，從而加大了玻璃部分的熱阻。

根據以上分析，從經濟、使用、施工方便的角度考慮，窗框宜選用塑鋼窗，玻璃選用中空玻璃。因此選用單框中空玻璃塑鋼平開窗代替原雙層單玻鋼窗，窗玻璃、間隔層氣體及厚度為5 mm+12 mm+5 mm。其傳熱系數為2.41 W/(m2?K)，小于2.7 W/(m2?K)的傳熱系數限值。

此外，在窗戶上設置保溫窗簾也是減少冬天熱損失的一種有效方法，既能起到保溫作用，造價也不高。

2.3 屋面改造

對于多層建筑而言，屋頂在整個圍護結構中所占的比例較小，因此通過它的熱損失也較小，但對于頂層住戶而言，屋頂的保溫性能對頂層室內的熱環境影響顯著。有關數據統計表明，在冬季頂層室內溫度要比其他層低3℃～4℃，夏季則要熱4℃～5℃，所以對屋頂的保溫要給予足夠的重視。

在寒冷地區，屋頂保溫的主要措施是采用保溫材料作為保溫層，增大屋頂熱阻。常用的保溫材料有聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS板)、水泥聚苯板、巖棉等輕質高效保溫隔熱材料。此外，對屋面進行“平改坡”改造，則是解決問題的一種更好的辦法，不僅能夠解決保溫問題，還可以解決漏水與夏季隔熱問題。但是“平改坡”改造較復雜，造價高，改造周期長。

因此，從該地區的實際情況從發，屋面改造選用增加80 mm厚EPS板的辦法。經計算改造后屋頂的傳熱系數為 0.49 W/(m2?K)，小于0.55 W/(m2?K)的限值，滿足保溫要求。

2.4 其他部位的改造

在圍護結構中，除外墻、外窗、屋頂的改造外，容易疏忽的是一些局部的改造，這些部位如果不做好處理，容易形成“熱橋”，使室內相應部位結露，增大熱損失。在改造過程中，這些部位都要做相應的保溫處理，才能使整體的保溫效果達到理想的水平。

3 結語

根據理論計算的結果，經改造后的建筑圍護結構能滿足節能50%的要求，但實際效果如何還與很多因素有關，諸如供暖設備的效率，施工質量等。尤其是施工質量直接影響到改造后圍護結構的傳熱系數能否達到設計值。比如在外墻保溫施工中，要求墻體基層表面應清潔，無油污等附著物;聚苯板在粘貼時提倡使用滿粘法，豎縫應逐行錯開;保溫板面應平整，相鄰聚苯板粘貼時不應出現通縫等等。

目前，該地區的節能改造工作剛剛起步，在實施過程中還會遇到很多問題和困難，但是只要按照總體規劃，逐步展開路子走下去，先改造住宅建筑，再改造公共建筑，建筑節能改造工作一定會取得實效，也會在一定程度緩解該地區能源消耗大的矛盾。

[1] GB 50176-93，民用建筑熱工設計規范[S].

[2] JGJ 26-95，民用建筑節能設計標準[S].

[3] XJJ 034-2006，公共建筑節能設計標準新疆維吾爾自治區實施細則[S].

[4] 柳孝圖.建筑物理[M].北京:中國建筑工業出版社，2000:65-70.

[5] 賈 磊.談節能建筑的設計[J].山西建筑，2009，35(4):259-260.