民用建筑綠色節能改造技術探討

武 鋒 （蘭州現代職業學院城市建設學院，甘肅 蘭州 730050）

長期以來，我國建筑能源消耗持續上升，資源浪費較為嚴重，如北方城市采暖用煤每年超過13億t，能源消耗巨大。目前建筑能耗在北方地區建筑供熱耗能約在60%左右，尤其是在寒冷地區能耗極高，每到冬季因為供暖都帶來了嚴重的霧霾問題。要實現綠色節能發展，就要對這些建筑進行節能改造，提升能源利用率。水資源同樣是如此，在我國多個城市，水資源嚴重短缺，但是目前民用建筑水資源利用仍然較為粗放，水資源不必要浪費較多，因此有必要結合節能改造工程提升其利用率。在具體技術改造中，采用清潔能源新技術，充分利用自然光、風能、地熱能等，通過節能綜合設計，使用新材料、新技術和新工藝提高節能效率在65%以上。

1 清潔能源技術的使用

1.1 大量使用太陽能系統

在樓頂、外墻等處大量鋪設太陽能電池板進行發電，為了解決太陽能管冬季凍堵，夏季過熱容易爆管，管材質量較差容易泄露等問題。使用高質量真空管材料，采用RTC 速騰芯片等高新技術材料提升真空管的抗高溫和耐高寒能力。太陽能供熱系統的末端和室內供熱系統相連，包括地熱系統、風機盤管、壁爐、空調、暖氣片、馬桶、熱水器、浴盆、室內水龍頭等，通過熱水和采暖的聯供提升太陽能利用率。同時，還應該進一步提升太陽能技術的利用水平，比如太陽能廚房就是一種能源利用的新技術，通過對太陽光的有效收集，連接各類太陽能廚具，使用太陽能進行燒烤、烹飪、蒸煮等廚房工作，真正實現無煙火作業。在建筑改造的過程中，可以參考國內外最新建筑設計的經驗，提升太陽能利用率的水平。比如參考迪拜旋轉摩天樓的經驗利用風為引擎跟誰太陽光的移動來提升能量利用率，擴大太陽能利用面積。

1.2 風能和地熱能技術的應用

利用風能進行建筑改造，小區內增加風車等建筑景觀，在建筑物表面設計風動、風車和風力發電設備，實現風力發電的目的。在建筑改造過程中可以參考巴林世界貿易中心的設計經驗，充分利用建筑物的立體空間，在臨近的建筑物之間安置風車等發電設備，這樣既能夠起到景觀效應，又能夠提供電能。如果在設計中能夠有效利用當地氣候，并且將建筑設計改造成風帆形，形成對流效應，那么風速將會快速增加。一旦風電組達到一定數量可以支持大廈將近20%的用電量，而且在建筑設計上也極富藝術沖擊力。針對當前燒煤取暖污染較為嚴重，而且熱效率降低的問題，可以使用地熱源泵將地熱輸送到建筑物內部。這其中可以利用儲能介質材料將熱量儲存起來，用于夜間溫度補償。

1.3 其他新技術的使用

當前智能樓宇是綠色建筑的一個重大發展趨勢，在節能技術改造中要逐漸擴大這些技術的推廣。比如使用聲控發電機等智能設備，提高建筑的智能化水平，實現高效節能照明。建筑物內還可以使用余熱回收等節能技術，在通風時將空調傳遞的熱量進行回收，減少能源消耗。在高層建筑中，可以使用節能電梯控制技術，減少不必要的運載消耗，提升能源利用率。裝配式技術也是一個重要的發展趨勢，在節能技術改造中也可以逐漸推廣應用，以不同類型建筑節能改造的需要。在新技術的使用中，也要使用新型節能用具和材料與新技術想配合，如太陽能電池板可調外遮陽技術相配合。

2 建筑結構的改造技術

2.1 保溫改造技術

當前民用建筑一般為磚混結構結合鋼筋混凝土結構，磚混結構以燒結普通磚或混凝土實心磚為主，樓板多是混凝土預制板，因此保溫性較差。盡管較新的小區采用現澆混凝土作為外層圍護結構提升了保溫效果，但是由于普遍是平頂屋、單層玻璃，因此防水和隔熱性能仍然相對較差。在改造過程中就要做好墻體的保溫，比如采用聚苯乙烯板、巖棉板、空心磚、加氣混凝土塊等材料提升保溫性能。外墻保溫由于隔熱性能好，施工簡易，不受到住戶家庭情況的影響，因此在施工改造中最為常用。外墻保溫改造的具體施工流程如下：在原墻上刷膠粘劑，安裝固定件；粘貼XPS聚苯板；在上面抹上抹3mm厚水泥砂漿并隨抹隨鋪增強網布；在上面再抹12mm厚1:3水泥砂漿；噴刷底涂料和再兩次噴涂料。需要注意的是外墻保溫要采用高性能材料，以提升保溫效果。大板房墻的傳熱系數大，隔熱差，因此要選擇新型保溫材料進行改造。研究顯示，無機相變材料的調溫性能較好，能夠大量吸收外界熱量，并且保持溫度不變，易形成室內加熱效應。而相比之下，木質結構調溫較差，在夏季對空調的使用能耗較大，在改造中可以多實用無機相變材料來調節溫度。

