嚴寒地區既有建筑圍護結構改造策略

摘" 要：“雙碳”目標為建筑行業指明發展方向，建筑領域積極參與綠色降碳行動，努力實現綠色轉型目標，符合可持續發展的宏偉愿景。既有建筑改造工作是城市更新的重要內容，對圍護結構進行節能改造可以提升建筑空間品質，是補短板、促協同、惠民生的重要環節。該文從嚴寒地區既有建筑圍護結構節能改造的背景出發，探討改造的意義，明確改造的原則，建構改造的路徑，提出改造的策略。

關鍵詞：“雙碳”目標；嚴寒地區；既有建筑；圍護結構改造；保溫性

中圖分類號：V445" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）33-0132-04

Abstract： The \"Double Carbon\" Goalsrepresented the development direction for the construction industry. The construction industry actively participates in green carbon reduction actions and strives to achieve green transformation goals， which is in line with the grand vision of sustainable development. Existing building renovation work is an important part of urban renewal. Energy-saving renovation of the envelope structure can improve the quality of building space and is an important link to make up for shortcomings， promote collaboration， and benefit people's livelihood. Based on the background of energy-saving renovation of existing building envelopes in severe cold areas， this paper discusses the significance of renovation， clarifies the principles of renovation， constructs renovation paths， and proposes renovation strategies.

Keywords： \"Double Carbon\" Goals; severe cold area; existing building; enclosure reconstruction; thermal insulation

“雙碳”目標為建筑行業指明了發展方向，在構建碳減排體系過程中，建筑行業應積極參與綠色降碳行動，努力實現綠色轉型目標，積極構建建筑行業良性發展新格局，早日實現建筑行業的綠色轉型，符合可持續發展的宏偉愿景。嚴寒地區冬季漫長而寒冷，冬夏溫差大，人們對房屋的保溫性和熱舒適性要求高。然而，多數既有建筑建設時間相對久遠，建筑技術相對落后，普遍存在熱舒適性差、能耗高、不夠節能等問題。因此，對既有建筑圍護結構進行節能改造，是提高建筑圍護結構保溫性能改善建筑室內熱舒適性的重要途徑，是降低建筑能耗特別是供暖能耗的重要手段，是順利實現建筑綠色低碳轉型的關鍵步驟。

1" 嚴寒地區既有建筑圍護結構改造的背景

1.1" 既有建筑存量多

近20年，我國城鎮化率不斷提升，城市建設經歷了快速發展階段，大中小城市中均進行著不同程度的土地開發建設，以房地產為代表的建筑領域逐漸由增量時代轉向存量時代。我國既有建筑保有量巨大，其中城市更新和既有建筑改造已成為萬億級別市場，截止到2025年，我國計劃完成既有建筑節能改造面積超3.5億m2 [1]。數據表明，我國既有建筑改造有著廣闊的發展前景。

1.2" 既有建筑存在的問題

1.2.1" 建筑老舊舒適性差

由于建設年代久遠，部分既有建筑建設標準低，使用功能相對落后。普遍存在重建設，輕維護的問題，如屋面破損、保溫層失效、外墻無保溫隔熱層，飾面脫落、外窗熱工性能差、氣密性差和外圍護結構熱橋嚴重等。既有建筑已不能很好地滿足使用要求，無法滿足適老化、無障礙化需求，大部分既有建筑舒適性較差。

1.2.2" 能耗高

大量既有建筑能耗高，無節能措施或節能措施標準較低，整體環境差，部分設施缺失。據中國建筑節能協會統計，2020年我國建筑與建造能耗總量為22.7億tce，占全國能源消費總量比重為45.5%。2020年建筑與建造碳排放總量為50.8億tCO2，占全國碳排放的比重為50.9%[2]。

1.3" 國家對于既有建筑的政策引領

為確保建筑領域順利實現低碳轉型目標，國家先后出臺一系列政策文件，如2021年《國務院關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》中明確指出應大力發展綠色建筑，進一步加強既有建筑節能改造[3]；2022年《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》中指出在加強既有建筑節能綠色改造方面，要開展既有居住建筑節能改造[4]；2023年《住房城鄉建設部關于扎實有序推進城市更新工作的通知》中明確提出要統籌推動既有建筑更新改造等城市更新工作[5]。城市化進程加速建筑全過程碳排放，建筑行業脫碳任務緊迫。國家對既有建筑改造工作極為重視，在健康、智能、綠色和安全等方面制定了更高標準，綠色化改造發展目標深入人心，努力讓群眾住上好房子、暖房子的愿望更為迫切。

