寒地舊工業建筑圍護結構節能改造技術探索

吳偉東

（黑龍江省北龍交通工程有限公司）

寒地舊工業建筑圍護結構節能改造技術探索

吳偉東

（黑龍江省北龍交通工程有限公司）

本著節能、經濟和實用的原則，利用現階段比較常用且節能效果明顯的技術措施，針對舊工業建筑圍護結構主要耗熱部位墻體 門窗 屋面及地面提出相應的節能改造技術措施；從而達到節能的效果50%以上。

舊工業建筑；圍護結構；節能改造技術

引言

節能是指加強用能管理，采取技術上可行，經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施[1]。老廠房冬季采暖耗煤量很大，造成的原因是圍護結構的保溫不良。因此提高圍護結構的保溫，可以大大減少燃煤的消耗，而且使工人在適宜溫度下工作，提高工作效率，提高產品的加工質量。以往的改造是在滿足基本采光要求的前提下，拆除大部分側窗，并給于封堵，保留的窗改為雙層窗，這種做法采光不理想，保溫效果性能較差﹑能耗較高。所以需要探索新的改造措施，提高以往的不足。本文將針對典型老廠房圍護結構各部位進行節能改造技術研究，力求節能、經濟、實用的原則。

一、節能改造技術措施

隨著節能工作的開展，近些年來從發達國家引進了一系列新型技術，比如屋面保溫采用發泡聚苯乙烯﹑玻璃棉等保溫材料；門窗保溫采用LOW－E中空玻璃﹑填充惰性氣體﹑暖邊間隔技術等；外墻采用呼吸式幕墻等高科技手段達到自然通采光；高效保溫隔熱玻璃及智能遮陽調光裝置控制能量平衡；建筑樓板﹑墻體輻射制冷或烘暖技術[2-5]等等，但是這些技術大多應用到公共建筑和民用建筑上，對于工業建筑尚未利用。為此，本文將對嚴寒地區典型老廠房圍護結構改造的技術措施進行探討,主要針對的是傳熱計算中耗熱量較大的外墻、門窗、屋面和地面部分，目的是找到適合于老廠房的節能改造技術措施。

1、外墻

在同樣的室內外溫差條件下，建筑圍護結構保溫性能的好壞，直接影響到流出或流入室內熱量的多少。從建筑傳熱耗熱量的構成來看，外墻所占比例最大，必須對圍護結構的墻體提高保溫能力。提高墻體保溫性能的關鍵在于增加熱阻值，應選擇質輕導熱系數低的材料作為圍護結構，針對不同類型的廠房外墻采取不同的改造措施。

一種情況是針對保護性建筑，采取的措施是保護性修復，保留的立面通過維護、清理和修補恢復原有風采。本文主要研究范圍并不涉及此種情況。

另一種情況是可再生利用性建筑，利用原有外墻圍護結構，在墻體上采用內保溫或外保溫措施，提高墻體的總熱阻。此種情況為本文的主要研究對象。

可以采用將原有粘土磚墻,在其外側或內側采用節能保溫材料EPS板或XPS板保溫系統及現場噴涂泡沫聚氨酯等保溫技術，他們都可以提高外墻的保溫性能，既可以省大量重建費用，又可以大大提高墻體的保溫效果 (見圖 1，2)。

圖1 EPS 膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統

圖2 XPS 擠塑聚笨薄抹灰外墻內保溫系統

2、門窗

窗戶雖然在外圍護結構表面中占的比例不如墻體面積大,但窗戶的傳熱系數遠大于墻體的傳熱系數,是外立面上熱傳遞最為活躍的部位，所以通過窗戶的傳熱損失卻有可能接近甚至有時會超過墻體。窗戶的熱損失主要包括通過窗戶傳熱耗熱和通過窗戶的空氣滲透耗熱。因此，窗戶的節能不僅要改善窗戶保溫性能,增加窗戶的熱阻,而且還要減少冷風滲透和控制窗墻面積比。對于其熱量的流失、能量的浪費，要從三個主要方面考慮如何減少熱量的流失。第一，要從窗的結構設計考慮。第二，窗體散熱大面積是玻璃，而不是窗框，玻璃占不同類型窗面積的 70%～90%；平板玻璃、鍍膜玻璃、中空玻璃、低輻射鍍膜玻璃﹑LOW－E玻璃(見圖3)、吸熱玻璃都具有節能效果[6]，只是程度不同而已。第三，窗框材料要節能；PVC和木質單框雙層玻璃窗的傳熱系數可達 2.2～3.0w/m2·k,但木質門窗具有防火能力差﹑工業化程度低及易變形等缺點,鋼窗的保溫性能也不理想；因此，從保溫性能方面優先選用PVC窗或塑鋼窗及鋁合金窗。

