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【摘 要】 建筑围护结构的能耗损失约占整个建筑物传热耗热量的39%，既有建筑受原结构设计风格及使用功能的制约，采取有效的节能改造技术措施，改善围护结构的热工性能，达到节能降耗的要求，本文对既有建筑节能改造应用提出具体措施。
【关键词】 既有建筑节能；外墙改造；屋面改造；门窗改造
【中图分类号】 TU832.12 【文献标识码】 C 【文章编号】 1727-5123（2012）01-090-02
我国是能耗大国其中建筑能耗占到全社会总能耗的39%左右，建筑能耗问题已成为全社会广泛关注的问题。建筑围护结构能耗作为建筑使用能耗的重要组成部分，其能耗损失约占整个建筑物传热耗热量的70%，因此，既有建筑节能改造应重点研究维护结构的节能改造。
既有建筑围护结构由于建造年代不同，结构形式多样，性能劣化程度不一，保温隔热性能普遍较差，此外，既有建筑受原结构设计风格及使用功能的制约，也使得改造设计方案比较难以统一。因此，如何采取有效的节能改造技术措施，改善围护结构的热工性能，达到节能降耗的要求，实现建筑领域的可持续发展，是一项难度很大的工作。
结合某试点建筑的节能改造，对现有的围护结构节能改造技术进行分析研究，总结出其优点应用于工程，取得了理想的节能效果。
1 试点工程情况
该建筑以某单位办公楼为例，建于1968年，建筑面积3000m2，砖混结构，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。整栋建筑分地上地下两部分，地上3层，层高3.6m，局部设有2个地下室。冬季采暖方式为集中供暖，夏季分体式空调供冷，采用自然通风方式。主要功能区包括办公室、实验室、阅览室等。
建筑外墙为370mm实心黏土砖墙；外窗采用普通PVC单玻推拉窗，屋面为坡屋面密置木屋架结构，其上为木扒板挂瓦，下为灰板条吊顶，中部空间设有通风口，据现场勘测，屋架结构外观完好，受力杆件及其连接部件无明显的腐朽和腐蚀现象。
2 节能改造可行性评价
试点建筑与1968年建成，已正常使用40年之久，达到了设计基准使用年限，按照有关规定，进行节能改造前，应通过勘察、验算、检测等技术手段对该工程的安全性能、耐久性能、热工缺陷状况等进行评估判定。在抗震方面，对地基基础、房屋外观和内在质量、结构体系、砖和砂浆的强度等级、整体性连接构造进行了现场检查鉴定，并通过主体结构承载力验算，其安全性能符合《建筑抗震设计规范》（GB50011_2001）和《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-1995）相关条款的要求。
耐久性方面，经现场检查，该办公楼外墙经数次粉刷，使用维护状况良好，建筑砂浆灰缝均匀饱满，未见明显风化、粉化、脱落现象，各种钢筋混凝土构件经历次维修加固，均无开裂、变形、钢筋锈蚀现象。
围护结构热工缺陷方面，红外热成像分析，该试点建筑外墙除少数部位存在小区域空鼓，需要修补处理外，其他部位不存在明显热桥及空鼓现象。综合以上情况，并结合国内外类似建筑的工程经验，推断该办公楼可继续使用35年以上无安全问题，具有节能改造价值。
3 围护结构节能改造方案
3.1 外墙节能改造。从保温隔热效果和有利于结构墙体稳定性两方面来看，外保温技术具有明显的优势，既有建筑外墙节能改造应首选外保温技术。目前，应用比较多的外保温主要有以下3种：①EPS薄抹灰外墙外保温系统；②胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统；③现场喷涂硬泡聚氨酯外墙外保温系统和复合保温板外墙外保温系统等。这3种外墙外保温系统施工方式由于是用传统的湿作业，应用在节能改造工程上，施工周期较长，施工效率较低。就目前国内外发展趋势来看，值得提倡的是工厂化生产的、保温层和保护层装饰面层形成整体的新型墙体材料，即复合保温板外墙外保温系统。该技术系统通过粘贴或锚固将复合保温板安装在建筑外墙上，既避免了湿作业又可以丰富墙面的装饰形式，把大面积保温墙体分解为小块面积保温墙体，解决了外保温墙体表面裂缝问题。非常适合于既有建筑外墙的节能改造。
