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【摘 要】 文章首先对夏热冬冷地区建筑围护结构节能现状进行了较为全面的分析，从外墙改造、外门窗改造、屋面改造、遮阳措施改进等方面，探讨了夏热冬冷地区建筑围护结构节能改造的主要技术。
【关键词】 夏热冬冷地区；建筑外围结构；节能；问题；改造措施
随着我国工业经济白热化发展与城市人口的异常增长，能源消耗的日益增长与节能失控成为国内经济可持续发展必须面对的首要问题。据相关数据统计，建筑行业的能耗占据社会总能耗的30%，可谓能耗行业巨头，同时也是最具潜力的节能领域。夏热冬冷地区建筑的能耗较大的主要来自于外围结构，如何采取节能措施，对既有建筑的外围结构进行改造，是节能建筑发展的重要议题。本文将对夏热冬冷地区建筑的节能改造技术展开具体探讨与论述。
1 夏热冬冷地区建筑围护结构节能存在的问题分析
夏热冬冷地区普遍呈现室内外温差大的特征，在炎热的夏季与寒冷的冬季，由室内外温差大带来的空调能耗量十分惊人。据相关数据统计可知，建筑能耗大多来自于外围结构，然而，在我国北方夏热冬冷地区的大多建筑中，其外墙、门窗、屋面等外围结构的设计都不甚合理，其节能效果也微乎其微。该地区建筑外围结构的主要特征及其节能问题主要如下：
（1）在我国北方，早期的建筑外墙多采用实心粘土砖，这种实心粘土砖主要以黄土为原料，经加工制作烧制成型。此类建筑墙体内没有添加任何保温材料，最终外墙主体部分和周边热桥部位的传热系数高达2W/m2·K。
（2）北方地区建筑的外门窗大多采用木框单玻形式，此类门窗易受到日晒、雨淋和风吹的侵蚀而出现老化变形现象，导致门窗与墙体之间产生裂缝甚至会逐渐扩大，使门窗关闭不严，整个房屋的密封性能下降，热量损耗与能源消耗更多，此类问题较为突出。
（3）夏热冬冷地区的一些建筑采用了推拉型结构形式的门窗，这种门窗往往安装有活动扇与上下滑动轨道，而这些活动扇与滑动轨道之间又存在较大的空隙，即使是相邻的两个窗扇，也不一定在同一个平面，相邻两个窗户缺乏密封压紧力，相邻的两个门窗之间仅仅利用毛条进行重叠搭接，而毛条之间又存在較大的缝隙，并不严密，降低了门窗的密封性能。
（4）我国北方地区的建筑的屋顶大多没有设计隔热层或者没有采用隔热材料进行处理，热工性能很差。
2 夏热冬冷地区建筑围护结构的节能改造主要技术
随着行业与技术日新月异的发展，节能新工艺、节能新技术和节能新材料仍将层出不穷，建筑外围结构的节能中积极应用先进的改造措施，极大地降低了建筑能耗，节约了有限的能源，并确保建筑外围结构的质量与使用功能，全面实现理想的节能效果。
2.1常见的三种外墙节能改造技术
夏热冬冷的北方地区，大多是没有进行保温处理的单砌筑墙体结构，导热系数大，热工性能差，必须采取有效的保温改造措施。
外墙节能通常采用外墙外保温技术、外墙夹心保温技术、外墙内保温技术或三种技术相结合的复合型的保温节能方法。
外墙外保温技术是将保温层放到主体墙外面，减少和控制冷桥现象对主题墙结构受到的温度应力，外墙外保温技术是目前应用较为普遍的外墙保温方法。
外墙夹心保温技术是在同一外墙内侧墙片和墙片之间安放保温材料。该方法对保温材料与施工季节的限制性很小，但对既有建筑的改造而言，其难度却很大。
外墙内保温技术则是在外墙内侧砌筑块状的保温板，在外墙内侧安装岩棉轻钢龙骨纸面石膏板，或者在外墙内侧涂抹保温砂浆，以此在外墙内侧形成保温层，该技术的施工工艺相对简易、经济合理。然而，外墙容易受到温差应力的影响和破坏，外墙内保温隔热体系极有可能出现空鼓和裂缝等问题。因此，在外墙内保温的改造措施中，应当对热桥部位节点构造采取保温设计，并对外墙进行加强处理。
