淺析夏熱冬冷地區既有居住建筑節能改造

文/劉紅萍 六安市建筑產業中心 安徽六安 237000

1、夏熱冬冷地區既有居住建筑的特點

1.1 屬性特點

既有建筑節能改造是指對民用建筑節能強制性標準的既有建筑的圍護結構、供熱系統、采暖制冷系統、照明設備和熱水供應設施等實施節能改造的活動。既有居住建筑量大面廣，而且沒有進行專業的建筑節能設計，建筑能耗浪費現象嚴重，同時其固定的規劃設計，其建筑的布局、朝向、體型及構造做法等都已成為事實，這些固定因素極大的限制了改造思路。

1.2 能耗特點

夏熱冬冷地區的氣候特點是夏季氣溫高，月平均氣溫在20-30℃之間，最高氣溫達40℃以上，空氣濕容易受北方地區寒流的沖擊影響，由于夏熱冬冷地區又屬于非采暖地區，冬季室內環境陰冷熱舒適效果差。夏熱冬冷地區夏季長達5個月，夏季空調制冷能耗達到全年建筑耗能的最高峰。以往規劃設計的居住建筑其圍護結構的熱工性能較差，對冬季保溫和夏季隔熱考慮的較少，家庭空調的使用率頻繁，能源浪費現象嚴重。

2、適宜于夏熱冬冷地區既有居住建筑的節能改造技術

2.1 圍護結構的改造

由于既有居住建筑的位置、布局、朝向、體型等都是已確定的，所以圍護結構改造成為既有居住建筑節能改造的重點方向。（1）墻體改造：外墻約占整個建筑物外圍護結構總面積的60%左右，住宅通過外墻所傳遞的熱量約占建筑物總耗熱量的30%-40%，所占比例較大。節能墻體包括墻體自保溫和復合墻體保溫兩種形式，由于既有居住建筑的外墻構造已固定，所以應采用復合墻體保溫形式。根據保溫層位置的不同，復合墻體保溫分為內保溫和外保溫兩種。改造中若采用外墻內保溫技術，不但會占用一定的建筑使用面積，而且在施工過程中會影響居民生活的正常使用，所以既有居住建筑墻體節能改造通常采用外墻外保溫技術。根據夏熱冬冷地區既有居住建筑自身特點，可采用聚氨酯外墻外保溫、聚苯板(EPS)薄抹灰外墻外保溫、玻化微珠保溫漿料外墻外保溫等技術。同時，夏熱冬冷地區由于其西曬時間長，太陽輻射強烈，所以對建筑西面墻體的隔熱設計非常關鍵。可以適當做些墻體垂直綠化，墻體垂直綠化具有占地面積小、美化環境、調節微氣候等優點。夏季，通過植物自身的光合作用和蒸騰作用，可以起到減少太陽輻射，降低西墻表面溫度的效果。（2）屋面改造： 屋頂是夏季太陽輻射得熱最強的部位，夏熱冬冷地區由于夏季時間較長，所以該地區屋面節能改造設計優先應考慮夏季屋面的隔熱降溫，其次再考慮屋面保溫。屋面隔熱可采用平屋面改造坡屋面技術、平屋面改造架空通風屋面技術、屋面改造種植屋面技術等。其中，平屋面改坡屋面技術在夏季風口開啟可以及時帶走多余的熱量達到隔熱效果; 冬季風口關閉，實現屋面保溫目的。平屋面改架空通風屋面技術是在原屋面基礎上設置屋面保溫構造和通風隔熱構造所形架空屋面，這種改造做法不僅可以阻隔熱量而且可以延長屋頂的使用年限。屋面改造種植屋面技術是利用屋面上種植植物的蒸騰作用而散發多余熱量，從而降低屋面溫度。種植屋面作為建筑的第五立面不僅可以美化環境，而且可以增加綠地率、調節環境微氣候。屋面保溫可采用在原屋面加設保溫層的技術，這種技術是將屋面保溫層部分選用輕質高效的保溫材料，通過實體材料層的保溫隔熱實現屋面保溫節能，根據保溫層位置的不同分為正置式和倒置式。倒置式保溫屋面是將保溫層設置于防水層的上面，能夠預防屋面保溫層內部結露現象，熱穩定性強，保溫隔熱效果較好，夏熱冬冷地區既有居住建筑屋面保溫改建常采用倒置式保溫屋面，其內置保溫材料通常采用吸水率低的材料如EPS 保溫板、XPS 保溫板等。（3）外窗改造：外窗也是整個建筑外圍護結構熱工設計的薄弱環節，而且外窗面積較大，室內外的熱量交換會影響室內熱舒適度。通常采用的外窗改造做法有兩種，一種是將原有的舊窗更換為節能型窗，節能型窗的窗框熱工性能優良，主要有斷橋鋁合金窗框、PVC 塑料窗框等。節能型窗常用的玻璃有普通中空玻璃、熱反射中空玻璃、LOW-E 中空玻璃和鍍膜玻璃等。其中，Low-E 中空玻璃表面鍍有低輻射膜材，Low-E中空玻璃和其他中空玻璃相比較主要反射長波輻射，隔熱效果更好。另一種外窗改造做法是在原有窗戶基礎上進行改造，常見的做法可以在原有窗戶的外窗臺或內窗臺加設一扇窗戶、在原有外窗框上加密封條、在原有玻璃上貼節能玻璃膜等。（4）遮陽改造：遮陽的節能設計也是夏熱冬冷地區建筑節能的主要環節，設計合理的遮陽能夠有效減少夏季太陽輻射對室內溫度的影響。由于外遮陽的保溫隔熱效果遠優于內遮陽，所以在夏熱冬冷地區既有居住建筑遮陽改造以增加外遮陽設施為主。外遮陽形式分為固定式外遮陽、活動式外遮陽、綠化遮陽。固定式外遮陽是根據房間功能需求以及窗口朝向的不同所設計的不同形式的外遮陽板; 活動式外遮陽可以根據室內環境需求調節遮陽板的角度，在既能滿足室內采光的情況下，極大程度的減少建筑能耗; 綠化遮陽適用于較低層建筑，在建筑物墻角或墻面種植藤類植物，利用植物生長攀爬的莖葉覆蓋墻體實現建筑遮陽，這種做法經濟簡單而且可以美化建筑立面。（5）建筑外表面材質顏色改造：夏熱冬冷地區宜采用淺色飾面材料。

