建筑节能技术_9_既有建筑节能改造

既有建筑节能改造

●湖南大学建筑环境研究中心王平周晋张国强

０引言

与气候条件相近的发达国家相比，我国４００多亿平方米的既有建筑普遍存在着围护结构保温隔热性和气密性差，供热空调系统效率低下等问题，节能潜力巨大。西方发达国家的建筑节能经验表明，必须一方面采取措施控制新建建筑的能耗水平，另一方面对既有建筑进行节能改造。我国的设计标准与西方发达国家相比差距较大，按旧标准外墙传热系数Ｋ值高２．６～３．６倍，屋面高３．２～４．２倍，外窗高１．４～２．０倍，门窗空气渗透高３～６倍。尽管如此，目前我国的建筑能耗在总能耗中所占的比例（２６．７％左右）低于发达国家。随着经济的发展和生活水平的进一步提高，如不加以控制和改善，必将对我国的能源形势构成巨大的压力。因此有必要对既有建筑进行大范围节能改造，从而提高我国建筑节能水平。

我国北方的采暖建筑，供暖面积大、时间长，不合理的围护结构和低效的供暖系统会造成很大的能源浪费。空调是南方建筑能耗的一个重要方面，空调电耗在建筑能耗中所占的比例迅速上升。根据预测，今后１０年我国城镇建成并投入使用的民用建筑至少为每年８亿平方米，如果全部安装空调或采暖设备，则１０年增加的用电设备负荷将超过１亿千瓦，约为我国２０００年发电能力的１／３。如果我国大部分新建建筑按节能标准建造并对既有建筑进行节能改造，则可使空调负荷降低４０％～７０％，有些地区甚至不装空调也可保证夏季基本处于舒适范围。此外，公共建筑节能潜力也相当大，目前全国公共建筑面积大约为４５亿平方米，其中采用中央空调的大型商厦、办公楼、宾馆为５～６亿平方米。如果按节能５０％的标准进行改造，总的节能潜力约为１．３５亿吨标准煤。

建筑节能改造可以有效减轻环境污染、降低资源消耗，对整体生态环境的改善有着重要意义，是建筑走向可持续发展的出路之一。目前北京一些政府单位正在开展政府办公建筑的节能测试与改造示范，可见政府对此的重视，各地方政府以及其他单位也在逐步开始这项工作，开展建筑节能工作。并对既有建筑实行节能改造，已经列入了中国未来发展的规划当中。１既有建筑节能改造的对象

根据建筑的类型及其不同的能耗特点，可将我国需改造的

建筑分成３大类：北方采暖建筑、南方住宅建筑和公共建筑。我

国北方建筑采暖能耗高，比例大，应为建筑节能的重点。我国南

方的住宅建筑，由于生活水平的提高以及建筑本身的原因，安

装空调的建筑越来越多，导致全国范围的能源超支现象严重。

大型公共建筑能耗浪费严重，节能潜力大，新建建筑中此类建

筑的比例呈增长趋势。本文将以这３类建筑为对象进行具体分

析。

１．１北方采暖建筑

我国北方城镇采暖能耗占全国城镇建筑总能耗的４０％，是

建筑能源消耗的最大组成部分。我国单位面积采暖能耗为北欧

相同气候条件下采暖能耗的１～１．５倍，造成如此大的差距的原

因可以归结为以下４点。

（１）围护结构保温不良。我国的建筑围护结构的平均保温

水平仅为北欧同纬度地区的２５％～５０％。

（２）供热系统调节不当导致系统效率不高，管网缺乏有效

调节手段而可能导致过量供热，热损失严重。

（３）管网存在直接的散热损失，这主要跟管网的保温状况

有关。部分地沟铺设管道方式的管网，由于年代较长，出现局部

漏水、保温材料脱落、破损的状况，造成很大的浪费。

（４）热源效率不高。占我国６０％～７０％采暖面积的集中供热

热源为燃煤锅炉或燃煤热电联产，燃煤锅炉的燃烧效率随其规

模的增大而提高。大量小型燃煤锅炉房的燃烧效率较低，且由

于缺少有效的调控措施，造成天气转暖时整体过度供热，相当

多的热量被浪费。

１．２南方住宅建筑

过去由于经济和社会的原因，南方一般居住建筑尤其是农

村自建住宅没有采暖空调设施，居住建筑的设计对保温隔热问

题不够重视，围护结构的热工性能普遍较差，随着经济发展和

人民生活水平快速提高，居民普遍自行安装采暖空调设备。由

于没有采取科学的设计和相应的技术措施，致使冬季建筑采

暖、夏季建筑空调能耗急剧上升，能源浪费严重。

建筑节能技术（９）

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南方住宅围护结构热工性能首先要保证夏季隔热要求，并兼顾冬季防寒。由于夏季太阳辐射强，持续时间久，首要考虑的因素是如何有效防止夏季的太阳辐射，因此要特别强调外窗遮阳、外墙和屋顶的隔热设计。窗口遮阳对于改善夏热冬暖地区住宅的热环境并实现节能非常重要，它的主要作用在于减少阳光进入室内，防止室内局部过热。遮阳设施的形式和构造的选择，要充分考虑不同朝向对遮挡阳光的实际需要和特点，综合平衡夏季遮阳和冬季争取阳光入内，设计有效的遮阳方式。其次是在冬季要提高建筑气密性，因为冬季一般是室外空气温度比室内低很多，冷风渗透是造成供暖能耗直线增高的主要原因。