通过比较分析，试点建筑在进行外墙节能改造时选用某建科院研制的一种新型的机械化生产的外墙外保温板做保温材料，该保温板的保温层为XPS板，厚度50mm，断面形式见图1，与现场湿作业施工方式相比，该保温系统突出特点是：机械化程度高，施工现场基本无湿作业，环境污染少，施工周期短，不拢民等。由于材料是工厂化生产，产品质量稳定，耐久性好。为保证试点建筑改造前后外观的一致性，黄河淤泥烧结面砖做饰面材料，保持了原建筑清水墙的风貌。
3.2 屋面节能改造措施。由于屋面结构形式的多样性，在改造时有多种技术方案可选择，归纳起来主要有以下5种方式：①正置式屋面保温；②倒置式屋面保温；③平改坡及加层保温；④架空平屋面保温；⑤坡屋面及吊顶层保温等多种形式。
在对试点建筑屋面进行节能改造时，由于不需要利用坡屋面和吊顶层构成的空间，据此屋面结构的实际状况，确定选择在灰板条吊顶的基层（下弦）木制杆件上铺设屋面保温板的方式。这种做法具有保温效果好、施工相对简单、对室内干扰小等优点。试点工程选用建科院研制的屋面保温板，其保温层为65mm厚XPS板，上面复合10mm厚聚合物砂浆，该保温板周边有凹凸楔口，在拼接时保温层间完全插接，消除了插接处热桥，板与板之间既相互固定又在水平方向有一定的伸缩能力，确保屋面保温系统受温度变化的影响而整体不开裂。
3.3 门窗节能改造措施。在既有建筑外围护结构中，门窗面积约占20～30%左右，能耗损失占建筑外围护结构热损失的40～50%，是影响室内热环境质量的主要因素之一，因此，既有建筑的门窗是节能改造的重点，建筑外窗的选择应以整窗的综合性能指标为准，考虑窗长期的技术、经济综合效果。PVC塑料窗的突出优点是保温性能和耐化学腐蚀性能好，并具有良好的气密性和隔声性能。但抗风压、水密性能低，遮光面积大，存在光热老化问题，防火性能较差。所以，塑料窗的适用范围应是低风压、少雨水、有腐蚀介质或潮湿环境的低层民用住宅建筑，采用隔热型材的铝合金中空玻璃窗突出优点是气密性能好、重量轻、强度高、刚性好、采光面较大、耐大气腐蚀性好、使用寿命长、具有良好装饰效果，适用于要求较高的公共建筑和高档民用住宅建筑。
为确保在满足节能要求的基础上具有更大的采光面积，试点建筑室内及楼梯间外窗节能改造时，选用铝合金隔热型材平开内倒式中空玻璃窗，传热系数K=2.8W/(m2.K)，安装时靠近墙体外侧，窗洞周边不用再粘贴保温材料。这种安装方式，能有效杜绝窗洞周边热桥的影响。楼宇入口门为岩棉保温安全门，传热系数K=2.0W/(m2.K)，并增设门斗，避免了冬季冷风的灌入。
3.4 其他细部节能改造。既有建筑中其他部位像外挑构件，地下室顶板，楼梯间隔墙，分户墙等，也属于围护结构的组成部分，这些部位虽小，但其热工性能的优劣对部分房间和部分楼层也有很大影响，因此，对这些部位的节能改造不能忽视。试点地下室在改造时采用预制复合保温板进行保温，由于取消了反手灰，不仅保证了施工质量，也极大地提高了施工效果。对于楼梯间隔墙，分户墙、外挑构件等部位在进行节能改造时抹相应厚度的胶粉颗粒保温砂浆。
简要小结，通过对目前既有建筑围护结构节能改造技术的分析研究和工程实践证明，围护结构节能改造时，应优选用施工周期短、基本干作业、不扰民的工厂化生产的成品保温板，尽量避免选用施工周期长、污染环境大的现场湿作业的保温技术; 对试点建筑维护结构通过节能改造，不仅面貌焕然一新，而且也取得了良好的保温隔热效果和可观的经济效益;经实验测试，改造后该建筑外墙平均传热系数为0.46W/(m2.K)，屋面平均传热系数为0.51W/(m2.K)，外窗平均传热系数为2.8W/(m2.K)。在非采暖情况下使冬季室内温度提高5～8℃，非空气调节情况下夏季室内温度降低了3～4℃，从而大大改善了室内工作环境和舒适度，降低了建筑使用能耗。经测试改造后围护结构节能率为47%，用于围护结构节能改造的资金投入为160元/m2，占目前同类建筑造价的不足10%，年节能收益为25元/m2左右，投资回收期不到6年，综合效益比较显著。