2.2 外部環境的優化

優化建筑周邊環境是改善既有建筑熱環境的有效措施。例如，改養建筑周邊綠化環境、增加小區水環境、改造室外硬地鋪裝等。（1）綠化改造：室外綠化設計在小區規劃時多從美學角度出發進行設計思考，重視視覺效果而忽視了植物的熱物理性能。從降溫、增濕角度看，在植被種類中喬木優于灌木優于草坪，所以在既有建筑室外綠化改造時應優先采用“喬木+灌木+草坪”的結構形式。以多層綠化種植結構代替單層草坪結構。（2）水環境改造： 水環境在小區規劃設計時往往過分的追求水景最觀效果面忽視了其在改善室外微氣候的重要作用。因此在既有居住建筑室外環境改造時應多考慮水環境在改善室外環境的熱物理方面的作用，在原有水體的基礎上，注重促進水陸風的形成。（3）硬地鋪裝改造： 既有居住建筑室外硬地鋪裝改造可以減少地面吸收的太陽輻射量，降低環境地表溫度。具體改造措施為減少小區內水泥地面的面積，可將部分人行道、停車場等地面改造為可透水、蓄水的地面。

結語：

對夏熱冬冷地區既有居住建筑進行節能改造可以降低建筑耗能，提高住宅居住環境舒適度和居民生活質量。合理的節能改造方案相對于拆毀重建不但節約經濟成本，并且具有大的社會經濟效益，符合可持續建筑發展需求。