嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造策略

摘" 要：“雙碳”目標(biāo)為建筑行業(yè)指明發(fā)展方向，建筑領(lǐng)域積極參與綠色降碳行動，努力實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型目標(biāo)，符合可持續(xù)發(fā)展的宏偉愿景。既有建筑改造工作是城市更新的重要內(nèi)容，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造可以提升建筑空間品質(zhì)，是補(bǔ)短板、促協(xié)同、惠民生的重要環(huán)節(jié)。該文從嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的背景出發(fā)，探討改造的意義，明確改造的原則，建構(gòu)改造的路徑，提出改造的策略。

關(guān)鍵詞：“雙碳”目標(biāo)；嚴(yán)寒地區(qū)；既有建筑；圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造；保溫性

中圖分類號：V445" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）33-0132-04

Abstract： The \"Double Carbon\" Goalsrepresented the development direction for the construction industry. The construction industry actively participates in green carbon reduction actions and strives to achieve green transformation goals， which is in line with the grand vision of sustainable development. Existing building renovation work is an important part of urban renewal. Energy-saving renovation of the envelope structure can improve the quality of building space and is an important link to make up for shortcomings， promote collaboration， and benefit people's livelihood. Based on the background of energy-saving renovation of existing building envelopes in severe cold areas， this paper discusses the significance of renovation， clarifies the principles of renovation， constructs renovation paths， and proposes renovation strategies.

Keywords： \"Double Carbon\" Goals; severe cold area; existing building; enclosure reconstruction; thermal insulation

“雙碳”目標(biāo)為建筑行業(yè)指明了發(fā)展方向，在構(gòu)建碳減排體系過程中，建筑行業(yè)應(yīng)積極參與綠色降碳行動，努力實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型目標(biāo)，積極構(gòu)建建筑行業(yè)良性發(fā)展新格局，早日實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型，符合可持續(xù)發(fā)展的宏偉愿景。嚴(yán)寒地區(qū)冬季漫長而寒冷，冬夏溫差大，人們對房屋的保溫性和熱舒適性要求高。然而，多數(shù)既有建筑建設(shè)時間相對久遠(yuǎn)，建筑技術(shù)相對落后，普遍存在熱舒適性差、能耗高、不夠節(jié)能等問題。因此，對既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造，是提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能改善建筑室內(nèi)熱舒適性的重要途徑，是降低建筑能耗特別是供暖能耗的重要手段，是順利實(shí)現(xiàn)建筑綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵步驟。

1" 嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造的背景

1.1" 既有建筑存量多

近20年，我國城鎮(zhèn)化率不斷提升，城市建設(shè)經(jīng)歷了快速發(fā)展階段，大中小城市中均進(jìn)行著不同程度的土地開發(fā)建設(shè)，以房地產(chǎn)為代表的建筑領(lǐng)域逐漸由增量時代轉(zhuǎn)向存量時代。我國既有建筑保有量巨大，其中城市更新和既有建筑改造已成為萬億級別市場，截止到2025年，我國計(jì)劃完成既有建筑節(jié)能改造面積超3.5億m2 [1]。數(shù)據(jù)表明，我國既有建筑改造有著廣闊的發(fā)展前景。

1.2" 既有建筑存在的問題

1.2.1" 建筑老舊舒適性差

由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)，部分既有建筑建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，使用功能相對落后。普遍存在重建設(shè)，輕維護(hù)的問題，如屋面破損、保溫層失效、外墻無保溫隔熱層，飾面脫落、外窗熱工性能差、氣密性差和外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱橋嚴(yán)重等。既有建筑已不能很好地滿足使用要求，無法滿足適老化、無障礙化需求，大部分既有建筑舒適性較差。

1.2.2" 能耗高

大量既有建筑能耗高，無節(jié)能措施或節(jié)能措施標(biāo)準(zhǔn)較低，整體環(huán)境差，部分設(shè)施缺失。據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2020年我國建筑與建造能耗總量為22.7億tce，占全國能源消費(fèi)總量比重為45.5%。2020年建筑與建造碳排放總量為50.8億tCO2，占全國碳排放的比重為50.9%[2]。

1.3" 國家對于既有建筑的政策引領(lǐng)

為確保建筑領(lǐng)域順利實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)，國家先后出臺一系列政策文件，如2021年《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》中明確指出應(yīng)大力發(fā)展綠色建筑，進(jìn)一步加強(qiáng)既有建筑節(jié)能改造[3]；2022年《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》中指出在加強(qiáng)既有建筑節(jié)能綠色改造方面，要開展既有居住建筑節(jié)能改造[4]；2023年《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于扎實(shí)有序推進(jìn)城市更新工作的通知》中明確提出要統(tǒng)籌推動既有建筑更新改造等城市更新工作[5]。城市化進(jìn)程加速建筑全過程碳排放，建筑行業(yè)脫碳任務(wù)緊迫。國家對既有建筑改造工作極為重視，在健康、智能、綠色和安全等方面制定了更高標(biāo)準(zhǔn)，綠色化改造發(fā)展目標(biāo)深入人心，努力讓群眾住上好房子、暖房子的愿望更為迫切。

