北方采暖地區(qū)既有住宅小區(qū)單體節(jié)能改造研究

文/中國建筑設(shè)計研究院有限公司國住人居工程顧問有限公司 肖芬芬 石 拓 鄭晨亮

0 引言

既有住宅小區(qū)改造是重要的民生工程，推進既有住宅小區(qū)綜合改造整治工作，既能提升城市發(fā)展水平，改善人居環(huán)境，又能推進建筑節(jié)能及綠色建筑發(fā)展。尤其在北方采暖地區(qū)，既有住宅的外保溫改造對建設(shè)節(jié)能低碳、綠色生態(tài)、集約高效的建筑用能體系，推動住房城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)性改革，實現(xiàn)綠色發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

我國北方采暖地區(qū)既有住宅改造重點是針對建筑外圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能進行改造，采取相應(yīng)措施降低能耗。本文以北京市懷柔區(qū)某既有住宅小區(qū)改造項目為例，探討北方采暖地區(qū)既有住宅小區(qū)單體節(jié)能改造的實施策略及深遠(yuǎn)意義。

1 既有老舊住宅小區(qū)樓體現(xiàn)狀分析

我國既有老舊住宅小區(qū)大多建于20世紀(jì)80—90年代，甚至更早，因建設(shè)年代久遠(yuǎn)、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，隨著時間推移，設(shè)備設(shè)施逐漸陳舊老化，諸多弊端顯現(xiàn)。

1）既有老舊住宅建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，抗震設(shè)防措施不完善，有的建筑直接用240mm或370mm的磚墻砌筑，未加構(gòu)造柱，存在安全隱患；部分小區(qū)存在私搭亂建及違規(guī)改造情況，影響小區(qū)居住環(huán)境，也給消防及安防等帶來隱患（見圖1）。

2）既有老舊住宅外墻基本為磚墻砌筑，許多基層墻體找平后直接采用涂料粉刷飾面，日經(jīng)月累，樓體飾面脫落嚴(yán)重；居民在窗外自行安裝的防盜網(wǎng)、空調(diào)機支架等設(shè)施生銹腐蝕，導(dǎo)致老舊住宅立面破敗不堪（見圖2）。

3）既有老舊住宅屋頂因防水保護層破損老化、排水設(shè)施陳舊落后、設(shè)備安裝不當(dāng)?shù)仍颍瑢?dǎo)致屋面排水不暢、漏水嚴(yán)重，影響居民居住品質(zhì)（見圖3）。

4）20世紀(jì)80年代及之前的老舊住宅樓窗戶一般為簡易鋼窗，保溫性能較差，長久日曬雨淋，鋼窗大多銹蝕、變形，使用不便。90年代后，許多住戶自行改造為鋁合金或塑鋼窗，但多為單層玻璃推拉窗，保溫性能不佳，老化后變形嚴(yán)重，氣密性差，窗扇存在脫落風(fēng)險。部分小區(qū)入戶單元門是簡易鋼質(zhì)玻璃門，年久失修，破損銹蝕嚴(yán)重，已無法滿足使用功能（見圖4）。

圖1 既有老舊住宅小區(qū)現(xiàn)狀

圖2 老舊住宅立面破敗不堪

圖3 老舊住宅屋頂陳舊破損，排水設(shè)施落后

圖4 老舊住宅樓門、窗年久失修

2 既有老舊住宅小區(qū)的單體改造要點及策略

2.1 要點分析

老舊住宅大多未采取節(jié)能措施，使用過程中能耗浪費嚴(yán)重。

我國建筑節(jié)能發(fā)展目標(biāo)分為3階段：①新建采暖居住建筑自1986年起，在1980—1981年當(dāng)?shù)赝ㄓ迷O(shè)計能耗水平基礎(chǔ)上普遍降低30%；②1996年起在達到第1階段要求基礎(chǔ)上再節(jié)能30%（即總節(jié)能50%）；③2005年起在達到第2階段要求基礎(chǔ)上再節(jié)能30%（即總節(jié)能65%）。目前我國住宅和公共建筑普遍執(zhí)行節(jié)能65%標(biāo)準(zhǔn)，北京、天津、新疆等地區(qū)居住建筑已開始執(zhí)行75%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。理論上講，1990年前建成且尚未完成節(jié)能改造的小區(qū)與1990年后建成且住宅節(jié)能效果未達到現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的小區(qū)，均屬于待節(jié)能改造范圍。

