寒地旧工业建筑围护结构节能改造技术探索

吴伟东

（黑龙江省北龙交通工程有限公司）

寒地旧工业建筑围护结构节能改造技术探索

吴伟东

（黑龙江省北龙交通工程有限公司）

本着节能、经济和实用的原则，利用现阶段比较常用且节能效果明显的技术措施，针对旧工业建筑围护结构主要耗热部位墙体 门窗 屋面及地面提出相应的节能改造技术措施；从而达到节能的效果50%以上。

旧工业建筑；围护结构；节能改造技术

引言

节能是指加强用能管理，采取技术上可行，经济上合理以及环境和社会可以承受的措施[1]。老厂房冬季采暖耗煤量很大，造成的原因是围护结构的保温不良。因此提高围护结构的保温，可以大大减少燃煤的消耗，而且使工人在适宜温度下工作，提高工作效率，提高产品的加工质量。以往的改造是在满足基本采光要求的前提下，拆除大部分侧窗，并给于封堵，保留的窗改为双层窗，这种做法采光不理想，保温效果性能较差﹑能耗较高。所以需要探索新的改造措施，提高以往的不足。本文将针对典型老厂房围护结构各部位进行节能改造技术研究，力求节能、经济、实用的原则。

一、节能改造技术措施

随着节能工作的开展，近些年来从发达国家引进了一系列新型技术，比如屋面保温采用发泡聚苯乙烯﹑玻璃棉等保温材料；门窗保温采用LOW－E中空玻璃﹑填充惰性气体﹑暖边间隔技术等；外墙采用呼吸式幕墙等高科技手段达到自然通采光；高效保温隔热玻璃及智能遮阳调光装置控制能量平衡；建筑楼板﹑墙体辐射制冷或烘暖技术[2-5]等等，但是这些技术大多应用到公共建筑和民用建筑上，对于工业建筑尚未利用。为此，本文将对严寒地区典型老厂房围护结构改造的技术措施进行探讨,主要针对的是传热计算中耗热量较大的外墙、门窗、屋面和地面部分，目的是找到适合于老厂房的节能改造技术措施。

1、外墙

在同样的室内外温差条件下，建筑围护结构保温性能的好坏，直接影响到流出或流入室内热量的多少。从建筑传热耗热量的构成来看，外墙所占比例最大，必须对围护结构的墙体提高保温能力。提高墙体保温性能的关键在于增加热阻值，应选择质轻导热系数低的材料作为围护结构，针对不同类型的厂房外墙采取不同的改造措施。

一种情况是针对保护性建筑，采取的措施是保护性修复，保留的立面通过维护、清理和修补恢复原有风采。本文主要研究范围并不涉及此种情况。

另一种情况是可再生利用性建筑，利用原有外墙围护结构，在墙体上采用内保温或外保温措施，提高墙体的总热阻。此种情况为本文的主要研究对象。

可以采用将原有粘土砖墙,在其外侧或内侧采用节能保温材料EPS板或XPS板保温系统及现场喷涂泡沫聚氨酯等保温技术，他们都可以提高外墙的保温性能，既可以省大量重建费用，又可以大大提高墙体的保温效果 (见图 1，2)。

图1 EPS 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统

图2 XPS 挤塑聚笨薄抹灰外墙内保温系统

2、门窗

窗户虽然在外围护结构表面中占的比例不如墙体面积大,但窗户的传热系数远大于墙体的传热系数,是外立面上热传递最为活跃的部位，所以通过窗户的传热损失却有可能接近甚至有时会超过墙体。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。因此，窗户的节能不仅要改善窗户保温性能,增加窗户的热阻,而且还要减少冷风渗透和控制窗墙面积比。对于其热量的流失、能量的浪费，要从三个主要方面考虑如何减少热量的流失。第一，要从窗的结构设计考虑。第二，窗体散热大面积是玻璃，而不是窗框，玻璃占不同类型窗面积的 70%～90%；平板玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、低辐射镀膜玻璃﹑LOW－E玻璃(见图3)、吸热玻璃都具有节能效果[6]，只是程度不同而已。第三，窗框材料要节能；PVC和木质单框双层玻璃窗的传热系数可达 2.2～3.0w/m2·k,但木质门窗具有防火能力差﹑工业化程度低及易变形等缺点,钢窗的保温性能也不理想；因此，从保温性能方面优先选用PVC窗或塑钢窗及铝合金窗。

