281北京地区既有居住建筑节能改造与分析

1、北京地区既有住宅建筑节能改造与分析北京建筑工程学院暖燃重点实验室 陈红兵 刘玲玲 李德英摘要：本文通过对北京某高层住宅建筑的实地调研，分析了其围护结构的现状和存在问题，计算了建筑热工性能参数与节能潜力，并提出了两种节能改造方案，为同类既有住宅建筑的节能改造提供了依据和参考。关键词：既有住宅建筑 节能改造 外墙外保温概述 对于北方方严寒和和寒冷地地区的建建筑，采采暖能耗耗占建筑筑总能耗耗的比例例很高。国家家节能中中长期专专项规划划中明明确建筑筑节能规规划目标标：“十十一五”期间，总计节节能1.01亿亿吨标准准煤，累累计建设设节能建建筑面积积21.46亿亿m2。具体体分解目目标为：新建节节能500

2、%的建建筑155.922亿m22，节能能70330万吨吨标煤；既有建建筑节能能改造55.544亿m22，节能能31000万吨吨标煤。既有建建筑的节节能改造造主要通通过改善善建筑围围护结构构的保温温性能，达到减减小建筑筑能耗和和燃料消消耗量、降低污污染物排排放的目目的。1.1建建筑现状状1.1.1建筑筑基本情情况该建筑总总建筑面面积87700 m2，地上上16层层，地下下2层。地上11-166层为普普通住宅宅，地下下1-22层原是是设备层层和地下下人防，现改造造为单身身宿舍。该建筑筑标准层层每层88户，分分3居室室、2居居室和11居室三三种户型型；共有有居民1128户户。1.1.2围护护结构现现

3、状地板做法法：1）1330mmm厚弱钢钢筋混凝凝土楼板板。2）700mm厚厚钢筋混混凝土叠叠合层。3）200mm厚厚1：22.5水水泥砂浆浆压实赶赶光。屋面做法法：1）钢钢筋混凝凝土预制制板。2）400mm厚厚2000混凝凝土叠合合层。3）200mm厚厚1：33水泥砂砂浆找平平层 。4）一毡毡二油隔隔气层。5）1：8水泥泥焦碴找找2%坡坡度 （0-1140mmm厚平平均700mm厚厚）6）干铺铺1500mm厚厚加气混混凝土块块保温层层。7）200mm厚厚1：33水泥砂砂浆找平平层。8）二毡毡三油防防水层。外墙：2800mm厚厚混凝土土预制大大板。180mmm厚钢钢筋混凝凝土440mmm厚聚苯苯

4、保温60mmm厚钢钢筋混凝凝土。通风道：2000mm3000mm 混凝土土预制风风道。外门窗：空腹钢钢门窗。公共部分分：单元楼楼门为单单层玻璃璃木门，常年开开启，保保温性能能差，楼楼梯间、电梯间间、公共共廊道匀匀为空腹腹钢门，常年开开启，保保温性能能差，如如图1。用户门窗窗：住户门门窗不一一，部分分用户仍仍在使用用建造初初的单层层玻璃实实腹式钢钢窗，锈锈蚀严重重，气密密性很差差；大多多住户在在装修时时，自行行更换了了铝合金金门窗、单层或或多层塑塑钢窗，极少数数新装修修住户还还贴了热热反射薄薄膜 。图1 单单元楼门门和公共共空间的的空腹钢钢门1.2 存在问问题通过现场场调研，发现该该建筑存存在如

5、下下问题：1）建筑筑结构的的欠缺导导致热量量散失大大。由于于该住宅宅为内浇浇外挂方方式的外外围护结结构，其其施工的的特点就就是“外挂”，即将将预制好好的混凝凝土外墙墙板直接接与楼板板各内承承重墙体体连接。由于采采用单元元预制的的形式，墙板与与墙板之之间存在在缝隙，缝隙密密封较差差，墙体体保温性性能差。 2）屋面面有一定定的保温温措施，但因时时间长，部分老老化，效效果不好好，顶层层用户的的热舒适适性差。3）部分分用户仍仍使用单单层玻璃璃实腹式式钢窗，锈蚀严严重，气气密性很很差，保保温性能能差。4）在采采暖季，楼门常常处于开开启状态态，冷风风侵入耗耗热量增增加。 2热工性性能与节节能潜力力2.1热

6、热工性能能计算2.1.1体形系系数 建筑物的的体形系系数是指指建筑物物与室外外大气接接触的外外表面积积与其所所包围的的体积的的比值。外表面面积中，不包括括地面和和不采暖暖楼梯间间隔墙和和户门的的面积。依据标标准11，北北京地区区建筑物物体形系系数宜控控制在00.300及0.30以以下。根据建筑筑图计算算得，该该建筑物物体形系系数，符符合节能能标准。2.1.2窗墙墙比窗墙比即即外窗（包括阳阳台门的的透明部部分）的的面积与与建筑外外墙的面面积比。根据标标准11，北北向、东东西向和和南向的的窗墙比比应分别别低于225%、30%和355%。如如果超出出上限，则应相相应地降降低外墙墙和屋顶顶的传热热系数

