某地区住宅建筑节能现状分析与对策研究

张钦 王建国 祁飞

1 现状分析

某地区位于新疆南疆地区，按照GB 50176-93民用建筑热工设计规范分类，气候分区属于寒冷地区。该地区有一独立的建筑群落，始建于20世纪60年代，现存建筑物80%以上为二十世纪七八十年代建筑。其中住宅建筑约有32万m2，多为3层砖混结构。冬季供暖无城市管网可依托，由内部自行保障。该建筑群是一个相对独立的小城镇规模，冬季寒冷时间较长，供暖期一般为本年度10月下旬开始到下年度4月初结束，而夏季炎热时间相对较短，可不考虑夏季防热问题。因此冬季采暖是决定能耗高低的主要因素，分析研究该建筑的节能现状，关键是分析建筑围护结构的保温性能，也是探索节能改造对策的重点。

1.1 住宅建筑与能耗现状

该建筑群的供暖面积约为68万m2，住宅建筑约32万m2。其中除近几年新建的几栋住宅楼(面积不足2万m2)采取保温措施外，其余建筑均未有保温措施。

该建筑群采暖由设在中心区域的锅炉房提供，年取暖用煤约2.7万t。随着近年来新建建筑的不断增加，采暖用煤消耗不断增大。

1.2 围护结构现状

该地区的住宅建筑大多建于二十世纪七八十年代，外墙为370厚普通实心黏土砖，加内外抹灰和装饰;南北两侧均设封闭式凸阳台，阳台栏板为100轻质砌块墙，窗为单层钢窗;外窗为双层单玻钢窗，窗间距150 mm;屋顶为平屋面，未设保温层，近几年只对防水层和找平层进行了维修，结构为(自下而上)80 mm厚钢筋混凝土、30 mm厚水泥炉渣找坡层、20 mm厚细石混凝土找平层、4 mm厚自带保护层SBS防水层。经计算，外墙、外窗、屋面的传热系数分别为:0.65 W/(m2◦K)，3.00 W/(m2◦K)，2.20 W/(m2◦K)。而根据新疆地区第二阶段的节能要求，外墙、外窗、屋面的传热系数限值分别为0.60 W/(m2◦K)，2.70 W/(m2◦K)，0.55 W/(m2◦K)。因此目前建筑物围护结构的传热系数均大于其相应限值，不能满足节能标准要求，故应对围护结构进行节能改造。

2 节能改造对策

2.1 外墙改造

对既有建筑外墙的改造有外保温与内保温两种方法，但对于住宅建筑，内保温不仅减少了室内使用面积，而且施工不方便。而外保温具有优越性，外保温可以提高主体结构的耐久性;房间的热稳定性较好;可以避免墙体产生热桥;可以减少墙体内部结露的可能性;可以满足室内装修、悬挂物件等使用功能的要求。

因此，外墙改造选用外保温体系，外保温材料采用60厚EPS板，增加保温材料后，墙体从内向外依次为20 mm厚石灰砂浆面层、370 mm厚实心黏土砖砌体、60 mm厚EPS板、20 mm厚水泥砂浆面层，示意图见图1。

可计算出传热系数为0.54 W/(m2◦K)，小于传热系数限值0.60 W/(m2◦K)，满足节能要求。

2.2 外窗改造

建筑外窗是建筑围护结构的组成部分，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感部位，是墙体热损失的5倍～6倍。窗户的选用要考虑其气密性、窗框保温能力、玻璃保温能力等因素。

窗户的气密性。冷风渗透使得内部温度降低，在一定程度上对房间的采暖产生不利的影响;冷风渗透量与窗缝的长度成正比，减小窗缝长度也就能降低房间的耗热量。相对于推拉窗而言，平开窗的气密性要好很多。

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窗框的保温性能。通过窗框的热损失，在窗户的总损失中占有一定的比例，它主要取决于窗框材料的导热系数。木材或塑料窗框，其保温性能较好，热损失较少;而钢或铝合金窗框的热损失就较大。还应注意窗框与墙体之间的缝隙要用保温砂浆或泡沫塑料等填充密实。窗框不宜平墙体内表面装置，而应设在中间部位，以防止窗洞口周边内表面温度过低。

玻璃的保温能力。单层玻璃的热阻很小，在寒冷地区应采用双层窗甚至三层窗。也可在单层窗扇上安装双层玻璃，两层玻璃之间形成封闭空气层，从而加大了玻璃部分的热阻。

根据以上分析，从经济、使用、施工方便的角度考虑，窗框宜选用塑钢窗，玻璃选用中空玻璃。因此选用单框中空玻璃塑钢平开窗代替原双层单玻钢窗，窗玻璃、间隔层气体及厚度为5 mm+12 mm+5 mm。其传热系数为2.41 W/(m2◦K)，小于2.7 W/(m2◦K)的传热系数限值。

此外，在窗户上设置保温窗帘也是减少冬天热损失的一种有效方法，既能起到保温作用，造价也不高。

2.3 屋面改造

对于多层建筑而言，屋顶在整个围护结构中所占的比例较小，因此通过它的热损失也较小，但对于顶层住户而言，屋顶的保温性能对顶层室内的热环境影响显著。有关数据统计表明，在冬季顶层室内温度要比其他层低3℃～4℃，夏季则要热4℃～5℃，所以对屋顶的保温要给予足够的重视。

在寒冷地区，屋顶保温的主要措施是采用保温材料作为保温层，增大屋顶热阻。常用的保温材料有聚苯乙烯泡沫塑料板(EPS板)、水泥聚苯板、岩棉等轻质高效保温隔热材料。此外，对屋面进行“平改坡”改造，则是解决问题的一种更好的办法，不仅能够解决保温问题，还可以解决漏水与夏季隔热问题。但是“平改坡”改造较复杂，造价高，改造周期长。

因此，从该地区的实际情况从发，屋面改造选用增加80 mm厚EPS板的办法。经计算改造后屋顶的传热系数为 0.49 W/(m2◦K)，小于0.55 W/(m2◦K)的限值，满足保温要求。

2.4 其他部位的改造

在围护结构中，除外墙、外窗、屋顶的改造外，容易疏忽的是一些局部的改造，这些部位如果不做好处理，容易形成“热桥”，使室内相应部位结露，增大热损失。在改造过程中，这些部位都要做相应的保温处理，才能使整体的保温效果达到理想的水平。

3 结语

根据理论计算的结果，经改造后的建筑围护结构能满足节能50%的要求，但实际效果如何还与很多因素有关，诸如供暖设备的效率，施工质量等。尤其是施工质量直接影响到改造后围护结构的传热系数能否达到设计值。比如在外墙保温施工中，要求墙体基层表面应清洁，无油污等附着物;聚苯板在粘贴时提倡使用满粘法，竖缝应逐行错开;保温板面应平整，相邻聚苯板粘贴时不应出现通缝等等。

目前，该地区的节能改造工作刚刚起步，在实施过程中还会遇到很多问题和困难，但是只要按照总体规划，逐步展开路子走下去，先改造住宅建筑，再改造公共建筑，建筑节能改造工作一定会取得实效，也会在一定程度缓解该地区能源消耗大的矛盾。

[1] GB 50176-93，民用建筑热工设计规范[S].

[2] JGJ 26-95，民用建筑节能设计标准[S].

[3] XJJ 034-2006，公共建筑节能设计标准新疆维吾尔自治区实施细则[S].

[4] 柳孝图.建筑物理[M].北京:中国建筑工业出版社，2000:65-70.

[5] 贾 磊.谈节能建筑的设计[J].山西建筑，2009，35(4):259-260.