寒冷地区既有建筑绿色节能改造的技术研究

胡新萍

山西工程技术学院

1 引言

在我国城市化进程不断发展过程中，建筑项目数量急剧的增长，建筑每年消耗的能源成爆发式增长状态，为有效节约能源，降低建筑能源消耗，把建筑打造成绿色节能发展体系，我国已将多种节能技术应用在建筑中，对节约能源、改善生态环境以及为人们提供便捷舒适的生活和工作环境，都发挥重要的作用。尤其是在寒冷地区，对既有建筑进行节能改造，实施绿色节能改造技术，既降低了建筑结构所消耗的能源，也有效提升了建筑结构的保温性能。

2 既有建筑现状分析

2.1 外围护结构方面

在我国北方采暖地区，基本都属于寒冷地区，随着我国城镇化进程加快，人民生活水平的提高，对生活品质及建筑物室内舒适度要求逐渐提升，因此寒冷地区冬季采暖面积和夏季空调用量随之提高，造成了建筑能耗总量持续快速增长的现象。在20世纪80年代所建造的建筑，墙体都由240实心黏土砖组成，建筑安装的窗户，使用的材料多为塑料和铝制品，而且都以单玻璃结构组成，这样的结构以及材料组成的窗户安装在建筑上，密封性能会随着长时间的使用不断降低。另外，许多公共建筑的窗户，未配有保温隔热装置，在高温的夏季和寒冷的冬季，都使公共建筑内的热量不断流失。受到传统的设计理念的影响，设计师更加追求建筑结构的美观性，未能将绿色节能融入设计中，致使窗户与墙面面积比，都会高于30%，无法体现出绿色节能特征。

2.2 外围护中窗户密封性

以某省为例，该省既有建筑总面积为7.5 亿平方米，民用建筑为5亿平方米。进入到夏季高温时期，人们在生活和工作中都会使用空调降低室内温度，在夏季电力企业会承受巨大的供电压力，而且空调产生的负荷，占整体供电负荷的40%以上。为降低空调产生的负荷，需要对窗户的密封性进行优化。对该省的既有民用建筑围护结构进行分析发现，若窗户的密封性较差，会使空调产生的能耗流失掉35%，而对公共建筑外围护结构进行分析时发现，空调产生的能耗流失要远远超过民用建筑。

3 窗的节能改造

3.1 外窗改造宜先行

笔者尝试对寒冷地区的居民建筑外窗进行改造，通过CHEC节能设计软件，对民用建筑围护结构能耗使用情况进行模拟分析，并在不同模拟环境下，如不同类型墙体、屋顶、外窗以及玻璃类型等，都借助CHEC 软件进行模拟计算，根据计算出的结果，设计出理想的外窗改造计划。根据计算结果可知，若窗墙比超过0.3时，此时建筑结构能耗会比原来少15%，若增加窗墙比，节能效果会更加明显。所以在对既有建筑进行节能改造时，在墙体南向朝阳方向，将原有的单层玻璃替换成双层中空玻璃，并在楼顶板、外墙增加保温材料。现阶段主要对既有建筑的门窗进行改造，可以获得明显的绿色节能效果。

3.2 改造的基本原则

对寒冷地区既有建筑进行改造时，应以当地环境作为参考标准，将建筑进行最小化改造的同时，既能控制改造成本，还能获得良好的改造效果，并且最基本的原则，是为人们提供舒适的生活和工作环境的前提下，最大程度减少能源的消耗。另外，在对既有建筑进行改造时，应保持建筑原有的结构以及装修样式，多以改造窗户为主要原则，将具有良好的密封性和保温性能的窗户，替换原有的窗户，以此获得满意的节能效果。

3.2.1 玻璃的选择

该省夏季和冬季的温度进行分析可知，在选择窗户的玻璃时，应以提升建筑的节能效果为依据，在不同地区选择不同节能性能的玻璃，根据建筑玻璃遮阳系数规定，采用着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃以及Low-E 玻璃等，都会在不同太阳光谱透过率曲线下出现不同的变化。该地区着色玻璃的遮阳系数，一般会在强光下保持在0.55～0.85 范围内，而阳光控制镀膜玻璃，遮阳系数会有所降低，将控制镀膜玻璃与着色玻璃组合成新型玻璃，会进一步降低遮阳系数。与上述两种玻璃性能相比，Low-E 中空玻璃具有良好的保温性能，而且遮阳系数稳定的维持在0.34～0.72范围内，符合GB 50189《公共建筑节能设计标准》要求，在该省的各个地区，可以将该玻璃作为改造技术，应用在既有建筑的窗户改造中。

3.2.2 配件的选择

选择具有节能性能的窗户五金配件，应围绕两个方面要求选择：第一，五金配件应具有良好的质量，在长期使用过程中，不会轻易发生老化、破碎等情况，以此保证窗户保持良好的密封性；第二，选择的五金配件应符合节能设计要求，在窗户的结构以及密封条发生变化时，五金配件依然可以发挥密封保温性能，而且不会因窗户结构的变化而变化。