对外墙采取优质的保温材料也是实现节能的重要措施。通常采用的节能保温材料为无机保温材料，例如燃烧性能等级为A级的岩棉、玻璃棉、玻化微珠保温砂浆等。其中，玻化微珠保温砂浆与岩棉这两种保温节能材料的应用最为广泛，两种材料的物理性能如表1所示。岩棉板外墙外保温复合墙体结构如图1所示。
表1 岩棉与玻化微珠热物理性能对比
项目（单位） 岩棉 玻化微珠保温砂浆
表面密度（kg/m3） ≥150 264
浆体密度（kg/m3） — 550
蓄热系数（w/（m2·k）） 0.75 1.38
导热系数（w/（m2·k）） ≤0.04 0.058
抗拉强度（kPa） ≥15 170
防火性能 A级 A级
图1 岩棉板外墙外保温复合墙体结构
2.2外门窗的节能改造技术
在既有建筑外门窗的节能改造中，通常是以新型材料来替换原有的门窗材料，提高门窗的气密性，降低门窗边框的传热系数，常用门窗边框的传热系数如表2所示。
表2 常用门窗边框的传热系数
窗框类型 普通铝合金框 断热型金属框 PVC塑钢框 木框
传热系数（w/（m2·k）） 6.21 3.1 1.40—1.80 2.37
由表2可知，PVC塑钢框的传热系数最低，由门窗边框传热而散失的热量微乎其微。此外，PVC塑钢框还具有良好的抗老化性与耐腐蚀性，并且PVC塑钢框的价格相对经济，是首选的门窗节能材料。
不仅是门窗边框需要考虑传热系数，门窗的玻璃也需要考虑其传热系数，常见门窗玻璃的传热系数如表3所示。
表3 常见门窗玻璃的传热系数
玻璃类型 传热系数（w/（m2·k））
中空玻璃（空气层间距8—10mm） 3.2
中空玻璃（空气层间距10—16mm） 3 三层玻璃（空气层间距6—8mm） 2.4
三层玻璃（空气层间距8—10mm） 2.2
三层玻璃（空气层间距10—16mm） 2.1
低辐射中空玻璃（Low-E）（间距12—16mm） 1.6
由表3可知，Low-E玻璃的传热系数最低，与普通玻璃相比，Low-E玻璃具有更为卓越的保温性能。这种玻璃材质通过在玻璃表面镀上多层金属镀膜，或者是在玻璃表面镀上其他化合物镀膜，增加了玻璃的透光性与隔热性能。随着技术与生产力的发展，Low-E玻璃的价格也越来越经济合理，对门窗的节能改造而言，是首选的优质保温材料。
提高门窗的气密性也是提高建筑保温性能的重要因素。夏热冬冷地区建筑大多采用的传统木质边框门窗与四周墙体的空隙较大，气密性较差，而且门窗容易变形。根据表2和表3可知，可以采用气密性能良好的PVC塑钢门窗或铝合金门窗。此外，北方地区的很多建筑采用推拉门窗，由于此类门窗具有滑动轨道，经长期使用后会出现变形、密封材料脱落等现象，形成较大的缝隙。通过采用保温性能良好的密封条将这些缝隙填满。
选择合理的门窗开启形式也是实现节能的有效举措。采用平开式门窗，与推拉式门窗相比，此类门窗具有开启面积大、通风效果好等特点，具有更好的抗风压性、水密性以及气密性。
2.3屋面的节能改造技术
对于夏热冬冷地区建筑屋面的节能改造，除了考虑保温效果之外，还应当考虑反水效果，换言之，对建筑屋面的节能改造必须要同时兼顾保温与防水性能，此外，还应当确保建筑屋面结构层的荷载能力。