图3 LOW－E玻璃工作原理

具体的改造方案分别采用两种，一种情况针对保护性建筑，为提高保温性，保留原有外窗窗框，不破坏原有窗扇的材质划分，更换节能保温玻璃或在内侧加设一道窗。对外围护提高保温性能，保留原有外窗窗框，不破坏原有窗扇的材质，更换保温玻璃或在内侧加一层窗。也可在墙体外壁加一道透明玻璃幕墙。第二种情况再生利用型，建议将原有的钢窗或木窗更换成节能窗。

改善现有窗扇的保温性能有以下4个措施：

措施1：利用原有窗扇框，将原单层普通玻璃更换为双层隔热玻璃，这种方法操作简单快捷(图 4)。

图4 原窗框上更换双层保温玻璃[7]

措施2：在原有窗扇上增设隔热玻璃，尤其适用于木制窗框，改造造价低。在内侧窗框上附加隔热玻璃，用细木条缝边(图5 )。

措施3：在外窗的墙内侧增设第二道窗，装设隔热玻璃。第二道窗的材料可采用木制﹑铝制和铝塑等等，根据内部环境的具体要求来选择(图 6)。

图5 原窗框上加设隔热玻璃[7]

图6 外窗内侧增设第二道窗[7]

措施4：更换成新型节能窗。通过改造处理节能效果可以达到35%。

3、屋面

大量老厂房的屋顶普遍存在结构老化﹑保温能力差﹑采光通风不良等问题。改造的目的是增强屋顶的隔热性能。一般屋顶是建筑冬季的失热构件,屋顶作为蓄热体对室内温度波动起稳定作用,对于单层厂房,屋顶的散热量比例相对多层厂房较大，屋面的热损失约占整个围护结构热损失近30%,造成了大量的能耗。在不超过原有屋面高度的前提下，翻新屋顶可以解决上述问题。增大屋顶热阻的主要措施就是采用保温材料作为保温层。宜采用聚乙烯泡沫塑料板、挤塑性聚苯板、水泥聚苯板、岩棉等轻质高效保温隔热材料（见图7）。通过节能改造可以使屋面的传热系数减少,大大提高了保温效果。根据厂房屋面跨度大、荷载大的特点，不宜增加过多的荷载，所以尽量在构造技术上不增设过多的其它荷载。

图7 挤塑性聚苯板保温屋面

屋顶改造技术措施：

（1）屋架下设保温层，预设必要的防潮层，这种措施适合原有屋架的保留和加固。但要求保温材料性能较高，会导致屋架下部构造层庞大，室内层高有所下降。

（2）屋架间设保温层，当屋架构造的截面尺寸足够宽大时，将矿物纤维保温层设在屋架厚度之间，从而节省室内空间。

（3）屋架上设保温层，在原有屋架上设置保温层，屋架可以全部保留。此方式对室内影响不大，它的挑战在于整个屋面必须拆除，适合屋面全面翻新的建筑。

（4）原有的防水层进行修补，在原有屋面上增设一层憎水性保温材料，并作好面层。此做法适合原屋面材料可以持续利用的建筑。

4、地面

对于直接接触土壤的非周边地面，一般不需作保温处理， 对于直接接触土壤的周边地面（即从外墙内侧算起2.0m范围内的地面），应作保温处理，一般在地面面层下增铺适当厚度的板状保温材料，进一步提高地面的保温性能。

二、结论

综上所述，建新厂投资大、耗时长,难以跟上瞬息万变的市场需求，由于一栋建筑结构造价约占其总造价的1/3，改造比新建可省去主体结构所花费的大部分资金，同时，基地内原有的基础设施可继续利用。通过与原有建筑对比分析可以发现，节能改造后的厂房节煤率均在 50%以上，节能效果明显。

因此在原有厂房内进行改造就成为节约投资﹑提高效率的方式，这也是未来工业建筑技术改造的发展方向。

TU207

1674-3954（2011）03-0308-02