既有建筑節能改造、舒適性改善技術

張學玲

中鐵建設集團有限公司

1 引言

隨著我國城市化進程的加快，大量現存的既有建筑功能落后，舒適性較差等問題日益突出，但是既有建筑往往占據城市核心地段的土地資源，而通過一些新的技術手段對既有建筑進行改造，不但可以提升建筑的品質，提高建筑的舒適度，而且對于改善城市環境、節約能源等也有重要的意義。

2 建筑維護結構節能改造

在我國，受氣候的影響在不同氣候地區，圍護結構的節能改造的側重點也存在較大的差異。建筑外墻、屋頂、與空氣接觸的外門窗等都屬于建筑外圍護結構。建筑物整體熱量損失中圍護結構占據了非常重要作用，圍護結構的更新改造是既有建筑建筑更新改造的主要手段。圍護結構的熱量損失占據建筑整體熱損失的一半以上，是改造的重點部位。本文將對建筑外墻、門窗、屋面外圍護結構重點研究。

2.1 外墻節能改造

外墻是圍護結構的重要構件，占建筑整體總量熱損失的百分之三十左右，外墻的節能更新改造是既有建筑進行節能改造最重要的手段。常用的兩種外墻節能改造方法為：外墻內保溫和外墻外保溫，本文主要對這兩種方法進行研究。

（1）外墻內保溫。外墻內保溫的具體做法是把保溫層設置在外圍護墻體的靠室內的一側，在保溫材料上以輕體板材覆蓋，在輕體板材上再進行內飾的裝修工程。外墻內保溫的優點是保溫隔熱材料位于建筑內側，不易受外界環境的風雨侵襲的作用而損壞。但是這種改造方法容易產生重要節點部位結露和主要構件的交接部分的熱橋問題。一般情況下，為了避免產生上述問題，會采用將保溫隔熱材料厚度增加的做法，但是這樣會減少建筑物的實際使用面積，會影響居住用戶的使用，這一方面的影響會導致既有建筑改造過程中遇到阻力較大。

（2）外墻外保溫。外墻外保溫是指在墻體外側粘結或掛設保溫隔熱層，在保溫層外側與主體建筑建立牢固的連接，最后對建筑外立面進行裝飾的改造方法。該方法有下面四項優點：①應用范圍較為廣泛，外墻外保溫適用于需要夏季有隔熱需求的南方地區建筑，也適用于需要冬季有保溫需求的北方地區建筑；②室內溫度受外界影響較小，容易保持恒定的室內溫度，提高居住者的舒適度，且建筑外墻受外界影響小，不容易發生結露和冷橋的問題，減少墻體裂縫的產生，延長既有建筑的外墻的使用年限；③在該種改造方法是在建筑外部施工，對居民正常生活不會產生較大影響，改造期間，居民不需要搬離居所就能完成節能更新改造；④外墻外保溫改造可以改善室內熱舒適度，外保溫不僅提高了墻體的隔熱保溫性能，而且室內的熱舒適度和熱穩定性也提高了。外墻外保溫的缺點是將墻體保溫隔熱材料設置在建筑外墻的外側，要求材料具有抵抗自然環境中風雨侵襲和耐腐蝕的性能，對保溫隔熱材料要求較高。如保溫隔熱材料如果性能稍弱，容易造成破壞。

現階段，大量的既有建筑建筑外圍護墻體在早期未設置保溫隔熱材料或者保溫隔熱材料已經遭到破壞，造成外墻保溫隔熱性能差，建筑整體熱量損耗大，室內熱環境和舒適度都較差。外墻外保溫改造是既有建筑節能更新改造最常用的技術措施和最有效的改造手段。

2.2 門窗節能改造

門窗是建筑圍護結構的主要部件中絕熱性能最差的構件，是建筑節能重中之重。建筑圍護構件總能量損耗中門窗的熱量損失約占一小半。因此，減少門窗能量損耗，增強門窗的保溫隔熱性能，是提高建筑保溫性能和改善室內舒適度的重要手段。門窗的節能改造主要從以下幾個方面考慮減少門窗的熱損失和提高門窗的節能性能。

（1）提高門窗的隔熱性能。在夏季，建筑中的外門窗隔絕太陽輻射熱進入室內的能力是門窗的隔絕熱量性能的主要指標。門窗框料（塑鋼、鋁合金、鋼等材料）、玻璃的種類等都是影響門窗隔熱性能的主要因素。門窗框料的材質的熱導率越小，門窗的熱損失越少，則門窗的導熱系數也越小，門窗的隔熱性能也就越好。

（2）提高門窗的保溫性能。提高門窗的熱阻是改善門窗的保溫性能主要手段。為提高門窗的保溫性能。通常情況下多采用中空玻璃、加惰性氣體的玻璃、雙層或多層玻璃窗。利用空氣間層和惰性氣體熱阻大的特點，可以明顯改善門窗的保溫性能。同時，選用如塑料、斷熱處理過的金屬框材這些熱導率小的門窗框材料，門窗框料的材質的熱導率小，可有效提高門窗的保溫性能。