圖3 LOW－E玻璃工作原理

具體的改造方案分別采用兩種，一種情況針對保護性建筑，為提高保溫性，保留原有外窗窗框，不破壞原有窗扇的材質劃分，更換節能保溫玻璃或在內側加設一道窗。對外圍護提高保溫性能，保留原有外窗窗框，不破壞原有窗扇的材質，更換保溫玻璃或在內側加一層窗。也可在墻體外壁加一道透明玻璃幕墻。第二種情況再生利用型，建議將原有的鋼窗或木窗更換成節能窗。

改善現有窗扇的保溫性能有以下4個措施：

措施1：利用原有窗扇框，將原單層普通玻璃更換為雙層隔熱玻璃，這種方法操作簡單快捷(圖 4)。

圖4 原窗框上更換雙層保溫玻璃[7]

措施2：在原有窗扇上增設隔熱玻璃，尤其適用于木制窗框，改造造價低。在內側窗框上附加隔熱玻璃，用細木條縫邊(圖5 )。

措施3：在外窗的墻內側增設第二道窗，裝設隔熱玻璃。第二道窗的材料可采用木制﹑鋁制和鋁塑等等，根據內部環境的具體要求來選擇(圖 6)。

圖5 原窗框上加設隔熱玻璃[7]

圖6 外窗內側增設第二道窗[7]

措施4：更換成新型節能窗。通過改造處理節能效果可以達到35%。

3、屋面

大量老廠房的屋頂普遍存在結構老化﹑保溫能力差﹑采光通風不良等問題。改造的目的是增強屋頂的隔熱性能。一般屋頂是建筑冬季的失熱構件,屋頂作為蓄熱體對室內溫度波動起穩定作用,對于單層廠房,屋頂的散熱量比例相對多層廠房較大，屋面的熱損失約占整個圍護結構熱損失近30%,造成了大量的能耗。在不超過原有屋面高度的前提下，翻新屋頂可以解決上述問題。增大屋頂熱阻的主要措施就是采用保溫材料作為保溫層。宜采用聚乙烯泡沫塑料板、擠塑性聚苯板、水泥聚苯板、巖棉等輕質高效保溫隔熱材料（見圖7）。通過節能改造可以使屋面的傳熱系數減少,大大提高了保溫效果。根據廠房屋面跨度大、荷載大的特點，不宜增加過多的荷載，所以盡量在構造技術上不增設過多的其它荷載。

圖7 擠塑性聚苯板保溫屋面

屋頂改造技術措施：

（1）屋架下設保溫層，預設必要的防潮層，這種措施適合原有屋架的保留和加固。但要求保溫材料性能較高，會導致屋架下部構造層龐大，室內層高有所下降。

（2）屋架間設保溫層，當屋架構造的截面尺寸足夠寬大時，將礦物纖維保溫層設在屋架厚度之間，從而節省室內空間。

（3）屋架上設保溫層，在原有屋架上設置保溫層，屋架可以全部保留。此方式對室內影響不大，它的挑戰在于整個屋面必須拆除，適合屋面全面翻新的建筑。

（4）原有的防水層進行修補，在原有屋面上增設一層憎水性保溫材料，并作好面層。此做法適合原屋面材料可以持續利用的建筑。

4、地面

對于直接接觸土壤的非周邊地面，一般不需作保溫處理， 對于直接接觸土壤的周邊地面（即從外墻內側算起2.0m范圍內的地面），應作保溫處理，一般在地面面層下增鋪適當厚度的板狀保溫材料，進一步提高地面的保溫性能。

二、結論

綜上所述，建新廠投資大、耗時長,難以跟上瞬息萬變的市場需求，由于一棟建筑結構造價約占其總造價的1/3，改造比新建可省去主體結構所花費的大部分資金，同時，基地內原有的基礎設施可繼續利用。通過與原有建筑對比分析可以發現，節能改造后的廠房節煤率均在 50%以上，節能效果明顯。

因此在原有廠房內進行改造就成為節約投資﹑提高效率的方式，這也是未來工業建筑技術改造的發展方向。

TU207

1674-3954（2011）03-0308-02