2" 既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造的意義

既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造是構(gòu)建健康智能、綠色節(jié)能、安全舒適生活格局的重要步驟，符合讓人民群眾住上“好房子”“暖房子”的目標(biāo)，有利于推動綠色城市建設(shè)，凝聚著深遠(yuǎn)宏大的現(xiàn)實(shí)意義與社會意義。

2.1" 改善人居環(huán)境的需求——推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)

深度貫徹人與自然和諧共處的發(fā)展原則，全力推動生態(tài)文明建設(shè)，大力創(chuàng)造物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富的同時，聚焦綠色低碳產(chǎn)品，提高人民的生活品質(zhì)。通過對既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，提高建筑的保溫隔熱性能，可以降低建筑能耗，提高室內(nèi)環(huán)境性能及用戶舒適度，改善嚴(yán)寒地區(qū)人居環(huán)境，讓人民群眾安居，不斷增強(qiáng)人民群眾的獲得感、幸福感和安全感[6]。

2.2" 綠色低碳發(fā)展的需求——“雙碳”目標(biāo)

伴隨著綠色低碳理念不斷深入人心，建筑領(lǐng)域節(jié)能減排工作勢在必行。我國的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)在不斷提高，受限于當(dāng)時的建造技術(shù)、建筑材料、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)等條件，間接造成大部分既有建筑高能耗，不能滿足規(guī)范要求。因此，對既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造是政策所向，民之所需，是順利實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必由之路。

2.3" 適應(yīng)城市建設(shè)模式的需求——城市更新

加強(qiáng)既有建筑節(jié)能綠色改造是“十四五”時期建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)之一，既有建筑改造是城市更新的重要內(nèi)容[7]。城市更新既是民生工程，也是發(fā)展工程，通過對城市更新，可以促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，激活建筑行業(yè)，完善基礎(chǔ)設(shè)施，改善人居環(huán)境，讓人民群眾住上“好房子”“暖房子”，提高百姓生活質(zhì)量。

3" 既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造策略

本文從既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造的原則和嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的措施2方面進(jìn)行論述，希望對嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造提供借鑒。

3.1" 改造原則

3.1.1" 經(jīng)濟(jì)適用性原則

對既有建筑進(jìn)行改造，要充分堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)適用性原則，既要提高舒適度，還要努力實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期降碳節(jié)能的目標(biāo)，同時還需要高度重視群眾意愿，實(shí)現(xiàn)從“拆、改、留”到“留、改、拆”理念上的轉(zhuǎn)變，最大程度地避免對原有建筑結(jié)構(gòu)的破壞，降低對環(huán)境的負(fù)面影響，堅(jiān)持以保護(hù)為主的城市有機(jī)更新方式，尊重用戶體驗(yàn)感。

3.1.2" 低碳可持續(xù)性原則

既有建筑改造要堅(jiān)持低碳可持續(xù)性原則。以能源節(jié)約為前提，以改善人居環(huán)境為目的。全面深化健康智能、綠色節(jié)能、安全舒適的理念，以全面提升建筑的適用性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性為首要任務(wù)，持續(xù)推進(jìn)建筑行業(yè)向綠色、節(jié)能、低碳的方向發(fā)展，堅(jiān)持完善建筑節(jié)能改造全過程管理細(xì)節(jié)，聚焦綠色低碳高性能建筑材料，以創(chuàng)新促發(fā)展，堅(jiān)持以科學(xué)的方法降碳節(jié)能。

3.1.3" 因地制宜性原則

嚴(yán)寒地區(qū)地域廣袤，地形地貌差異較大，不同區(qū)域建筑特色鮮明，改造前期應(yīng)對建筑物及周圍環(huán)境進(jìn)行細(xì)致調(diào)研，制定經(jīng)濟(jì)合理、綠色健康、低碳節(jié)能的改造方案。因此，既有建筑改造需要遵循因地制宜性原則，充分考慮地域性差異，針對不同地區(qū)的建筑、不同時代的建筑、不同類型的建筑、不同功能的建筑進(jìn)行深度剖析，鼓勵采用適度超前的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)同建筑技術(shù)、建設(shè)安全、建筑品質(zhì)和建設(shè)效率等因素，統(tǒng)籌做好維護(hù)特色建筑形象與傳承歷史文脈等工作[8]。