节能改造措施主要是在原屋面上架设一层通风间层来进行隔热，通常是以混凝土平板或大阶砖作为材料，形成通风架空的屋面。能够有效阻挡阳光的直射，利用风压与热压的相互作用，将通风间层的热空气排遣出去，降低由屋面传入建筑内的热量。这种方法在夏热冬冷地区应用十分广泛。此外，还可以在屋顶上种植绿色植物也能够很好地实现屋面节能。
2.4遮阳节能措施的优化与改进
除了从外墙、外门窗、屋面等方面进行节能改造技术，还应当采取有效的遮阳保温措施。通过阻挡太阳光的直射，降低建筑外围结构的温差应力，减少对室内环境的热辐射。遮阳节能改造技术主要应用在门窗的遮阳上，在夏热冬冷地区，由于温差变化较大，可以采用活动式的遮阳设施，例如百叶窗、卷帘、篷布或纱幕等来进行遮阳，减少空调的使用，实现节能。主要遮阳设施的适用场合如表4设施。
表4 主要遮阳设施的适用场合
遮阳设
施名称 类别 主要构件 控制
方式 适合窗口朝向或位置 能够用于高层建筑
遮阳篷布 普通型、伸臂型、开幕型 遮阳篷布、铝合金骨架、卷管、罩盒等 手动、电动 南向、屋顶 不可以
织物遮
阳帘 直臂式、
曲臂式 帘布、顶盒、支架、滑动等 手动、电动 南向、
东西向 不可以
铝合金遮阳百叶 叶片、传动装置、导向装置 手动、电动 南向、
东西向 可以
铝合金遮阳卷帘 帘片、卷管、卷箱、导槽 手动、电动 南向、
东西向 可以
3 结语
综上，夏热冬冷地区的既有建筑因其固有的结构特征，建筑的节能性较差，在外围结构的保温方面存在较多的突出问题，通过采取上述節能改造技术与措施，能够有效实现外围结构的保温，降低整个建筑的能耗量。然而，随着行业与技术的发展，新的节能技术、节能工艺、节能材料仍将层出不穷，我们应当积极利用新技术，充分利用新能源与可再生能源，促进建筑节能的可持续发展。
参考文献：
[1]吴雅婷，肖斌.建筑外围结构保温隔热处理施工技术分析[J].西北林学院学报.2012（02）
[2]欧军珺，凌峰.刍议建筑节能外围保温隔热处理施工技术[J].工程与建设.2013（02）
【关键词】 夏热冬冷地区；建筑外围结构；节能；问题；改造措施
随着我国工业经济白热化发展与城市人口的异常增长，能源消耗的日益增长与节能失控成为国内经济可持续发展必须面对的首要问题。据相关数据统计，建筑行业的能耗占据社会总能耗的30%，可谓能耗行业巨头，同时也是最具潜力的节能领域。夏热冬冷地区建筑的能耗较大的主要来自于外围结构，如何采取节能措施，对既有建筑的外围结构进行改造，是节能建筑发展的重要议题。本文将对夏热冬冷地区建筑的节能改造技术展开具体探讨与论述。
1 夏热冬冷地区建筑围护结构节能存在的问题分析
夏热冬冷地区普遍呈现室内外温差大的特征，在炎热的夏季与寒冷的冬季，由室内外温差大带来的空调能耗量十分惊人。据相关数据统计可知，建筑能耗大多来自于外围结构，然而，在我国北方夏热冬冷地区的大多建筑中，其外墙、门窗、屋面等外围结构的设计都不甚合理，其节能效果也微乎其微。该地区建筑外围结构的主要特征及其节能问题主要如下：
（1）在我国北方，早期的建筑外墙多采用实心粘土砖，这种实心粘土砖主要以黄土为原料，经加工制作烧制成型。此类建筑墙体内没有添加任何保温材料，最终外墙主体部分和周边热桥部位的传热系数高达2W/m2·K。
（2）北方地区建筑的外门窗大多采用木框单玻形式，此类门窗易受到日晒、雨淋和风吹的侵蚀而出现老化变形现象，导致门窗与墙体之间产生裂缝甚至会逐渐扩大，使门窗关闭不严，整个房屋的密封性能下降，热量损耗与能源消耗更多，此类问题较为突出。