2.2 樓頂節能改造技術

在頂樓的冷熱負荷非常大，所有才會出現冬天冷夏天熱的現象，因此屋頂的節能改造至關重要。現在樓宇一般都是斜頂，以提升保溫和防水效果，但是仍有部分建筑是平頂。針對平頂結構，要選擇高質量的防水和保溫材料鋪設在上面，斜頂結構可以鋪設EPS和現場發泡聚氨酯。在改造中可以在樓頂上鋪設太陽能電池板發電，提升能源利用效率。具體操作上，在結構貼60mm厚XPS聚苯乙烯保溫板；然后覆蓋20mm厚1:3水泥砂漿找平層；再覆蓋3mm 厚高聚物改性材料；最后覆蓋高分子防水涂料。如需要安裝太陽能電池板，采用支架將電池板固定在金屬屋面的波峰位置，不損害屋面。在安裝中需要注意的是屋頂結構必須有足夠的抗壓能力，同時要方便維護。

2.3 門窗節能改造技術

門窗節能改造相對操作影響較大，對于一些住戶要拆掉普通玻璃窗，更換兩層或最好是換三層以上的玻璃提升保溫效果。門窗框架選擇塑鋼門窗代替鋁合金門窗以減少熱量流失，在間隙處增加密封條減少熱量流失，一般來說這種方式可以節約20%左右的能耗。此外，還可以采用雙層窗戶的方式進行保溫，即在窗戶的內側或者外側加裝窗戶，雖然一定程度上影響使用和通風，但是也具有一定的保溫功能。一般來說，在改造中采用三玻兩腔雙LOW-E 充氬氣中空玻璃加裝密封條即可以實現保溫效果。陽臺部分可以改造為玻璃窗密封結構，縫隙用聚氨酯泡沫填充并用密封膠處理，其氣密性指標不低于GB/T7107-2015 年規定的3 級水平。目前樓宇的大門入口以敞開式為主，部分樓宇的門窗損壞，冬季冷風很容易進入，針對這種情況，可以將大門改裝為自動關閉安全門，沒有條件的小區可以在大門口放置棉被門簾等設備進行保溫。在保溫設計中，要增加玻璃墻和玻璃窗的使用面積，提升自然光照射的利用率。還可以使用呼吸幕墻，在內外幕墻之間形成通風層，利用空氣循環效應縮小溫差，根據測算，這種幕墻對冬季供暖能耗的節約最高可達50%。

3 節水、節地、節約材料技術

3.1 節水技術

目前節水改造一般的思路采用節水馬桶等節水器具和老舊管網改造，減少漏水率。這主要是從節流方面進行改造，而在項目應用中，更多應該采用循環水系統，在抽水馬桶等領域反復利用循環水，實現節水的目的。目前衛生間用水量一般在50%以上，抽水馬桶是最浪費水資源的，占生活污水的40%以上。因此要重點對這一領域進行改造，不斷推動技術創新，對樓宇管道進行改造設計，使用節水型馬桶，并且能夠利用循環水沖馬桶，減少水資源浪費。具體操作上，要對居民廁所的水管進行處理，為避免排水管堵塞，可以安裝集毛器進行預處理。對屋頂上的原水管進行改造，連入雨水收集系統，同時進行管道擴建。室外原水系統根據實際需要進行改進，增加中水處理設施，提升污水處理能力。對于中水供給系統要重點進行改造，連接室內外各類用水設施和景觀，并且連接消防用水，提升中水系統的處理能力和循環率。在改造中，要將生活用水逐步通過調節池、初沉池、反應池、貯水池、貯泥池等環節實現污水處理。同時要完善循環水系統，提升樓宇內水資源凈化的能力，比如強化雨水收集能力，在樓頂采集雨水和水蒸氣，經過管道處理之后輸送到住戶家中。完善中水回用系統，加強對中水的凈化處理，提升循環水的利用效率。

3.2 節地技術

對建筑進行垂直綠化，將屋頂、墻面、陽臺等限制空間充分利用起來，既可以實現節地的目的，又可以起到保溫功能。構建海綿建筑，使用透水材料，緩解排水系統的壓力，更好地實現小區蓄水功能。同時還能夠利用植物造景等方式打造海綿住宅的景觀，提升觀賞性。加大小區地下空間的開發，提高土地利用的集約性，同時將小區的水循環系統、太陽能系統、綠化系統和地下空間結合起來，比如在地下空間加裝太陽能發電系統，提升能源利用率。

3.3 節約材料技術

建立垃圾循環利用系統，比如將餐廚垃圾通過管道排入能量回收系統當中，提升垃圾回收率。在改造過程中，要對原有建筑材料合理利用，比如將工業廢料、植物秸稈、淤泥和建筑廢料等作為可再生建筑原材料，就地利用，用于改造工程。在技術改造中，要多使用可循環和可再生材料，既提升環保水平，又能夠充分利用能量。

4 結語

要提升民用建筑綠色節能改造技術的應用，既要不斷采用新技術和新材料，提升清潔能源的利用水平，更要通過結構設計做好樓宇的冬季防寒、隔熱和防凍措施，提升能源利用率。