既存建筑節能改造的設計要點

孫偉通

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

隨著社會經濟的發展，建筑節能標準也在逐步提高。早前節能率30%的標準已經滿足不了社會發展的需要,目前大多節能標準是按50%,甚至是60%來制定的。因此，歷來不符合新節能標準的大量的既存建筑絕大部分屬于高耗能建筑，按照國家近年頒發的文件通知要求，迫切需要進行節能改造。

既存建筑的節能工作改造做為一個系統工程，每項工作環環相扣，應采取正確的工作方法才能合理地完成各項步驟。建筑設計人員在進行既存建筑墻體節能改造時，首先要依據既存建筑使用功能特點、舊有墻體構造特點和節能標準，參考當地的節能墻體構造圖集，確定合理的改造方案。

首先應當通過統計既存建筑年耗電量及建筑面積，初步計算出既存建筑能耗指標以及與國際建筑節能標準的差距，并通過分項檢測，診斷出建筑圍護結構熱工性能與缺陷，從而找出各部分的節能問題。

接下來確定改造方案，其建筑設計方面的工作有∶

1）確定既存建筑圍護結構能耗指標。通過查閱原始建筑圖紙，計算出既存建筑圍護結構的傳熱系數、體形系數等規定性指標。

2）確定指標差值。根據計算結果，確定既存建筑各項指標與國際或地方建筑節能設計標準中規定的各項指標的差值。

3）確定節能措施。根據差值，確定要彌補或超出該差值時應采取的節能措施。

以上工作做完后,就是節能改造方案的確定、審查、實施及檢測、驗收。做為建筑設計人員的工作主要在既存建筑節能改造的方案確定上，下面就加強既存建筑圍護結構保暖隔熱性能方面的基本工作，做較詳盡的敘述。

1 墻體

常用的復合材料節能墻體根據絕熱材料在墻體中的位置,主要分為內保溫和外保溫兩種形式，其優缺點如下∶

1）外墻內保溫∶保溫材料在結構墻體內側的保溫做法。在外墻內表面貼巖棉或聚苯板，再貼石膏板抹飾面材料，或貼預制保溫板。外墻內保溫成本較低、施工簡單，但是與外保溫相比容易產生冷橋，且占用室內面積，尤其是施工時影響住戶正常生活、工作等，因此在改造工程中不宜廣泛采用。

2）外墻外保溫∶將保溫材料復合在結構墻體外側。這種做法適用范圍廣，保溫效果好，能夠避免冷橋，不占用室內面積，而且在室外施工，對居民室內生活起居干擾較少，還可以利用保溫材料做出各種裝飾線腳，豐富美化外立面。外墻外保溫是目前我國建筑外墻保溫的主要技術措施，已經形成較為完善的技術體系。

既存建筑外墻體的情況比較復雜，必須在對墻面情況進行勘查的基礎上，做好墻體外保溫節能改造施工前的準備工作∶提醒敦促施工單位對原墻面上由于凍害、析鹽或侵蝕所產生的損害予以修復,油漬應進行清洗，損壞的磚或砌塊應更換；墻面的缺損和空洞應填補密實;墻面上疏松的砂漿應清除；不平的表面應事先抹平；墻外側管道、線路應拆除，在可能的條件下，宜改為地下管道或暗線；原有窗臺宜接出加寬，窗臺下宜設滴水槽；腳手架宜采用與墻面分離的雙排腳手架。

外墻外保溫工程容易出現的問題有保護層開裂和瓷磚空鼓開裂，雨水通過裂縫滲透等。為此，對材料的質量、構造做法、設計施工等諸多因素都應妥善處理，避免給改造工程留下安全隱患。

2 地面

地面可分為直接接觸土壤的地面和不直接接觸土壤的地板。地板又包括接觸室外空氣的地板和不采暖地下室上部的地板,以及底層架空的地板等。對于既存建筑中的地板，如其傳熱系數不符合節能標準要求，則應采取保溫措施。對于既存建筑中直接接觸土壤的地面，是否要做節能改造，一個較為簡單的判定方法是∶調查在采暖季或是雨季該樓地面是否產生過結露現象，有結露現象，則必須進行節能改造。

3 屋面

屋面的節能技術比較豐富，有實體材料層保溫屋面、架空式屋面、種植屋面、蓄水屋面等。需根據屋面結構層能承受的荷載情況,結合屋面功能、造型要求等確定合理的改造方案。

1）實體材料層保溫屋面。實體材料層保溫屋面構造形式簡單，施工方便，故較常被采用。平屋面做法按照保溫層與防水層的相對位置，分為正置式和倒置式兩種。倒置式保溫屋面使防水層得到充分保護，對于提高防水層使用年限、降低屋頂滲漏幾率非常有利，尤其適用于原屋面保溫性能較好、防水層不需要重做的改造工程。但倒置式屋面由于防水層設在保溫層之下，如雨水滲入保溫層，會大大降低保溫效果。所以規范對構造做法和保溫材料的選擇有嚴格規定,通常采用的保溫材料為擠塑聚苯板、現場發泡聚氨酯等吸水率低、耐候性好的材料。

改造時，首先要依據節能標準和既存建筑屋面構造，確定要增加的保溫隔熱層厚度以及是否保留原有防水層。如原有防水層近期翻修過，防水可靠，可直接在其上做倒置式屋面。或者原防水層雖未經過翻新，但質量尚好，表面平整，可考慮在上面加鋪新型防水層，再做倒置式屋面。如經判定防水層已經老化，屋面有滲漏情況則應翻修，鏟除原油氈等防水層，重新做保溫盒防水處理。