在實施建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)前建造的建筑，冬季供暖平均熱指標(biāo)為30～50W/m2，為北歐相同氣候條件下建筑供暖能耗的2～3倍。新建建筑通過改進建筑設(shè)計、加強圍護結(jié)構(gòu)及太陽能利用，可使建筑供暖需熱量降低至目前的1/2～1/3，供暖標(biāo)準(zhǔn)煤僅為6～7kg/m2［1］。

我國北方采暖地區(qū)各城鎮(zhèn)老舊住宅小區(qū)量大、面廣，以北京市為例，現(xiàn)有1990年前建成并投入使用的老舊住宅項目1582個，總建筑面積約5850萬m2，其中1969年前建成的項目222個，1970—1979年建成的項目313個，1980—1989年建成的項目1047個［2］。每年采暖季老舊住宅耗能嚴(yán)重，節(jié)能改造已成為亟待處理、刻不容緩的社會問題。

2.2 改造策略

老舊住宅改造時，要結(jié)合所在地區(qū)區(qū)域特點及現(xiàn)狀條件，制定切實可行的改造設(shè)計方案，合理選擇建筑材料與工藝技術(shù)，使住宅改造后既能滿足居民使用要求，提升人居環(huán)境品質(zhì)，又能提高建筑節(jié)能環(huán)保性能，符合城市風(fēng)貌建設(shè)與城市更新要求。

以懷柔某老舊住宅小區(qū)單體改造項目為例，根據(jù)任務(wù)書要求，改造目標(biāo)為建筑外立面綜合整治及建筑主體節(jié)能改造。項目位于懷柔老城區(qū)綜合服務(wù)生活風(fēng)貌區(qū)，項目周邊西靜東鬧，城市建設(shè)完整度由西到東逐漸減弱。按照懷柔區(qū)總體色彩定位，項目立面色彩以太陽暖色光譜配色，主色調(diào)以米白為墻面主色，以磚紅、米黃為裝飾色彩。立面上采用傳統(tǒng)三段式設(shè)計，以陽臺跳色打破既有立面單調(diào)呆板的沉悶風(fēng)格，屋面由平屋面改造為坡屋面，外墻均采用涂料飾面，整體設(shè)計簡潔明快、協(xié)調(diào)統(tǒng)一（見圖5）。

建筑主體節(jié)能改造是項目重點，改造目標(biāo)是降低外圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，減少室外冷空氣滲透，從而減少冬季采暖期的室內(nèi)外熱交換損失，降低熱負(fù)荷。主要改造方法如下。

1）結(jié)構(gòu)加固改造 分為2方面：①針對建筑主體進行加固，部分建設(shè)年代較久遠(yuǎn)的老舊住宅通過結(jié)構(gòu)評估，對薄弱部位外墻與基礎(chǔ)采取加固措施，住戶自行加建的陽臺等可能對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生安全隱患，需進行加固處理（見圖6）；②對外墻上有安全隱患的構(gòu)件如防盜網(wǎng)、空調(diào)室外機擱架等局部結(jié)構(gòu)采取加強錨固等措施。

2）外墻保溫改造 針對部分老舊住宅外墻保溫性能不達標(biāo)甚至無外墻保溫構(gòu)造的住宅進行改造，采用的保溫材料為復(fù)合硬泡聚氨酯保溫板，硬質(zhì)聚氨酯熱工性能較好，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.025W/（m·K），其與聚苯板及巖棉板相比導(dǎo)熱系數(shù)較低，在達到同樣保溫要求下，可減少保溫層厚度，具有防潮、防水、阻燃耐高溫，抗變形能力強等特點，適用于老舊住宅改造項目（見圖7）。

