既有建筑節能改造方案的綠色化優化研究

1前言

隨著社會經濟的快速發展，建筑能耗問題日益突出，既有建筑的高能耗狀況已成為制約建筑業可持續發展的重要因素。建筑節能作為一項重要的國家戰略，其中既有建筑節能改造工程是實現節能減排目標的關鍵措施。既有建筑存在保溫隔熱性能差、能源利用效率低等問題，亟需通過科學合理的技術措施進行改造。目前，國內外對既有建筑節能改造已開展了大量研究，在保溫材料、施工工藝等方面取得了顯著進展。然而，如何建立完整的節能改造技術體系，實現改造效果的最優化，仍需要進行深人探討，對既有建筑節能改造技術進行系統研究具有重要的理論意義和實踐價值。

2既有建筑節能改造工程實施體系

2.1建筑節能改造技術標準規范

國家及地方建筑節能標準體系由設計標準、工程建設標準、材料標準和驗收標準四個層面構成。設計標準重點規定了不同氣候區建筑圍護結構的傳熱系數限值、氣密性指標、遮陽系數等熱工參數要求。工程建設標準對節能工程施工的工藝流程、質量要求和技術措施進行了規范。材料標準明確規定了保溫材料的導熱系數、密度、燃燒性能、抗壓強度等技術指標及檢測方法。驗收標準則對工程質量檢驗評定方法、檢驗批劃分和驗收程序等作出詳細規定。各項標準之間相互銜接配套，共同構成完整的技術標準體系[。在標準實施過程中，需結合工程實際情況，合理確定圍護結構熱工性能指標，選用符合要求的保溫材料和施工工藝，建立完善的質量保證體系。針對不同地區氣候特點和建筑類型，標準規范對建筑圍護結構節能改造提出了差異化要求。對于嚴寒和寒冷地區，重點強調建筑圍護結構的保溫性能；對于夏熱冬冷地區，則同時注重保溫和隔熱性能的協調。從材料選用到施工工藝，從構造做法到驗收標準，都有明確的技術規定。嚴格的標準執行是確保改造工程質量和效果的重要保障，對推動建筑節能工作具有重要意義。

2.2節能改造工程實施流程

工程實施應遵循\"調查評估-方案設計－施工準備-工程施工-竣工驗收\"的基本流程。前期調查評估階段需對建筑結構安全性、圍護結構熱工性能、設備系統運行狀況等進行全面檢測和評估，為制定改造方案提供依據。方案設計階段應綜合考慮技術可行性、經濟合理性、施工條件等因素，選擇最優改造技術路線。施工準備階段重點做好施工組織設計，合理安排施工順序，制定質量控制措施，落實材料、設備和人員配置。工程施工階段應嚴格執行施工規范和質量標準，做好技術交底和過程控制，確保施工質量。施工過程中需加強現場管理和監督檢查，做好施工記錄，及時發現和解決問題。竣工驗收階段應對改造工程質量和節能效果進行全面檢測評估。對于改造工程中遇到的特殊問題，應組織專家論證，制定專項施工方案。在施工過程中，應重點關注材料進場驗收、施工工藝控制、施工質量檢驗等關鍵環節。材料進場時應對其品種、規格、性能指標等進行嚴格檢查，確保符合設計和規范要求。施工工藝控制應重點把握工序銜接、施工工藝參數、構造做法等技術要點。整個實施過程應建立健全質量管理制度，落實各方責任，確保改造目標的實現。規范化的工程流程是確保改造效果的重要保障。

3既有建筑外墻保溫系統設計

3.1外墻保溫材料選用

外墻保溫材料的選用應以導熱系數、密度、燃燒性能和抗壓強度等技術指標作為評價依據。常用的保溫材料包括模塑聚苯板、擠塑聚苯板、巖棉板、礦棉板等。模塑聚苯板因其導熱系數低 （0.039-0.041W/m?K） 施工便捷而廣泛應用，但需特別注重防火要求。擠塑聚苯板具有優異的保溫性能和抗壓強度，導熱系數可達 0.030-0.032W/m?K 適用于地下室外墻和屋面保溫。巖棉板和礦棉板屬于無機保溫材料，具有A級防火性能，密度范圍在100-150kg/m³ ，在高層建筑外墻保溫中得到廣泛應用。材料選用時應充分考慮建筑物高度、使用功能、氣候條件等因素，確保材料性能指標滿足設計要求。如圖1所示，外墻外保溫系統由基層墻體、粘結層、保溫層等構成，保溫材料的厚度應通過熱工計算確定，保證圍護結構的傳熱系數符合節能標準規定。

3.2保溫構造體系設計

保溫構造體系設計應遵循\"安全可靠、構造合理、施工便捷\"的原則，確保保溫系統的整體性和耐久性。外墻保溫系統主要由基層墻體、粘結砂漿、保溫層、抗裂砂漿、玻璃纖維網格布和面層構成。基層墻體表面應平整、清潔、干燥，粘結砂漿的抗壓強度不低于 15MPa 。保溫層應采用通縫處理，板縫寬度控制在 2mm 以內。錨固件的設置應考慮風荷載作用，四角和板縫處必須加設錨固件，錨固件的抗拉承載力應通過計算確定。抗裂砂漿層厚度不應小于 5mm ，玻璃纖維網格布應采用搭接方式鋪設，搭接寬度不小于 100mm 。面層應選用耐候性好、防水性能優異的材料，確保系統的整體防護性能。

