浅谈寒冷地区既有居住建筑围护结构节能改造策略

武 欣 史建平 刘俊岩

（1.河北工业大学，天津300530；2.河北建筑工程学院，河北 张家口075000）

0 引 言

建筑作为人类生活的基本聚居空间，要维持良好的生活环境，需要耗费大量的能源.所以，建筑业作为用能大户，对能源的节约责无旁贷.随着各国经济的发展、工业化程度和人民生活水平的提高，建筑能耗所占比重将越来越大.我国每年增加新建房屋面积约20亿m2，2007年初建设部公布的对30个省市抽样检查的数字显示：建设项目在设计阶段执行节能标准的为95.7%，施工阶段执行节能标准的为53.8%.按照目前的发展趋势，到2020年我国建筑能耗将达到10.9亿吨标准煤，约为2000年建筑能耗的3倍.

随着我国经济建设的高速发展和人民生活水平的不断提高，大量房屋的兴建、供暖范围的日益扩大、空调建筑迅速增加，建筑的能耗比重还在不断增加，建筑能耗的增长速度大大超过能源生产增长的速度.能源的供需矛盾日益尖锐，已成为制约我国经济发展的重要因素.与新建建筑相比，既有建筑总是占绝大多数，能耗要高得多，节能潜力大.只有既有建筑节能改造取得成效，全国建筑能耗才能大幅度降下来.

1 既有居住建筑现状

我国现有房屋建筑数量巨大，发展迅速，但全国各气候区2000-2004年按节能标准设计的项目为58.53%，按节能标准建造的项目为23.25%.截至到2007年底，我国城乡既有建筑约400多亿m2，其中95%属于高能耗建筑，约有1／3需要进行节能改造.这样势必造成大量能耗高的建筑.而且，节能标准执行以前的大量既有居住建筑耗能更大.这就要求我们不仅要抓好节能建筑的建设，既有建筑节能改造也迫在眉睫.既有建筑节能改造是发展我国建筑业和节能事业的重要一环.

既有建筑存在着保温隔热性和气密性差、供热系统热效率低下等问题.如果放任这种高耗能建筑持续发展下去，未来几十年里，这些既有建筑将无节制地消耗大量能源，能源生产势必难以长期支撑此种浪费型需求，从而不得不组织大规模的旧房节能改造工作.由此可见，我国应及早开展对既有建筑的节能改造，否则，非节能建筑的数量越积越多，对节能改造的经济支出也会越来越多，难以承受，大气环境也将越来越差.因此，对既有建筑进行节能改造，已成为我国当前紧迫的、必须尽快解决的重大问题.

2 既有居住建筑围护结构节能改造技术策略

良好的围护结构热工性能是既有居住建筑节能的关键.以前的住宅大多数外墙、屋面、外窗等部位的热工性能没有达到现在节能设计标准的要求，改善建筑物围护结构热工特性主要是靠增大外墙热阻、提高窗户和屋面的保温隔热能力等途径来实现.

2.1 墙体节能改造技术策略

从建筑传热耗热量的构成来看，外墙所占比例最大，对于高层住宅来说，墙体散发的热量比例更大，必须对围护结构的墙体保温设计给予足够的重视，所以改善墙体的保温性能是建筑节能采取的主要措施.而且，既有采暖居住建筑墙体传热系数大，对墙体进行节能改造具有很大潜力.对于墙体主体部位节能改造是在原有的承重层上增加一层保温层，即形成复合墙体构造.复合墙体有外保温、内保温和夹芯保温三种结构形式.

寒冷地区冬季室内外温差较大，从传热的角度，采用外保温墙体从整体上是合理的；对包贴形式研究发现，外保温做法综合技术及经济效益要优越.同时，外保温墙体的设计、施工等技术都有比较成熟的经验，有许多国内外的经验可以借鉴.并且，采用外保温方式对旧房进行节能改造，其最大的优点就是无需临时搬迁，不影响居民的内部活动和正常生活.因此，寒冷地区既有住宅外墙应优先选取外保温复合墙体的构造做法.即对既有建筑的外饰面做必要的处理后，粘贴保温层，然后再做外饰面层.

建筑的山墙部位，门窗洞口的面积小，实体墙面所占面积的比例较大，墙体增设保温层对整体节能改造效果比较明显.同时，山墙部位附属构件少，对墙体节能改造的实施提供了方便.为了减少端部住户耗热量大幅度的增加，提高节能改造的效果，在既有建筑节能改造时，山墙的传热系数设计的要小些，即采用同一种保温材料时，山墙的保温层厚度要大些.

另外采用保温装饰一体化材料外挂的做法对于大量需要进行节能改造的建筑意义非凡，可以减少节能改造的施工工序、干作业施工、缩短施工工期、空气间层增加热阻、对于饰面工程的质量将有根本性改观、降低综合造价等.所以，对于既有采暖建筑墙体的节能改造工程，发展装饰和保温一体化材料极其必要，尤其对于墙体需要增加的保温层厚度比较大的情况或者温差变化比较大的地区.