（3）夏热冬冷地区的一些建筑采用了推拉型结构形式的门窗，这种门窗往往安装有活动扇与上下滑动轨道，而这些活动扇与滑动轨道之间又存在较大的空隙，即使是相邻的两个窗扇，也不一定在同一个平面，相邻两个窗户缺乏密封压紧力，相邻的两个门窗之间仅仅利用毛条进行重叠搭接，而毛条之间又存在較大的缝隙，并不严密，降低了门窗的密封性能。
（4）我国北方地区的建筑的屋顶大多没有设计隔热层或者没有采用隔热材料进行处理，热工性能很差。
2 夏热冬冷地区建筑围护结构的节能改造主要技术
随着行业与技术日新月异的发展，节能新工艺、节能新技术和节能新材料仍将层出不穷，建筑外围结构的节能中积极应用先进的改造措施，极大地降低了建筑能耗，节约了有限的能源，并确保建筑外围结构的质量与使用功能，全面实现理想的节能效果。
2.1常见的三种外墙节能改造技术
夏热冬冷的北方地区，大多是没有进行保温处理的单砌筑墙体结构，导热系数大，热工性能差，必须采取有效的保温改造措施。
外墙节能通常采用外墙外保温技术、外墙夹心保温技术、外墙内保温技术或三种技术相结合的复合型的保温节能方法。
外墙外保温技术是将保温层放到主体墙外面，减少和控制冷桥现象对主题墙结构受到的温度应力，外墙外保温技术是目前应用较为普遍的外墙保温方法。
外墙夹心保温技术是在同一外墙内侧墙片和墙片之间安放保温材料。该方法对保温材料与施工季节的限制性很小，但对既有建筑的改造而言，其难度却很大。
外墙内保温技术则是在外墙内侧砌筑块状的保温板，在外墙内侧安装岩棉轻钢龙骨纸面石膏板，或者在外墙内侧涂抹保温砂浆，以此在外墙内侧形成保温层，该技术的施工工艺相对简易、经济合理。然而，外墙容易受到温差应力的影响和破坏，外墙内保温隔热体系极有可能出现空鼓和裂缝等问题。因此，在外墙内保温的改造措施中，应当对热桥部位节点构造采取保温设计，并对外墙进行加强处理。
对外墙采取优质的保温材料也是实现节能的重要措施。通常采用的节能保温材料为无机保温材料，例如燃烧性能等级为A级的岩棉、玻璃棉、玻化微珠保温砂浆等。其中，玻化微珠保温砂浆与岩棉这两种保温节能材料的应用最为广泛，两种材料的物理性能如表1所示。岩棉板外墙外保温复合墙体结构如图1所示。
表1 岩棉与玻化微珠热物理性能对比
项目（单位） 岩棉 玻化微珠保温砂浆
表面密度（kg/m3） ≥150 264
浆体密度（kg/m3） — 550
蓄热系数（w/（m2·k）） 0.75 1.38
导热系数（w/（m2·k）） ≤0.04 0.058
抗拉强度（kPa） ≥15 170
防火性能 A级 A级
图1 岩棉板外墙外保温复合墙体结构
2.2外门窗的节能改造技术
在既有建筑外门窗的节能改造中，通常是以新型材料来替换原有的门窗材料，提高门窗的气密性，降低门窗边框的传热系数，常用门窗边框的传热系数如表2所示。
表2 常用门窗边框的传热系数
窗框类型 普通铝合金框 断热型金属框 PVC塑钢框 木框
传热系数（w/（m2·k）） 6.21 3.1 1.40—1.80 2.37
由表2可知，PVC塑钢框的传热系数最低，由门窗边框传热而散失的热量微乎其微。此外，PVC塑钢框还具有良好的抗老化性与耐腐蚀性，并且PVC塑钢框的价格相对经济，是首选的门窗节能材料。
不仅是门窗边框需要考虑传热系数，门窗的玻璃也需要考虑其传热系数，常见门窗玻璃的传热系数如表3所示。
表3 常见门窗玻璃的传热系数
玻璃类型 传热系数（w/（m2·k））
中空玻璃（空气层间距8—10mm） 3.2
中空玻璃（空气层间距10—16mm） 3 三层玻璃（空气层间距6—8mm） 2.4