3.3相變蓄熱技術集成

相變蓄熱技術通過在保溫系統中集成相變材料（PCM），提高墻體蓄熱能力，實現建筑物溫度的主動調節。如圖2所示，相變蓄熱系統在傳統外墻保溫系統基礎上增加了相變材料層。常用的相變材料包括石蠟類、脂肪酸類等有機物，相變溫度范圍為 18-26^°C 。相變材料通過微膠囊化處理后與建筑材料復合，可采用直接摻人或獨立層狀構造的方式應用。相變材料的用量應通過熱工計算確定，一般控制在墻體重量的 3%-5% 。在相變溫度點附近，材料可實現大量潛熱儲存和釋放，有效降低室內溫度波動，減少空調能耗。為保證系統的長期穩定性，相變材料應具有良好的化學穩定性和熱穩定性，使用壽命應不低于15年。

3.4保溫系統節能效率

保溫系統節能效率的評價指標包括傳熱系數、熱阻、節能率等。外墻傳熱系數應滿足《建筑節能設計標準》的要求，在嚴寒和寒冷地區不應大于 0.5W/（m²?K） 系統的整體熱阻應通過各功能層的導熱系數和厚度計算確定，保溫層的熱阻應占系統總熱阻的 70% 以上。系統的實際節能效果與保溫材料性能、構造設計和施工質量密切相關實踐表明，采用性能可靠的保溫材料，結合合理的構造設計，外墻節能率可達 50%-65% 。相變蓄熱技術的應用可使節能效率進一步提高 10%-15% 。保溫系統運行過程中應注意墻體內部冷凝和外部滲水等問題，防止影響系統的保溫效果和使用壽命。當選用新型保溫材料或采用創新性構造設計時，應進行專門的熱工性能驗證，確保系統的節能效果。

4既有建筑節能施工技術措施

4.1外墻保溫系統施工

外墻外保溫系統施工要嚴格按照技術規范進行。如圖3所示，系統構造主要包括基層墻體、粘結砂漿層、保溫板、抗裂層和面層，各層厚度和施工工藝要求必須嚴格控制。施工前應對基層墻體進行清理處理，墻體表面的空鼓、裂縫等缺陷應修補平整，確保基層平整度偏差不大于 5mm_? 施工環境溫度應保持在 5% 以上，相對濕度不大于 85% ，避免雨雪天氣施工。按圖3中所標注的施工要求，粘結砂漿采用點框法涂抹，邊框寬度不小于50mm ，中間設置3-4個粘結點，粘結面積率不小于50% 。保溫板應采用橫向鋪貼，錯縫搭接，板縫寬度控制在 2mm 以內。錨固件應在粘結砂漿終凝后24小時安裝，深入基層墻體不小于 25mm ，每平方米設置不少于8個錨固件。抗裂層由抗裂砂漿和玻纖網格布構成，網格布搭接寬度不小于 100mm 。面層應待抗裂層達到足夠強度后施工，采用分格縫設計，縫寬不小于 12mm 。施工質量控制應重點關注材料性能指標、工藝參數和施工環境條件，定期進行實測實量，對于轉角、門窗洞口等特殊部位應制定專項施工方案。

4.2屋面防水保溫施工

屋面防水保溫工程質量直接影響建筑使用功能，施工前應清除原有屋面破損防水層和空鼓部分，基層含水率不超過 9% 。找平層采用1：3水泥砂漿，厚度不小于20mm ，表面平整度偏差控制在 3mm 以內。防水層可采用卷材或涂料防水，卷材防水層應采用滿粘法施工，搭接寬度不小于 100mm ，接縫應采用熱熔工藝處理。防水層施工完成后應進行24小時蓄水試驗，確保無滲漏現象。保溫層在防水層驗收合格后施工，采用聚氨酯噴涂或保溫板粘貼方式，厚度通過熱工計算確定，一般不小于50mm 。保溫層表面設置防水保護層，可采用細石混凝土或聚合物水泥砂槳，厚度不小于 30mm 。屋面檐口、檐溝、天窗等細部構造處應采用加強防水措施，確保系統整體防水性能。施工完成后應及時做好成品保護，防正機械損壞和施工污染。

4.3結構加固與改造

結構加固改造工程應確保結構安全性和整體性，承重墻體加固可采用植筋加固、混凝土面層加固或鋼筋網片加固等方式。植筋加固選用HRB400級鋼筋，植筋深度不小于 200mm ，采用環氧樹脂粘結劑灌注，植筋角度宜為 45^° 。混凝土面層加固厚度不小于 60mm ，鋼筋網片采用雙層布置，保護層厚度不小于 25mm ，混凝土強度等級不應低于原結構。樓板加固可采用上部加層或下部粘貼鋼板等方式，加固設計應考慮恒載增加和結構整體性影響。屋面結構改造應進行荷載驗算，新增荷載應控制在原結構承載能力范圍內。施工過程應采取臨時支撐措施，嚴格控制施工工序，避免對原有結構造成不利影響。加固材料性能應滿足設計要求，施工前應進行配合比試驗，確定合理的施工工藝。