2）架空式屋面。保留原有屋面，在其上增加一層架空式屋面，可以有效改善建筑頂層室內熱環境，有利于建筑節能。根據架空層高度，架空式屋面分為兩種∶一種是空氣間層高度200 mm左右的以通風隔熱為主的通風屋面；另一種是由于屋面造型需要，空間較高或局部空間較高的架空屋面。

常見做法為采用1∶0.5∶10的水泥石灰膏砂漿砌筑115 mm×115 mm×180 mm磚墩,縱橫中距宜保持為500 mm，磚墩應落在相應的承重墻上，并將預制鋼筋混凝土架空板臥在磚墩上。鋪設架空板前，在原屋面上應鋪放保溫材料，其厚度根據熱工計算而定。鋪設架空板后，應采用砂漿勾縫，板上做找坡層、找平層及防水層。

3）種植屋面。屋頂綠化是提高屋頂房間熱舒適度的有效辦法。若既存建筑屋面荷載允許，在建筑屋面上“蓄土種植”是非常有效的節能措施，且美化了環境。其基本原理是，在屋頂上種植植物，利用植物的光合作用，將熱能轉化為生物能；利用植物葉面的蒸騰作用增加蒸發散熱量，降低屋頂的綜合室外溫度；同時，利用植物培植基質材料的熱阻與熱惰性,降低內表面平均溫度與溫度振幅，最后達到隔熱的目的。

種植屋面是一種生態型的節能屋面，具有調節小氣候、凈化空氣、美化環境的功效。這種措施在我國南方地區應用比較廣，作為北方的鄭州地區由于雨水少,而種植屋面對于植物耐旱性要求較高，因而日常管理工作量相對較大，未能大面積推廣。

4）蓄水屋面。蓄水屋面利用水的蒸發和流動及時將熱量帶走，減緩了整個屋面的溫度變化；另外由于在屋面上蓄上一定厚度的水，增大了整個屋頂的熱阻和熱惰性,降低了屋面內表面的最高溫度。蓄水屋面一般在混凝土剛性防水層上蓄水，對混凝土的防滲性能有較高的要求。

4 門窗

相對于墻體和屋面，門窗的絕熱性能最差。門與窗，兩者的熱工性能有許多相似性。但由于建筑外窗要求其有良好的透光性,且數量較建筑外門多，因此建筑外窗的節能改造尤為重要。在我國不同氣候區，窗戶的節能重點不同。南方夏季時間長，窗戶的節能重點側重在夏季防熱上,兼顧冬季保溫；北方則側重點在冬季保溫，一部分地區需要兼顧夏季防熱。窗戶的節能技術通常包括以下幾個方面∶

1）利用空氣間層增加窗戶傳熱阻。空氣的熱導系數很低，是天然免費的絕緣材料。雙層窗、單框雙玻窗或中空玻璃窗等節能窗戶就是利用了空氣間層的作用。要注意的是空氣間層的厚度越大傳熱阻越大，單身增大到一定程度后，傳熱阻的增大率就很小了。空氣間層的厚度一般不超過20 mm。

2）加強窗框的傳熱阻。窗框材料的導熱系數和窗框的構造方式決定了窗框的傳熱阻大小。既存建筑窗戶的節能改造，應注意這方面的比較分析。從節能角度考慮，窗框應選擇導熱系數小的材料，同時窗框構造應有“斷熱”處理技術。

3）減少窗戶的空氣滲透量。減少窗戶的空氣滲透量就是加強窗戶的氣密性。既存建筑門窗多數密封性差，由于構造和施工的缺陷，窗框與窗扇之間以及窗框與墻體之間存在間隙，形成冬季冷風滲透，影響保溫效果。因而對于繼續使用的窗戶進行氣密性的改造是不可缺少的，原窗框與墻體之間縫隙的處理，宜采用高效保溫氣密材料加彈性密封膠封堵，其中空腹鋼窗和木窗宜采用性能好的橡塑密封條來改善氣密性。

4）改善玻璃部分的保溫性能。改善玻璃部分的保溫性能也是行之有效的節能措施之一。把原有窗戶全部更換成節能型窗如中空玻璃窗，能在提高保溫隔熱性能的同時，起到隔聲降噪的作用。此外還可從提高玻璃自身的隔熱品質入手,采用吸熱玻璃、熱反射玻璃、Low-E玻璃、著色玻璃燈新型節能玻璃,或使用玻璃隔熱貼膜技術等,但價格相對較高,選擇時要綜合比較實施技術、投資和改造效果之間的平衡。

5）控制窗墻面積比。由于窗戶的傳熱系數通常都大于實體墻體的傳熱系數，因此窗墻面積比越大越不利于節能。無論是公共建筑還是居住建筑節能設計的標準中，都對窗墻面積比作了規定。進行建筑節能改造時，應根據節能要求、建筑氣候條件、朝向等因素確定合理的窗墻面積比。

[1]王文明,李勇.既存建筑節能改造分析及對策[J].建筑與環境,2012(2).

[2]劉冰,夏飛.淺談建筑的節能改造[J].科技風,2010(12).

[3]張利娟,等.談村鎮既有建筑節能改造的方案優選[J].低溫建筑技術,2012(11).

[4]JGJ 129-2000,既有采暖居住建筑節能改造技術規程[S].

[5]JGJ 26-95,民用建筑節能設計標準（采暖居住建筑部分）[S].