2" 既有建筑圍護結構改造的意義

既有建筑圍護結構改造是構建健康智能、綠色節能、安全舒適生活格局的重要步驟，符合讓人民群眾住上“好房子”“暖房子”的目標，有利于推動綠色城市建設，凝聚著深遠宏大的現實意義與社會意義。

2.1" 改善人居環境的需求——推進生態文明建設

深度貫徹人與自然和諧共處的發展原則，全力推動生態文明建設，大力創造物質財富和精神財富的同時，聚焦綠色低碳產品，提高人民的生活品質。通過對既有建筑圍護結構進行改造，提高建筑的保溫隔熱性能，可以降低建筑能耗，提高室內環境性能及用戶舒適度，改善嚴寒地區人居環境，讓人民群眾安居，不斷增強人民群眾的獲得感、幸福感和安全感[6]。

2.2" 綠色低碳發展的需求——“雙碳”目標

伴隨著綠色低碳理念不斷深入人心，建筑領域節能減排工作勢在必行。我國的建筑節能標準在不斷提高，受限于當時的建造技術、建筑材料、節能標準等條件，間接造成大部分既有建筑高能耗，不能滿足規范要求。因此，對既有建筑進行節能改造是政策所向，民之所需，是順利實現“雙碳”目標的必由之路。

2.3" 適應城市建設模式的需求——城市更新

加強既有建筑節能綠色改造是“十四五”時期建筑節能與綠色建筑發展的重點任務之一，既有建筑改造是城市更新的重要內容[7]。城市更新既是民生工程，也是發展工程，通過對城市更新，可以促進地方經濟發展，激活建筑行業，完善基礎設施，改善人居環境，讓人民群眾住上“好房子”“暖房子”，提高百姓生活質量。

3" 既有建筑圍護結構改造策略

本文從既有建筑圍護結構改造的原則和嚴寒地區既有建筑圍護結構節能改造的措施2方面進行論述，希望對嚴寒地區既有建筑圍護結構改造提供借鑒。

3.1" 改造原則

3.1.1" 經濟適用性原則

對既有建筑進行改造，要充分堅持經濟適用性原則，既要提高舒適度，還要努力實現建筑全生命周期降碳節能的目標，同時還需要高度重視群眾意愿，實現從“拆、改、留”到“留、改、拆”理念上的轉變，最大程度地避免對原有建筑結構的破壞，降低對環境的負面影響，堅持以保護為主的城市有機更新方式，尊重用戶體驗感。

3.1.2" 低碳可持續性原則

既有建筑改造要堅持低碳可持續性原則。以能源節約為前提，以改善人居環境為目的。全面深化健康智能、綠色節能、安全舒適的理念，以全面提升建筑的適用性、實用性、經濟性和舒適性為首要任務，持續推進建筑行業向綠色、節能、低碳的方向發展，堅持完善建筑節能改造全過程管理細節，聚焦綠色低碳高性能建筑材料，以創新促發展，堅持以科學的方法降碳節能。

3.1.3" 因地制宜性原則

嚴寒地區地域廣袤，地形地貌差異較大，不同區域建筑特色鮮明，改造前期應對建筑物及周圍環境進行細致調研，制定經濟合理、綠色健康、低碳節能的改造方案。因此，既有建筑改造需要遵循因地制宜性原則，充分考慮地域性差異，針對不同地區的建筑、不同時代的建筑、不同類型的建筑、不同功能的建筑進行深度剖析，鼓勵采用適度超前的節能設計標準，協同建筑技術、建設安全、建筑品質和建設效率等因素，統籌做好維護特色建筑形象與傳承歷史文脈等工作[8]。

3.2" 嚴寒地區既有建筑圍護結構節能改造措施

氣候因素是影響建筑能耗的重要因素之一，嚴寒地區冬夏溫差大，冬季氣溫低，漫長寒冷，特殊的氣候條件對建筑圍護結構的性能要求更加嚴苛，在不改變建筑內部系統設備的前提下，對既有建筑圍護結構進行節能改造，提升建筑整體性能，兼具經濟性和高效性[9]。

3.2.1" 外墻節能改造

1）選用適宜的外墻改造工程做法。經調研，嚴寒地區既有建筑，多數建筑存在外墻沒有做保溫、保溫層厚度不夠、保溫層脫落和外飾面損毀嚴重等情況，導致建筑保溫性較差，降低建筑美感。對外墻進行改造迫在眉睫。

外墻外保溫。外墻外保溫系統是指采用合適的固定方式將保溫材料粘貼固定在建筑外墻外側的工程做法，是目前應用最廣泛的外墻改造的保溫做法。其優點在于：①施工過程對建筑內部影響小。②有效保護建筑主體結構，避免建筑內部墻體表面出現結露和發霉問題[10]。③保溫效果好，保溫材料將建筑圍合起來，對建筑形成整體式保溫效果。外墻外保溫的缺點主要體現在：①對保溫材料的性能要求較嚴苛，特別是保溫材料的耐候性和耐久性[11]。②對施工技術要求高，施工難度較大[12]。