4.4施工質量驗收標準

施工質量驗收程序和標準應嚴格執行規范要求，外墻外保溫工程主控項目包括保溫材料性能、粘結強度、錨固力等。保溫材料進場時應對導熱系數、密度、燃燒性能等指標進行復驗，粘結強度不小于 0.15MPa ，錨固力不小于 0.6kN 。防水保溫工程驗收重點是防水層密實度和搭接質量，蓄水試驗24小時無滲漏。保溫層平整度偏差應控制在 3mm/2m 以內，表面無裂縫、空鼓和脫落現象。結構加固工程驗收包括植筋質量、鋼筋保護層厚度、混凝土強度等內容。驗收過程應采用實測方法，對關鍵技術指標進行現場檢測。各分項工程施工過程應詳細記錄，形成完整的質量驗收資料。重點檢查隱蔽工程和關鍵部位施工質量，發現問題應及時整改，確保工程施工質量符合設計和規范要求。

5工程節能改造效果評價

5.1熱工性能測試分析

圍護結構熱工性能測試分析通過現場檢測和數據分析進行評價。測試內容主要包括外墻傳熱系數、門窗氣密性、屋面保溫性能等指標。外墻傳熱系數測試采用熱流計法，測試點布置應避開熱橋部位，每個朝向不少于3個測點。嚴寒和寒冷地區建筑外墻傳熱系數應小于0.5W/（m²?K） ，夏熱冬冷地區不大于 1.0W/（m²?K） 。門窗氣密性等級應達到4級以上，嚴寒地區滲透量應小于1.5m3/（m?h） 屋面傳熱系數應小于 0.45W/（m²?K） ，且內表面不應出現結露現象。節能改造后建筑物能耗水平應比改造前降低 30% 以上。測試數據應進行標準化處理，消除氣象條件和使用工況的影響。改造后圍護結構的保溫隔熱性能應滿足現行建筑節能設計標準的要求，確保建筑物使用舒適性。改造效果評價應結合建筑物所在氣候區特點，采用科學合理的評價方法。

5.2工程經濟效益評估

工程經濟效益評估應綜合考慮節能改造投資成本和運行收益。評估指標包括投資回收期、凈現值、投資收益率等。改造工程投資成本主要包括材料費用、人工費用、機械費用和管理費用，其中材料費用約占總投資的60% 。工程造價應根據工程量和市場價格進行測算，嚴寒和寒冷地區外墻外保溫系統造價約為200-300元 /m²"，屋面防水保溫系統造價約為150-250元 /m²"。運行收益主要體現在供暖和空調能耗的降低，年節能率可達 40% -50% 。投資回收期一般為4-6年，與建筑物類型、氣候條件和能源價格密切相關。改造工程還具有改善室內熱環境、延長建筑使用壽命、提升建筑品質等社會效益。經濟效益評估應采用動態分析方法，考慮能源價格變動、設備維護等因素的影響。通過技術經濟分析，合理確定改造方案，實現投資效益最大化。

5結語

既有建筑節能改造工程是一項系統工程，涉及多個技術環節和管理要素。通過建立完整的工程實施體系，采用科學的外墻保溫系統設計方法，應用先進的施工技術措施，可有效提升建筑物的節能效果。外墻保溫材料的合理選用和相變蓄熱技術的集成應用，為提高建筑物保溫隔熱性能提供了有效途徑。規范的施工工藝和嚴格的質量控制，是確保節能改造效果的重要保障。實踐表明，采用合理的節能改造技術措施，不僅可以顯著降低建筑能耗，還能創造可觀的經濟效益，對推動建筑業綠色可持續發展具有重要作用。今后，應進一步加強節能改造新技術、新材料的研發應用，不斷提升改造工程的整體效益。

參考文獻

[1]劉曉君.既有建筑綠色節能改造市場治理關鍵路徑：主體動力驅動機制探索——《既有建筑節能改造市場動力機制》《既有建筑綠色節能改造業主內源動力形成與發展機制》《既有建筑綠色節能改造多元主體動力轉移、演化與耦合機制研究》書評[J].再生資源與循環經濟，2024，17（11）：51-52.

[2]周子翔，栗崇.既有建筑外墻面綠色化改造實踐探討[J]磚瓦，2024，（01）：82-84.

[3]劉如兵，李存錢.既有建筑綠色化改造中的增量成本優化研究[J].建筑經濟，2023，44（11）：45-48.

[4]金振興.既有建筑綠色改造主導主體動力演化機理與路徑優化研究[D].天津城建大學，2023.

[5]杜鵬暉，郭漢丁，杜壯，等.國外既有建筑綠色改造市場培育機制優化與實踐對策研究綜述[J].再生資源與循環經濟，2022，15（08）：3-7.