三层玻璃（空气层间距8—10mm） 2.2
三层玻璃（空气层间距10—16mm） 2.1
低辐射中空玻璃（Low-E）（间距12—16mm） 1.6
由表3可知，Low-E玻璃的传热系数最低，与普通玻璃相比，Low-E玻璃具有更为卓越的保温性能。这种玻璃材质通过在玻璃表面镀上多层金属镀膜，或者是在玻璃表面镀上其他化合物镀膜，增加了玻璃的透光性与隔热性能。随着技术与生产力的发展，Low-E玻璃的价格也越来越经济合理，对门窗的节能改造而言，是首选的优质保温材料。
提高门窗的气密性也是提高建筑保温性能的重要因素。夏热冬冷地区建筑大多采用的传统木质边框门窗与四周墙体的空隙较大，气密性较差，而且门窗容易变形。根据表2和表3可知，可以采用气密性能良好的PVC塑钢门窗或铝合金门窗。此外，北方地区的很多建筑采用推拉门窗，由于此类门窗具有滑动轨道，经长期使用后会出现变形、密封材料脱落等现象，形成较大的缝隙。通过采用保温性能良好的密封条将这些缝隙填满。
选择合理的门窗开启形式也是实现节能的有效举措。采用平开式门窗，与推拉式门窗相比，此类门窗具有开启面积大、通风效果好等特点，具有更好的抗风压性、水密性以及气密性。
2.3屋面的节能改造技术
对于夏热冬冷地区建筑屋面的节能改造，除了考虑保温效果之外，还应当考虑反水效果，换言之，对建筑屋面的节能改造必须要同时兼顾保温与防水性能，此外，还应当确保建筑屋面结构层的荷载能力。
节能改造措施主要是在原屋面上架设一层通风间层来进行隔热，通常是以混凝土平板或大阶砖作为材料，形成通风架空的屋面。能够有效阻挡阳光的直射，利用风压与热压的相互作用，将通风间层的热空气排遣出去，降低由屋面传入建筑内的热量。这种方法在夏热冬冷地区应用十分广泛。此外，还可以在屋顶上种植绿色植物也能够很好地实现屋面节能。
2.4遮阳节能措施的优化与改进
除了从外墙、外门窗、屋面等方面进行节能改造技术，还应当采取有效的遮阳保温措施。通过阻挡太阳光的直射，降低建筑外围结构的温差应力，减少对室内环境的热辐射。遮阳节能改造技术主要应用在门窗的遮阳上，在夏热冬冷地区，由于温差变化较大，可以采用活动式的遮阳设施，例如百叶窗、卷帘、篷布或纱幕等来进行遮阳，减少空调的使用，实现节能。主要遮阳设施的适用场合如表4设施。
表4 主要遮阳设施的适用场合
遮阳设
施名称 类别 主要构件 控制
方式 适合窗口朝向或位置 能够用于高层建筑
遮阳篷布 普通型、伸臂型、开幕型 遮阳篷布、铝合金骨架、卷管、罩盒等 手动、电动 南向、屋顶 不可以
织物遮
阳帘 直臂式、
曲臂式 帘布、顶盒、支架、滑动等 手动、电动 南向、
东西向 不可以
铝合金遮阳百叶 叶片、传动装置、导向装置 手动、电动 南向、
东西向 可以
铝合金遮阳卷帘 帘片、卷管、卷箱、导槽 手动、电动 南向、
东西向 可以
3 结语
综上，夏热冬冷地区的既有建筑因其固有的结构特征，建筑的节能性较差，在外围结构的保温方面存在较多的突出问题，通过采取上述節能改造技术与措施，能够有效实现外围结构的保温，降低整个建筑的能耗量。然而，随着行业与技术的发展，新的节能技术、节能工艺、节能材料仍将层出不穷，我们应当积极利用新技术，充分利用新能源与可再生能源，促进建筑节能的可持续发展。
参考文献：
[1]吴雅婷，肖斌.建筑外围结构保温隔热处理施工技术分析[J].西北林学院学报.2012（02）
[2]欧军珺，凌峰.刍议建筑节能外围保温隔热处理施工技术[J].工程与建设.2013（02）