外墻內保溫。外墻內保溫是指在外墻結構的內表面做保溫層。優點在于：①施工簡單，造價較低，施工技術成熟。②對保溫材料的性能要求不高[13]。墻外內保溫的缺點主要體現在：①易出現冷橋，造成熱損耗[14]。②不利于對建筑外圍護結構的保護，易產生結露甚至霉變問題。③占用建筑室內有效使用面積，二次裝修或增設吊掛設施都會對保溫層造成破壞，不易修復。

2）選用低導熱系數材料。選用適宜的保溫材料是外墻節能改造中至關重要的環節，應選擇導熱系數小保溫性能好、吸水率低、耐候性強和經濟適用的保溫材料，常用的保溫材料有EPS板、XPS板、PUR板和硬泡PUR現場噴涂等。

3）設計要點。①對外墻外露（出挑）構件、變形縫等部位進行保溫處理，優先采用斷橋錨栓，降低熱損失，避免結露以及霉變問題的產生。②保溫層和門窗相交處要進行保溫和防水設計，必要時可采用膨脹密封條止水。③外墻外保溫系統應滿足防火安全要求，進行防火設計，采用適宜的防火構造措施，確保安全[15]。

3.2.2" 屋面節能改造

保溫工程與防水工程是屋面節能改造的重點，保溫與防水彼此影響。屋面保溫問題表現在屋面結構導熱系數大、防護效果不佳、穿屋面結構和女兒墻泛水處易出現熱橋等。屋面防水問題集中體現在防水層出現不同程度老化現象、泛水處開裂滲水等。針對以上問題，提出如下屋面節能改造措施。

1）拆舊換新——提升屋面整體性能。當原屋面存在使用年久，保溫性能差，漏水嚴重，嚴重影響正常生產生活使用等情況，應清除原有屋面保護層、保溫層及防水層，鋪設新屋面[16]。可采用倒置式或傳統的正置式屋面做法，倒置式屋面與正置式屋面相比，最大的優勢在于可以很好地保護防水層，倒置式屋面的構造做法中保溫層在防水層之上，保溫防水性能好，可以避免內部結露，構造簡單，施工技術成熟，比較適合嚴寒地區的氣候特點。

2）修漏補縫——改善屋面保溫性能。當原屋面使用年限較短，承載力和安全性均符合要求，防水層保持較好，這種情況就不需要大拆大改，對屋面采取修漏補縫的改造方式對局部進行改造維護，提升屋面整體保溫性能。也可采用保溫防水一體化的聚氨酯屋面做法，在不破壞原有屋面情況下，現場噴涂硬泡聚氨酯，會在屋面形成連續的構造層次，在一定厚度的硬泡聚氨酯上鋪設保護層或面層。 保溫防水一體化的聚氨酯屋面做法與傳統屋面構造做法相比，最大的優點是將保溫與防水2個構造層次合并為一個完整的系統，形成無縫且連續的屋面層次，其抗滲性能和保溫性能更加優越。現場噴涂施工要求溫度在10 ℃以上[17]。

3.2.3" 外窗節能改造

門窗是建筑圍護結構保溫的薄弱環節，對外窗進行節能改造需要重點關注外窗的傳熱系數和氣密性。

1）更換節能型外窗。當原有外窗變形嚴重、保溫性能極差，沒有修復利用價值時，可以考慮更換節能型外窗，使用節能型外窗是降低圍護結構熱損失的有效方法。

窗用型材的選用至關重要。市面上窗框品種多樣、類型繁多，其中，斷橋鋁材、塑料型材因其節能效果優異，性價比高，應用廣泛。普通玻璃的熱阻值很小，為了提高外窗的保溫效果，玻璃通常選用中空玻璃、鍍膜LOW-E玻璃等[18]。

2）對窗戶進行密封處理。門窗的氣密性是指在門窗關閉狀態下，阻止空氣滲透的能力。提高窗戶氣密性，會減少建筑的熱量損失。針對這種情況可以對窗戶進行密封處理，選用不同的材料，改善外窗的氣密性。①窗框的四邊與墻體之間的縫隙。通常使用聚氨酯發泡對窗框的四邊與墻體之間的空隙進行填充[19]。②玻璃和窗框之間的密封。采用密封條對玻璃與窗框之間進行密封，提高窗戶的水密性、氣密性和保溫性。密封膠條需要滿足耐候性、耐久性、彈性等性能要求。