3）屋面改造 為提高多層樓房屋面保溫隔熱及防水性能，節(jié)約能源，改善居民居住條件，同時配合城市環(huán)境建設(shè)改善城市風(fēng)貌，按照北京市委、市政府和環(huán)境辦部署，項目對單體住宅屋面提出改造要求。在原有平屋面基礎(chǔ)上增設(shè)坡屋面，施工時將原屋面面層拆除，增設(shè)保溫層，并重做防水層。為減輕結(jié)構(gòu)荷載，新增坡屋面采用三角形鋼屋架，鋼屋架下方采用鋼筋混凝土臥梁做基礎(chǔ)，臥梁與屋面之間增設(shè)1層無機發(fā)泡保溫板，既可保護屋面防水層，又可避免局部出現(xiàn)冷橋（見圖8）。現(xiàn)狀住宅女兒墻過于低矮，導(dǎo)致屋面泛水高度不足，遇暴雨時雨水易從女兒墻處溢出，本次改造時對女兒墻進行加建，以改善屋面排水條件。

圖5 懷柔某老舊住宅小區(qū)單體改造項目

圖6 現(xiàn)狀陽臺加固措施（平面）

圖7 外墻保溫改造示意

圖8 平改坡屋面構(gòu)造做法

4）外門窗改造 門窗是建筑外圍護結(jié)構(gòu)最易產(chǎn)生冷熱交換之處，本次改造對原有老化和破損嚴(yán)重門窗進行更換，新?lián)Q門窗采用6+12A+6雙層中空玻璃塑鋼推拉窗，單元外門統(tǒng)一更換為鋼制保溫門。因住宅窗洞口年久變形，改造時在門窗洞口處增設(shè)1圈與新更換門窗配套的鋼附框后再做門窗，既能保證門窗與洞口連接處的氣密性，又能提高門窗標(biāo)準(zhǔn)化尺寸，降低改造成本（見圖9）。

圖9 外門窗改造

圖10 外墻管線錯綜復(fù)雜、構(gòu)件繁多

2.3 改造難點

既有老舊住宅小區(qū)改造困難眾多，前期調(diào)研、走訪時，小區(qū)部分業(yè)主已不在原址居住，前期聯(lián)系工作量巨大，需做好居民溝通工作，后期還需統(tǒng)籌安排，確保施工人員及居民的人身安全；施工上料避免產(chǎn)生過大噪聲而擾民；施工垃圾及時清運，避免影響居民日常生活及正常出行；老舊小區(qū)現(xiàn)場情況復(fù)雜，因建成年代久遠(yuǎn)，原始設(shè)計資料缺失，需對建筑重新測繪后進行設(shè)計、施工，建筑外立面構(gòu)件及管線復(fù)雜，給測繪及施工帶來不便（見圖10）。尤需注意的是主體外側(cè)雨篷、挑檐、屋頂現(xiàn)狀設(shè)備基礎(chǔ)等附屬構(gòu)件，其與主體交接部位也應(yīng)做好防冷橋處理，以減少熱量損失，提高建筑節(jié)能效率。

項目從前期現(xiàn)場調(diào)研、方案設(shè)計、施工圖設(shè)計到最終施工完成歷時2年，分2個批次改造，從每年雨季結(jié)束開始工作，到第2年雨季來臨前施工完成，避開雨季施工可保證屋面排水不受影響。雖然設(shè)計過程受條件所限，施工過程難點重重，但在各方不懈努力下最終圓滿完成。

3 結(jié)語

截至2015年底，北方采暖地區(qū)共計完成老舊居住建筑供熱計量及節(jié)能改造面積9.9億m2，節(jié)能改造惠及1500余萬戶居民，老舊住宅舒適度明顯改善，每年可節(jié)約650萬t標(biāo)準(zhǔn)煤［3］。

既有老舊住宅小區(qū)經(jīng)過一系列配套修繕，面貌煥然一新，為城市增添一道亮麗的風(fēng)景。老舊住宅小區(qū)改造不是簡單的外立面整治“穿衣戴帽”形象工程，而是向著設(shè)施完備、功能齊全、居住舒適、整潔有序、綠色可持續(xù)的道路前行，在改善百姓居住環(huán)境及生活品質(zhì)的同時，也達到節(jié)能降耗的改造目標(biāo)，提高了資源利用率，創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟價值與環(huán)境效益。