参考文献
1 涂逢祥.建筑节能.[M].北京.中国建筑工业出版社，2006
【关键词】 既有建筑节能；外墙改造；屋面改造；门窗改造
【中图分类号】 TU832.12 【文献标识码】 C 【文章编号】 1727-5123（2012）01-090-02
我国是能耗大国其中建筑能耗占到全社会总能耗的39%左右，建筑能耗问题已成为全社会广泛关注的问题。建筑围护结构能耗作为建筑使用能耗的重要组成部分，其能耗损失约占整个建筑物传热耗热量的70%，因此，既有建筑节能改造应重点研究维护结构的节能改造。
既有建筑围护结构由于建造年代不同，结构形式多样，性能劣化程度不一，保温隔热性能普遍较差，此外，既有建筑受原结构设计风格及使用功能的制约，也使得改造设计方案比较难以统一。因此，如何采取有效的节能改造技术措施，改善围护结构的热工性能，达到节能降耗的要求，实现建筑领域的可持续发展，是一项难度很大的工作。
结合某试点建筑的节能改造，对现有的围护结构节能改造技术进行分析研究，总结出其优点应用于工程，取得了理想的节能效果。
1 试点工程情况
该建筑以某单位办公楼为例，建于1968年，建筑面积3000m2，砖混结构，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。整栋建筑分地上地下两部分，地上3层，层高3.6m，局部设有2个地下室。冬季采暖方式为集中供暖，夏季分体式空调供冷，采用自然通风方式。主要功能区包括办公室、实验室、阅览室等。
建筑外墙为370mm实心黏土砖墙；外窗采用普通PVC单玻推拉窗，屋面为坡屋面密置木屋架结构，其上为木扒板挂瓦，下为灰板条吊顶，中部空间设有通风口，据现场勘测，屋架结构外观完好，受力杆件及其连接部件无明显的腐朽和腐蚀现象。
2 节能改造可行性评价
试点建筑与1968年建成，已正常使用40年之久，达到了设计基准使用年限，按照有关规定，进行节能改造前，应通过勘察、验算、检测等技术手段对该工程的安全性能、耐久性能、热工缺陷状况等进行评估判定。在抗震方面，对地基基础、房屋外观和内在质量、结构体系、砖和砂浆的强度等级、整体性连接构造进行了现场检查鉴定，并通过主体结构承载力验算，其安全性能符合《建筑抗震设计规范》（GB50011_2001）和《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-1995）相关条款的要求。
耐久性方面，经现场检查，该办公楼外墙经数次粉刷，使用维护状况良好，建筑砂浆灰缝均匀饱满，未见明显风化、粉化、脱落现象，各种钢筋混凝土构件经历次维修加固，均无开裂、变形、钢筋锈蚀现象。
围护结构热工缺陷方面，红外热成像分析，该试点建筑外墙除少数部位存在小区域空鼓，需要修补处理外，其他部位不存在明显热桥及空鼓现象。综合以上情况，并结合国内外类似建筑的工程经验，推断该办公楼可继续使用35年以上无安全问题，具有节能改造价值。
3 围护结构节能改造方案
3.1 外墙节能改造。从保温隔热效果和有利于结构墙体稳定性两方面来看，外保温技术具有明显的优势，既有建筑外墙节能改造应首选外保温技术。目前，应用比较多的外保温主要有以下3种：①EPS薄抹灰外墙外保温系统；②胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统；③现场喷涂硬泡聚氨酯外墙外保温系统和复合保温板外墙外保温系统等。这3种外墙外保温系统施工方式由于是用传统的湿作业，应用在节能改造工程上，施工周期较长，施工效率较低。就目前国内外发展趋势来看，值得提倡的是工厂化生产的、保温层和保护层装饰面层形成整体的新型墙体材料，即复合保温板外墙外保温系统。该技术系统通过粘贴或锚固将复合保温板安装在建筑外墙上，既避免了湿作业又可以丰富墙面的装饰形式，把大面积保温墙体分解为小块面积保温墙体，解决了外保温墙体表面裂缝问题。非常适合于既有建筑外墙的节能改造。