3）增設附加窗提高外窗整體性能。若原有外窗現狀保持完好，通過維護能夠達到適用、經濟、堅固和美觀的目標時，無須拆除原有外窗，可以采用增設附加窗的方法。

4" 既有建筑圍護結構改造的可持續性評價

既有建筑圍護結構改造的可持續性評價標準涉及多個方面，包括節能效率、環境影響、經濟性、社會文化適應性以及建筑功能和室內環境質量的提升。節能效率是衡量改造是否達到減少能耗、提高能源利用效率的關鍵指標，通常通過比較改造前后的建筑能耗來評估。環境影響評價則關注改造過程中使用的材料、技術對生態環境的短期和長期影響，以及對溫室氣體排放的減少程度。經濟性不僅考慮初期投資成本和運維成本，還包括成本回收期和經濟效益的長期預測。社會文化適應性強調改造方案需符合當地的社會文化特征，滿足居民的接受度和使用習慣。提升建筑功能和室內環境質量指改造應增強建筑的使用性能和居住舒適度，例如改善室內空氣質量和提供良好的光照條件。可持續性評價應全面考量改造策略在經濟、環境和社會3個維度上的綜合表現，確保既有建筑改造能在長遠發展中持續產生正面效益[20]。

5" 結束語

通過對嚴寒地區既有建筑圍護結構進行節能改造，能夠有效降低建筑能耗，改善人居環境。本文以嚴寒地區既有建筑為研究對象，從嚴寒地區既有建筑圍護結構節能改造的背景出發，探討了改造的意義，明確了改造的原則，建構了改造的路徑，提出了改造的策略。明確了低碳設計理念在嚴寒地區既有建筑圍護結構節能改造中的應用，助力嚴寒地區建筑行業良性發展，早日實現“雙碳”目標。

參考文獻：

[1] 王麗穎，李晨洋，費穎田.嚴寒地區既有建筑外窗節能改造技術研究[J].長春工程學院學報，2022，23（5）：84-88.

[2] 張廷冬.嚴寒地區既有公共建筑屋面改造評價研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2018.

[3] 李志文.市政管網工程中巖土勘察分析[J].工程建設與設計，2023（23）：97-100.

[4] 楊凡，唐賢鞏.國有林場旅游開發利用策略探究[J].現代園藝，2024（4）：198-200.

[5] 李博，胡超.綜放工作面小角度調斜技術研究與應用[J].能源與節能，2024（2）：220-225.

[6] 邵峰，史平陽，辛武唐，等.工業化背景下中國地下空間發展及特征研究[J].地下空間與工程學報，2023（增刊2）：501-509，518.

[7] 徐晨起，冉雨橋.人與時空的對話，城與記憶的重逢[J].建筑與文化，2020（3）：244-245.

[8] 任春旺.基于物理模型的圖像去霧方法研究[D].重慶：重慶郵電大學，2021.

[9] 楊一達.“一帶一路”倡議與加快區域經濟發展探析[J].現代經濟信息，2018（23）：464.

[10] 張作鵬.NiCoCrAlY/Ni-ZrO2復合熱障涂層抗高溫氧化性能研究[J].熱加工工藝，2017（6）：168-171.

[11] 郭曉峰.土木工程建筑施工技術與創新策略[J].散裝水泥，2022（4）：99-101.

[12] 趙妍，李想，徐晨起.建筑用Al-6.0Mg-xSi合金的鑄態組織與力學性能[J].熱加工工藝，2022（24）：37-40.

[13] 徐建文.圓介入公共景觀空間設計中的應用研究[J].藝術市場，2023（6）：84-85.

[14] 侯冠群，來劍斌，李靜，等.成土時間對黃河三角洲植物及微生物演替的影響[J].生態學報，2022，42（21）：8839-8859.

[15] 孫揚，韓宛汝.供水水質監測智慧實驗室建設研究與設計[J].科技與創新，2023（22）：49-52.

[16] 陳繼.CuSnTi-xGa復合釬料性能及釬焊金剛石的機理研究[D].合肥：安徽工業大學，2022.

[17] 王立恩，劉虎沉.基于模糊集和COPRAS的改進FMEA方法[J].模糊系統與數學，2017（3）：69-78.

[18] 黃泰元，李伯驥，樊艷金，等.從磷酸鹽礦石硫酸浸出液中萃取鈧的試驗研究[J].濕法冶金，2015（2）：117-119.

[19] 陸樂.直流充電樁PFC和DC-DC電路功率開關管開路故障診斷研究[D].天津：河北工業大學，2023.

[20] 崔鵬飛.高架曲線梁橋整體失穩破壞與對策[D].鄭州：華北水利水電大學，2023.