１．３公共建筑

公共建筑可分为中小型公共建筑和大型公共建筑。与小型公共建筑（单体建筑面积小于２万平方米）相比，大型公共建筑的能耗问题更突出。大型公共建筑一般是指单体建筑面积２万平方米以上采用中央空调的办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通信建筑以及交通枢纽等公共建筑。其用能设备包括空调、照明、办公设备、电梯等多个系统。很多类型差不多的公共建筑能耗差异相当大，这说明其中一部分建筑设计以及建筑设备系统设计不合理，也说明其节能潜力巨大。大型公共建筑由于其功能不同而使用的能源不同，但主要是以电能为主，其中绝大部分的电能消耗集中在照明和中央空调系统。大型商场由于基本无外窗和橱窗展示的需要，照明能耗更高。中央空调系统耗电，包括冷源，能量输配系统、末端装置和通风排风系统，这部分的耗能一般能占建筑全年能耗的４０％以上，节能潜力巨大。因此大型公共建筑的节能改造重点是围护结构的改造、节能灯具的使用和空调系统的改造。当然，其它电器设备，如电梯、通信以及一些办公设备和小家电等，也存在一定的节能空间，可根据实际情况，加强运行管理和使用高效节能设备而实现节能目的。据清华大学江亿院士的初步研究分析和一些改造示范项目的经验，通过对关键设备的改造和对运行管理的改进，既有大型公共建筑的空调能耗可以在目前的基础上降低３０％。

２既有建筑节能改造的措施

２．１可参照的标准或规范

（１）《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（ＪＧＪ２６－９５）。这是北方严寒及寒冷地区采暖居住建筑建筑节能设计标准，目标是在１９８０～１９８１年当地通用设计的基础上节能５０％，自１９９６年７月１日起施行。该标准主要强调了建筑维护结构保温性能及供热系统的效率。

（２）《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（ＪＧＪ１３４－２００１）。此标准在我国中部夏热冬冷地区适用，目标节能率为５０％，自２００１年１０月１日起施行。该标准主要强调了建筑维护结构的保温隔热性能和建筑通风、外遮阳措施，并对该地区居住建筑采暖、空调方式及其设备的选择作了规定。

（３）《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（ＧＢ７５－２００３，Ｊ２７５－２００３）。此标准规定我国南方夏热冬暖地区的目标节能率为５０％，于２００３年１０月１日起施行。

（４）《公共建筑节能设计标准》（ＧＢ５０１８９－２００５）。此标准自２００５年７月１日执行，在保证相同的室内环境参数条件下，按该标准设计的建筑全年采暖、通风、空气调节和照明的综能耗应减少５０％。

（５）相关的标准还有《建筑气候区划标准》（１９９４年２月１日实施）、《民用建筑热工设计规范》（１９９３年１０月１日实施）、《采暖居住建筑节能检验标准》（ＪＧＪ３２－２００１，自２００１年６月１日施行）、《既有采暖居住建筑节能改造技术规程》、《建筑节能工程施工验收规范》、《居住建筑节能保温专项验收规程》、《民用建筑修缮工程查勘与设计规程》（ＪＧＪ１１７－１９９８）以及正在编制的《公共建筑施工验收规程》等。

２．２围护结构改造措施

住宅节能改造主要包括２个方面：围护结构外保温改造和更换节能保温门窗。对围护结构进行保温节能改造时，首先必须要弄清它的荷载及使用条件的变化，了解其重要结构构件的安全性评价，观察墙面受到冻害、析盐、侵蚀损坏及结露状况以及屋顶和墙面裂缝、渗漏状况，门窗翘曲、变形等，以便于对其进行最合理的改造。

２．２．１墙体的节能改造设计

外墙保温建筑物外墙传热面约占整个建筑物外围护结构总面积的２／３左右，通过外墙传热所造成的能耗损失几乎占建筑的外围护结构总能耗损失的一半。通常减少外墙传热有２种方法：

（１）严格控制体型系数，以减少传热面积。

（２）增强外墙的保温、隔热性能。对于既有建筑，只能采用这种方法对墙体进行节能改造。

墙体节能改造方案可有外墙外保温、外墙内保温和夹芯墙保温等多种形式，应优先采用外墙外保温方案。外墙外保温方案具有适用范围广，对主体结构起保护作用，基本消除热桥影响，改善墙体冷凝潮湿的不良现象，有利保持室温稳定，提高墙体气密性和室内热环境质量，减少保温材料用量。由于保温材料贴在墙体外侧，一则不占用室内使用面积，二则无需临时搬迁，不影响居民的正常生活。此外，当需要２次装修时，内保温墙体也受到较大的限制。进行改造前，必须对原有面层状况进行认真的检查，清理疏松、空鼓等处以保证保温层与墙体紧密结合。另外接缝、孔洞周边、转角等处应采取密闭措施，使其具有良好的防水抗裂性能，避免雨水进入内部造成冻涨破坏。２．２．２门窗的节能改造设计

门窗是建筑围护结构的重要组成部分，有１／３多的热量经门窗损失掉。既有建筑的窗户采用的大多是木窗或铝合金窗户，过多的注意采光，保温性能不佳。改善窗户的保温性需解决镶嵌材料和框扇型材２部分。对于钢窗框和铝合金窗的窗框要避免冷桥并注意它的密闭性。对窗框和墙体之间的缝隙，宜采用高效保温气密材料加弹性密封胶封堵。在寒冷地区，宜将单玻璃窗改造成双玻璃窗；在严寒地区，宜将双玻璃窗改造成三

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