3.2.3 正确的组装

正确组装门窗，可以保证门窗的抗风性、气密性以及隔音性等多种性能都能发挥出应有的作用。夏季为了避免暴雨等极端天气的出现，良好的门窗组装，既能阻隔雨水进入到建筑内，还能延长门窗的使用寿命，从而增强门窗的节能效果。

3.3 窗的隔热改造

3.3.1 遮阳的功效

寒冷地区对既有建筑进行绿色节能改造时，应以保温和隔热作为改造指标，根据季节的变换发挥窗户的保温和隔热作用。在冬季当室外温度低至-10℃左右时，此时窗户应可以阻隔外界低温的进入，同时还能阻止室内热量的流失。在高温季节时，窗户可以具有良好的遮阳效果，有效地阻止外界高温进入到室内。在寒冷地区对既有建筑进行节能改造，还应提升窗户的隔热性能，依据《公共建筑节能设计标准》，在对窗户隔热性能进行设计时，根据SC=玻璃遮阳系数×外遮阳系数可知，窗户的隔热性能应以此计算出的数值为标准，在无遮阳时SC=玻璃遮阳系数。结合既有建筑节能设计，在计算时通过DOE-2软件为建筑进行节能模拟计算，若对窗户的保温以及隔热系数进行变换，需要对窗户的遮阳系数进行考量，根据实际情况，应提升窗户的隔热性能，以此获得良好的节能效果。

3.3.2 遮阳的方式

现阶段采用的遮阳方式，通常分为两种，一种为室内遮阳，另一种为室外遮阳。选择室内遮阳方式，会采用镀膜窗帘进行遮阳。镀膜窗帘会为室内提供循环的热量，为人们在冬季提供必要的热量。而在夏季，镀膜窗帘会有效的阻隔阳光辐射产生的热量。但是，室内遮阳方式会阻挡阳光进入到室内，不利于人们的生活和工作，一般都会采用室外遮阳的方式，减少能源的消耗。

许多发达国家为建筑配置的室外遮阳设备，具有良好的遮阳、保温以及隔热性能，同时还能兼顾防盗功能，一般室外遮阳有铝质或者塑料制作成百叶形式，为用户提供节能服务。

为增强既有建筑的绿色节能改造效果，应重视选择的遮阳方式，一般将室外遮阳作为首选，根据寒冷地区季节对室内热环

境的影响，在冬季时室外遮阳应增加透光率，而在夏季时有效阻隔太阳辐射产生的热量，以此有效控制室内温度。

4 门窗节能改造的选用技术

4.1 拆换原窗改造

对既有建筑原有窗户进行拆换改造时，应遵守三个方面的原则：第一，原有钢制、木质以及铝合金材料窗户无法发挥节能功效时，将节能窗户安装到原有窗户的位置；第二，使用中空玻璃窗户替换原有的塑料窗户；第三，使用中空玻璃窗户替换铝合金窗户的同时，还应扩大窗户玻璃槽口。

4.2 加窗改造

在对既有建筑窗户进行加窗改造时，应遵循两方面原则：第一，根据加窗位置和加装方法，将单层或者中空窗户加装到原有完好的窗户上；第二，对玻璃幕墙进行改造时，可将隔热膜加贴在玻璃上。

5 建筑节能改造前后能耗及经济分析

对寒冷地区某既有建筑进行节能改造，分析改造前后能耗变化以及产生的经济效益可知，该建筑总面积为9545m2，外墙结构全部由240黏土实心砖组成，由于外墙有玻璃马赛克作为装饰面，空鼓率超过30%，而且该结构窗户全部使用塑料单玻璃。屋顶使用防水涂料，外墙采用珍珠岩作为保温材料。在改造时使用聚氨酯彩色防水替换珍珠岩材料，可以保证改造后既有建筑的保温隔热效果。在对门窗进行改造时，改造后传热系数降低超过50%，同时能耗降低超过32%。根据外墙结构以及门窗进行节能改造，所使用的资金以及节能效果，经过计算，建筑完成改造每年节约标煤为0.36t，按电费每平方米计算，一平方米可节约17.68元。

6 结语

综上所述，在对寒冷地区既有建筑进行绿色节能改造时，进行外窗改造时较为简单，但是需要改造人员掌握正确的改造技术，才能完成改造任务。另外，根据既有建筑的结构损坏程度、安全状况等进行综合分析，制定科学合理的改造计划，不仅要保证降低既有建筑的能耗，还能为人们生活和工作提供舒适的环境，同时最大限度地降低改造成本。我国现已实行《民用建筑能耗统计报表制度(试行)》，根据制度内容，我国在各个地区已加快既有建筑的绿色节能改造技术的推广，这样极大推动我国绿色节能建筑的发展和建设，从而为我国社会和经济可持续发展奠定坚实的基础。