图1 干挂保温装饰一体化材料示意图

保温装饰一体化材料的产品可以是块材，也可以是板材.在墙体中的应用，可以采用直接粘贴的方式，也可以采用干挂的方式.采用干挂安装保温装饰一体化材料，减少工序，方便施工；在热工方面，由于干挂安装保温装饰一体化材料增加了空气间层，在墙体达到相同热阻的情况下，可以减少保温层厚度，降低建筑造价.所以，干挂安装保温装饰一体化材料对既有建筑节能改造更为有利.图1为干挂安装保温装饰一体化材料墙体示意图.

此外，在既有采暖居住建筑的节能改造中，还需要对“热桥”和窗洞口四周墙体等热工性能薄弱部分的节能改造给予足够的重视，只有采取相应的保温措施，才能保证围护结构的正常热工状况和整个房间的正常使用.

2.2 屋顶的节能改造技术策略

屋顶具有良好的保温隔热能力，不仅可以降低建筑的能耗，而且对于顶层住户的热环境的舒适性起着重要的作用.屋顶在建筑的能耗中虽然所占比例不大，但屋顶附属构件少，便于进行节能改造，所以屋顶也是既有采暖居住建筑节能改造的重点.严寒和寒冷地区，屋顶保温的主要措施是采用保温材料作为保温层，增大屋顶的热阻.所以寒冷地区既有采暖居住建筑节能改造可以在原屋顶上增设保温层，可以改造成“倒置屋面”或普通屋面的平屋顶，也可以改造成坡屋顶.

综合各种保温材料的节能效果和经济性分析评价，寒冷地区住宅屋顶的保温材料宜选用聚苯乙烯泡沫塑料板、挤塑板、水泥聚苯板、岩棉等轻质高效保温隔热材料.

2.2.1 改造为平屋顶的节能改造技术

既有居住建筑节能改造后仍然采用平屋顶形式时，保温层可放在结构层的外侧（外保温），也可放在结构层的内侧（内保温）.屋顶内外保温与墙体内外保温的优缺点类似.但屋顶受太阳辐射的影响较大，夏季室内气温易高于室外气温.尤其夏季屋顶采用内、外保温做法，屋顶构造的各层次温度变化明显不同.内保温做法的屋顶，盛夏时，钢筋混凝土屋顶板的温度变化值在一天之内可高达30℃，而采用外保温做法，温度的变化值仅为4℃左右.为了减少钢筋混凝土板产生热应力，减少“烘烤”现象，对于寒冷地区住宅，当采用平屋顶时，保温层要设在结构层的外侧.

2.2.2 改造为坡屋顶的节能改造技术

考虑坡屋顶排水顺畅，容易解决屋顶防水问题；尤其采用复合彩色压型钢板，提高了工业化程度，加快了施工速度；坡屋顶在造型上较美观，属于“第五立面”的精心打造，丰富了城市建筑的形象；改善了建筑顶层的热工条件，避免了夏天热辐射之苦，降低了建筑能耗等，许多城市住宅要求平屋顶改为坡屋顶.所以，对于既有居住建筑的屋顶节能改造，可以结合“平改坡”工程进行.

目前，坡屋顶结构设计一般有以下几种做法：钢筋混凝土屋面板水平布置加彩色压型钢板形成斜坡、斜的钢筋混凝土屋面板外挂平瓦加吊顶、斜的钢筋混凝土屋面板外挂瓦加水平钢筋混凝土顶棚板.

2.3 门窗的节能改造技术策略

窗户的热损失主要包括通过窗户传热耗热和通过窗户的空气渗透耗热.窗户的节能应从改善窗户保温性能，减少窗户冷风渗透和控制窗墙面积比三方面着手来提高.对于既有居住建筑来说，窗墙面积比已经确定，难以改变，所以窗户的节能改造可以从另外两方面着手.所以一方面可以更换成保温性能好的门窗，如塑钢双玻窗、断桥铝合金窗，也可以增加窗户的层数，形成双层或三层窗；同时采用节能型玻璃，例如中空玻璃、Low-E玻璃.另一方面加强窗户的密闭性能，减少冷风渗透.目前，许多居民自行更换窗户，为居住建筑节能改造创造条件.入户门可以改造成自动关闭保温防盗门，或者增加门斗减少冷风渗透，降低能耗.

3 结 语

既有住宅建筑节能改造工作的顺利进行，将实现建筑的有机更新，这样，不仅能使居民的居住环境和生活质量有所提高，还能使建筑向可持续方向发展，只有通过全社会的共同努力推广、实现节能改造技术，使既有住宅建筑达到节能目标，社会才会有更好的发展，整个建筑市场才能稳定、繁荣、健康的发展.

［1］董海荣，祁少明，孙晓璐.寒冷地区既有居住建筑墙体节能改造技术研究.工业建筑，2009

［2］杜晓辉，高辉，耿昆仑.天津地区高层住宅围护结构优化方案设计，住宅科技，2007

［3］董海荣，闫增峰，刘加平.屋顶“平改坡”后节能问题分析.低温建筑技术，2003