3.2" 嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造措施

氣候因素是影響建筑能耗的重要因素之一，嚴(yán)寒地區(qū)冬夏溫差大，冬季氣溫低，漫長寒冷，特殊的氣候條件對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能要求更加嚴(yán)苛，在不改變建筑內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)備的前提下，對既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造，提升建筑整體性能，兼具經(jīng)濟(jì)性和高效性[9]。

3.2.1" 外墻節(jié)能改造

1）選用適宜的外墻改造工程做法。經(jīng)調(diào)研，嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑，多數(shù)建筑存在外墻沒有做保溫、保溫層厚度不夠、保溫層脫落和外飾面損毀嚴(yán)重等情況，導(dǎo)致建筑保溫性較差，降低建筑美感。對外墻進(jìn)行改造迫在眉睫。

外墻外保溫。外墻外保溫系統(tǒng)是指采用合適的固定方式將保溫材料粘貼固定在建筑外墻外側(cè)的工程做法，是目前應(yīng)用最廣泛的外墻改造的保溫做法。其優(yōu)點(diǎn)在于：①施工過程對建筑內(nèi)部影響小。②有效保護(hù)建筑主體結(jié)構(gòu)，避免建筑內(nèi)部墻體表面出現(xiàn)結(jié)露和發(fā)霉問題[10]。③保溫效果好，保溫材料將建筑圍合起來，對建筑形成整體式保溫效果。外墻外保溫的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①對保溫材料的性能要求較嚴(yán)苛，特別是保溫材料的耐候性和耐久性[11]。②對施工技術(shù)要求高，施工難度較大[12]。

外墻內(nèi)保溫。外墻內(nèi)保溫是指在外墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面做保溫層。優(yōu)點(diǎn)在于：①施工簡單，造價(jià)較低，施工技術(shù)成熟。②對保溫材料的性能要求不高[13]。墻外內(nèi)保溫的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①易出現(xiàn)冷橋，造成熱損耗[14]。②不利于對建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保護(hù)，易產(chǎn)生結(jié)露甚至霉變問題。③占用建筑室內(nèi)有效使用面積，二次裝修或增設(shè)吊掛設(shè)施都會對保溫層造成破壞，不易修復(fù)。

2）選用低導(dǎo)熱系數(shù)材料。選用適宜的保溫材料是外墻節(jié)能改造中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)小保溫性能好、吸水率低、耐候性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)適用的保溫材料，常用的保溫材料有EPS板、XPS板、PUR板和硬泡PUR現(xiàn)場噴涂等。

3）設(shè)計(jì)要點(diǎn)。①對外墻外露（出挑）構(gòu)件、變形縫等部位進(jìn)行保溫處理，優(yōu)先采用斷橋錨栓，降低熱損失，避免結(jié)露以及霉變問題的產(chǎn)生。②保溫層和門窗相交處要進(jìn)行保溫和防水設(shè)計(jì)，必要時可采用膨脹密封條止水。③外墻外保溫系統(tǒng)應(yīng)滿足防火安全要求，進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，采用適宜的防火構(gòu)造措施，確保安全[15]。

3.2.2" 屋面節(jié)能改造

保溫工程與防水工程是屋面節(jié)能改造的重點(diǎn)，保溫與防水彼此影響。屋面保溫問題表現(xiàn)在屋面結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)大、防護(hù)效果不佳、穿屋面結(jié)構(gòu)和女兒墻泛水處易出現(xiàn)熱橋等。屋面防水問題集中體現(xiàn)在防水層出現(xiàn)不同程度老化現(xiàn)象、泛水處開裂滲水等。針對以上問題，提出如下屋面節(jié)能改造措施。

1）拆舊換新——提升屋面整體性能。當(dāng)原屋面存在使用年久，保溫性能差，漏水嚴(yán)重，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)生活使用等情況，應(yīng)清除原有屋面保護(hù)層、保溫層及防水層，鋪設(shè)新屋面[16]。可采用倒置式或傳統(tǒng)的正置式屋面做法，倒置式屋面與正置式屋面相比，最大的優(yōu)勢在于可以很好地保護(hù)防水層，倒置式屋面的構(gòu)造做法中保溫層在防水層之上，保溫防水性能好，可以避免內(nèi)部結(jié)露，構(gòu)造簡單，施工技術(shù)成熟，比較適合嚴(yán)寒地區(qū)的氣候特點(diǎn)。