（3）加強窗戶的遮陽措施。合理的遮陽措施和技術手段對改善居住環境質量，改善室內熱環境和舒適度降低建筑能耗等均有明顯的改善。既有建筑改造的建筑遮陽的方式通常有內遮陽，外遮陽這兩種形式。在條件允許下既有建筑改造應多采用外遮陽技術。

2.3 屋面節能改造

在建筑總能耗在中屋頂的熱損耗大概占百分之九左右。屋面的保溫隔熱性能對整體建筑的熱損失有十分重要的影響。目前，在既有建筑改造中使用較多的屋面節能更新改造方式有下面三種。

（1）保溫屋面。將保溫隔熱層設置在建筑頂部圍護結構的外側是保溫屋面的常用技術措施。通常有有正置式屋面和倒置式屋面兩種做法。在既有建筑節能更新改造中適用于原有建筑防水層未被破壞，在防水層上直接設置保溫隔熱層。這種做法有在實施過程中有工序簡單、改造后保溫屋面使用壽命較長等特點。

（2）通風屋面。通風屋面是提高了屋面的隔熱能力的技術手段。通常在原有屋面上再設置一層架空層形成通風屋面，架空層間的空氣流動可以帶走太陽直接作用于建筑屋面形成的熱量，因架空層的隔絕作用，可以達到降低房間溫度，尤其是頂層房間的溫度。

（3）加設坡屋面。在平屋面上再加設一層坡屋面的做法是改善屋面隔熱性能較常用的技術手段，一方面坡屋面可以隔絕空氣中的熱量，避免直接與建筑物接觸，降低建筑物的溫度，而且可以坡屋面做成可以通風的通風屋脊或者在坡屋面上開設老虎窗，形成坡屋面內的對流風，起到降低溫度的效果；另一方面，對于既有建筑防水層出線破壞的情況，也有利于建筑排水的組織，解決屋面漏水的問題。

對建筑外圍護結構的節能改造是既有建筑改造必須更新的建筑部位，主要是提高既有建筑外墻、門窗和屋頂的保溫和隔熱性能。在門窗改造時使用能滿足國家和地方規范標準的節能門窗用來替換既有建筑的原有門窗，并同時設置有效的遮陽措施；在外墻改造中采用外墻外保溫技術，不僅能改善墻體的保溫隔熱性能，也能同時改善建筑形象，優化城市環境；在屋頂的節能改造中根據既有建筑所在地區、氣候特點和地方相關要求，選擇合適的改造技術。以上三方面的改造措施可以降低既有建筑的能耗，提高建筑舒適度。

3 熱舒適度改善技術

人體感知所在環境的冷、熱是熱舒適度主要控制指標。熱舒適度的控制因素還包括所在環境的空氣的溫度、濕度、流動速度以及人在該環境的感知因素。室內熱舒適度控制的理想標準是健康，既有建筑改造的發展趨勢是節能、高效。既有建筑的熱舒適度改造措施主要可以集中在以下幾方面。

3.1 提高圍護結構的絕熱性能

提高圍護結構的絕熱性能主要措施有：①減少與空氣接觸的建筑外表面積，控制體型系數，既有建筑改造中可以優化既有建筑的體型，減少建筑整體與空氣接觸的面積；②減少室內的熱量逐漸向室外傳遞，提高既有建筑圍護結構的絕熱性能，可以很大程度上減少室內的熱損耗；③減少室外冷空氣向室內滲透，提高圍護結構中門窗的構件的氣密性能可以明顯控制冷空氣向室內滲透。提高建筑外墻體和屋頂的保溫隔熱性能，建筑外門窗的導熱性能和門窗的氣密性，通過具體的技術手段避免冷橋和結露的發生，這些圍護結構構件的改造可以有效提高圍護結構的絕熱性能，從而達到改善室內熱舒適度的目的。

3.2 提高圍護結構的得熱性能

既有建筑改造中，提高得熱性能的主要措施有：①對建筑的外墻進行裝飾或者裝修時采用顏色較深的外墻材料進行裝飾；②在建筑的南側設置主要的功能房間，在建筑的北側或者東、西兩側設置其他功能房間；③加大南向房間的窗地比，加大南向房間的采光面積，減小北側以及東西側房間的窗地比，減小其他朝向房間的采光面積。④在建筑南側采光面增設陽光房，陽光房需有夜間保溫的處理措施。⑤南側采光窗選擇透光性比較好的玻璃，讓太陽輻射熱盡可能多的進入到室內。

3.3 提高圍護結構的蓄熱性能

在既有建筑改造中，提高建筑蓄熱的措施主要有：①建筑的外墻的裝飾、室內墻面和家具均采用顏色較深的材料進行裝飾；②在建筑外墻和屋面裝飾采用蓄熱材料，屋面可以采用種植屋面，種植屋面可以增加屋面的蓄熱性能。③室內地面、樓面可采用蓄熱墊層或者蓄熱地面，條件允許的情況下，可以設置蓄熱吊頂，以增加建筑的蓄熱能力。

4 結束語

目前，國內有大量現存的既有建筑，這些既有建筑的節能更新改造和室內舒適度改善是目前改造的重點。通過對既有建筑的外墻、門窗、屋面等建筑圍護結構構件進行改造可以達到節能和改善熱舒適度的目的，能夠有效提高社會效益，節約能源、改善城市環境。