通过比较分析，试点建筑在进行外墙节能改造时选用某建科院研制的一种新型的机械化生产的外墙外保温板做保温材料，该保温板的保温层为XPS板，厚度50mm，断面形式见图1，与现场湿作业施工方式相比，该保温系统突出特点是：机械化程度高，施工现场基本无湿作业，环境污染少，施工周期短，不拢民等。由于材料是工厂化生产，产品质量稳定，耐久性好。为保证试点建筑改造前后外观的一致性，黄河淤泥烧结面砖做饰面材料，保持了原建筑清水墙的风貌。
3.2 屋面节能改造措施。由于屋面结构形式的多样性，在改造时有多种技术方案可选择，归纳起来主要有以下5种方式：①正置式屋面保温；②倒置式屋面保温；③平改坡及加层保温；④架空平屋面保温；⑤坡屋面及吊顶层保温等多种形式。
在对试点建筑屋面进行节能改造时，由于不需要利用坡屋面和吊顶层构成的空间，据此屋面结构的实际状况，确定选择在灰板条吊顶的基层（下弦）木制杆件上铺设屋面保温板的方式。这种做法具有保温效果好、施工相对简单、对室内干扰小等优点。试点工程选用建科院研制的屋面保温板，其保温层为65mm厚XPS板，上面复合10mm厚聚合物砂浆，该保温板周边有凹凸楔口，在拼接时保温层间完全插接，消除了插接处热桥，板与板之间既相互固定又在水平方向有一定的伸缩能力，确保屋面保温系统受温度变化的影响而整体不开裂。
3.3 门窗节能改造措施。在既有建筑外围护结构中，门窗面积约占20～30%左右，能耗损失占建筑外围护结构热损失的40～50%，是影响室内热环境质量的主要因素之一，因此，既有建筑的门窗是节能改造的重点，建筑外窗的选择应以整窗的综合性能指标为准，考虑窗长期的技术、经济综合效果。PVC塑料窗的突出优点是保温性能和耐化学腐蚀性能好，并具有良好的气密性和隔声性能。但抗风压、水密性能低，遮光面积大，存在光热老化问题，防火性能较差。所以，塑料窗的适用范围应是低风压、少雨水、有腐蚀介质或潮湿环境的低层民用住宅建筑，采用隔热型材的铝合金中空玻璃窗突出优点是气密性能好、重量轻、强度高、刚性好、采光面较大、耐大气腐蚀性好、使用寿命长、具有良好装饰效果，适用于要求较高的公共建筑和高档民用住宅建筑。
为确保在满足节能要求的基础上具有更大的采光面积，试点建筑室内及楼梯间外窗节能改造时，选用铝合金隔热型材平开内倒式中空玻璃窗，传热系数K=2.8W/(m2.K)，安装时靠近墙体外侧，窗洞周边不用再粘贴保温材料。这种安装方式，能有效杜绝窗洞周边热桥的影响。楼宇入口门为岩棉保温安全门，传热系数K=2.0W/(m2.K)，并增设门斗，避免了冬季冷风的灌入。
3.4 其他细部节能改造。既有建筑中其他部位像外挑构件，地下室顶板，楼梯间隔墙，分户墙等，也属于围护结构的组成部分，这些部位虽小，但其热工性能的优劣对部分房间和部分楼层也有很大影响，因此，对这些部位的节能改造不能忽视。试点地下室在改造时采用预制复合保温板进行保温，由于取消了反手灰，不仅保证了施工质量，也极大地提高了施工效果。对于楼梯间隔墙，分户墙、外挑构件等部位在进行节能改造时抹相应厚度的胶粉颗粒保温砂浆。
简要小结，通过对目前既有建筑围护结构节能改造技术的分析研究和工程实践证明，围护结构节能改造时，应优选用施工周期短、基本干作业、不扰民的工厂化生产的成品保温板，尽量避免选用施工周期长、污染环境大的现场湿作业的保温技术; 对试点建筑维护结构通过节能改造，不仅面貌焕然一新，而且也取得了良好的保温隔热效果和可观的经济效益;经实验测试，改造后该建筑外墙平均传热系数为0.46W/(m2.K)，屋面平均传热系数为0.51W/(m2.K)，外窗平均传热系数为2.8W/(m2.K)。在非采暖情况下使冬季室内温度提高5～8℃，非空气调节情况下夏季室内温度降低了3～4℃，从而大大改善了室内工作环境和舒适度，降低了建筑使用能耗。经测试改造后围护结构节能率为47%，用于围护结构节能改造的资金投入为160元/m2，占目前同类建筑造价的不足10%，年节能收益为25元/m2左右，投资回收期不到6年，综合效益比较显著。
参考文献
1 涂逢祥.建筑节能.[M].北京.中国建筑工业出版社，2006