2）修漏補(bǔ)縫——改善屋面保溫性能。當(dāng)原屋面使用年限較短，承載力和安全性均符合要求，防水層保持較好，這種情況就不需要大拆大改，對屋面采取修漏補(bǔ)縫的改造方式對局部進(jìn)行改造維護(hù)，提升屋面整體保溫性能。也可采用保溫防水一體化的聚氨酯屋面做法，在不破壞原有屋面情況下，現(xiàn)場噴涂硬泡聚氨酯，會在屋面形成連續(xù)的構(gòu)造層次，在一定厚度的硬泡聚氨酯上鋪設(shè)保護(hù)層或面層。 保溫防水一體化的聚氨酯屋面做法與傳統(tǒng)屋面構(gòu)造做法相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是將保溫與防水2個構(gòu)造層次合并為一個完整的系統(tǒng)，形成無縫且連續(xù)的屋面層次，其抗?jié)B性能和保溫性能更加優(yōu)越。現(xiàn)場噴涂施工要求溫度在10 ℃以上[17]。

3.2.3" 外窗節(jié)能改造

門窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫的薄弱環(huán)節(jié)，對外窗進(jìn)行節(jié)能改造需要重點(diǎn)關(guān)注外窗的傳熱系數(shù)和氣密性。

1）更換節(jié)能型外窗。當(dāng)原有外窗變形嚴(yán)重、保溫性能極差，沒有修復(fù)利用價(jià)值時，可以考慮更換節(jié)能型外窗，使用節(jié)能型外窗是降低圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱損失的有效方法。

窗用型材的選用至關(guān)重要。市面上窗框品種多樣、類型繁多，其中，斷橋鋁材、塑料型材因其節(jié)能效果優(yōu)異，性價(jià)比高，應(yīng)用廣泛。普通玻璃的熱阻值很小，為了提高外窗的保溫效果，玻璃通常選用中空玻璃、鍍膜LOW-E玻璃等[18]。

2）對窗戶進(jìn)行密封處理。門窗的氣密性是指在門窗關(guān)閉狀態(tài)下，阻止空氣滲透的能力。提高窗戶氣密性，會減少建筑的熱量損失。針對這種情況可以對窗戶進(jìn)行密封處理，選用不同的材料，改善外窗的氣密性。①窗框的四邊與墻體之間的縫隙。通常使用聚氨酯發(fā)泡對窗框的四邊與墻體之間的空隙進(jìn)行填充[19]。②玻璃和窗框之間的密封。采用密封條對玻璃與窗框之間進(jìn)行密封，提高窗戶的水密性、氣密性和保溫性。密封膠條需要滿足耐候性、耐久性、彈性等性能要求。

3）增設(shè)附加窗提高外窗整體性能。若原有外窗現(xiàn)狀保持完好，通過維護(hù)能夠達(dá)到適用、經(jīng)濟(jì)、堅(jiān)固和美觀的目標(biāo)時，無須拆除原有外窗，可以采用增設(shè)附加窗的方法。

4" 既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造的可持續(xù)性評價(jià)

既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造的可持續(xù)性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)涉及多個方面，包括節(jié)能效率、環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)性、社會文化適應(yīng)性以及建筑功能和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的提升。節(jié)能效率是衡量改造是否達(dá)到減少能耗、提高能源利用效率的關(guān)鍵指標(biāo)，通常通過比較改造前后的建筑能耗來評估。環(huán)境影響評價(jià)則關(guān)注改造過程中使用的材料、技術(shù)對生態(tài)環(huán)境的短期和長期影響，以及對溫室氣體排放的減少程度。經(jīng)濟(jì)性不僅考慮初期投資成本和運(yùn)維成本，還包括成本回收期和經(jīng)濟(jì)效益的長期預(yù)測。社會文化適應(yīng)性強(qiáng)調(diào)改造方案需符合當(dāng)?shù)氐纳鐣幕卣?，滿足居民的接受度和使用習(xí)慣。提升建筑功能和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量指改造應(yīng)增強(qiáng)建筑的使用性能和居住舒適度，例如改善室內(nèi)空氣質(zhì)量和提供良好的光照條件?？沙掷m(xù)性評價(jià)應(yīng)全面考量改造策略在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會3個維度上的綜合表現(xiàn)，確保既有建筑改造能在長遠(yuǎn)發(fā)展中持續(xù)產(chǎn)生正面效益[20]。

5" 結(jié)束語

通過對嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造，能夠有效降低建筑能耗，改善人居環(huán)境。本文以嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑為研究對象，從嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的背景出發(fā)，探討了改造的意義，明確了改造的原則，建構(gòu)了改造的路徑，提出了改造的策略。明確了低碳設(shè)計(jì)理念在嚴(yán)寒地區(qū)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造中的應(yīng)用，助力嚴(yán)寒地區(qū)建筑行業(yè)良性發(fā)展，早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

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