7、。表1 窗窗墙比朝向北向东向西向南向窗墙比36%10%10%22%标准值25%30%30%35%2.1.3围护护结构各各部分传传热系数数根据围护护结构现现状，计计算得改改造前围围护结构构传热系系数，见见表2。表2 改改造前围围护结构构传热系系数围护结构构名称构造围护结构构各层材材料厚度度各层材料料导热系系数围护结构构内表面面的换热热系数围护结构构外表面面的换热热系数维护结构构传热系系数地板钢筋混凝凝土0.1331.58.723.003.122钢筋混凝凝土叠合合层0.0771.3水泥砂浆浆0.0220.933屋面钢筋混凝凝土叠合合层0.0441.38.723.000.944水泥砂浆浆0.0440

8、.933水泥焦渣渣0.0770.577加气混凝凝 土土块0.1550.211外墙钢筋混凝凝土0.1881.58.723.000.866(0.995)聚苯乙烯烯 泡沫沫塑料0.0440.0447钢筋混凝凝土0.0661.5注：1. 普通通混凝土土，加气气混凝土土块因没没有具体体做法，均取中中间值计计算。2. 考考虑到外外墙预制制板接缝缝间距约约及当时时施工工工艺等因因素，外外墙传热热系数约约。2.1.4门窗窗的传热热系数针对用户户门窗不不统一，对不同同材料，各类窗窗户的传传热系数数整理如如表3。表3窗户户的传热热系数窗框材料料类型开启方式式玻璃及间间隙层厚厚度传热系数数实腹钢窗窗单框单玻玻平开3

9、6.4铝合金50单框框单玻推拉56.055铝合金80单框框双玻（框有绝绝热层）推拉5953.9铝合金90单框框双玻推拉5654.7塑料单框单玻玻推拉54.64.88塑料单框单玻玻平开54.64.88塑料单框双玻玻推拉512252.62.88塑料单框双玻玻平开512252.62.88空腹钢门门的传热热系数为为节能潜力力分析将此住宅宅建筑围围护结构构传热系系数与三三步标准准作比较较，分析析此建筑筑的节能能潜力，数据整整理见表表4。表4 外外围护结结构节能能潜力外墙屋顶接触室外外空气地地板外窗实腹钢窗窗铝合金（单玻）铝合金（双玻）塑钢 （单玻）塑钢 （双玻）现状0.9550.9443.1226.46

10、.0554.04.72.8三步标准准0.6000.6000.5002.800节能潜力力37%36%84%56%54%30%40%3节能改改造方案案分析3.1 外墙由于建筑筑的外墙墙保温对对建筑整整体保温温性能起起到决定定性的作作用，因因此提出出以下两两种节能能改造方方案供参参考：方案 采用胶胶粉聚苯苯颗粒外外墙外保保温系统统外墙外保保温可采采用胶粉粉聚苯颗颗粒外墙墙外保温温做法2，经分析析确定，用胶粉粉聚苯颗颗粒做外外墙外保保温，聚聚苯板的的导热系系数取，则经校校核计算算，要使使外墙的的传热系系数从降降低到，胶粉聚聚苯颗粒粒保温层层的厚度度至少为为30mmm。考虑虑到住户户窗户多多样，保保温气

11、密密性差，地面未未保温传传热系数数不达标标且门窗窗冷风渗渗透严重重，适当当增加屋屋顶保温温层厚度度，取555mmm，提高高建筑物物的平均均传热系系数。此此时，外外墙的传传热系数数为。方案 采用喷喷涂硬泡泡聚氨脂脂外墙外外保温系系统外墙外保保温可采采用喷涂涂硬泡聚聚氨脂外外墙外保保温做法法3，经分分析确定定，用喷喷涂硬泡泡聚氨脂脂做外墙墙外保温温，喷涂涂硬泡聚聚氨脂的的导热系系数取，则经校校核计算算，要使使外墙的的传热系系数从降降低到，胶粉聚聚苯颗粒粒保温层层的厚度度至少为为13mmm。考虑虑到住户户窗户多多样，保保温气密密性差，地面未未保温传传热系数数不达标标且门窗窗冷风渗渗透严重重，适当当增

12、加屋屋顶保温温层厚度度，取330mmm，提高高建筑物物的平均均传热系系数。此此时，外外墙的传传热系数数为。3.2 外窗该住宅建建筑的窗窗户基本本都不能能达到建建设部三三步节能能标准，该标准准要求外外窗的传传热系数数限值为为，公共共廊道的的外窗为为单层塑塑钢窗（），建建议统一一更换为为双层塑塑钢窗，使其传传热系数数降到。3.3 屋面方案 采用贴贴挤塑聚聚苯板屋屋面保温温系统鉴于此楼楼屋顶原原有防水水层，可可在防水水层上加加贴挤塑塑聚苯板板（XPPS密度度约）,按倒置置屋面保保温做法法施工。挤塑聚聚苯板的的导热系系数取，则经校校核计算算，要使使屋顶的的传热系系数从降降低到，挤塑聚聚苯板保保温层的的

13、厚度至至少为118mm。考考虑到地地面未做做保温，要使建建筑的平平均耗热热量指标标达到三三步节能能标准，屋面的的传热系系数需降降至，而而屋面的的保温层层厚度需需要300mm。方案 采用喷喷吐硬泡泡聚氨酯酯屋面保保温系统统此系统适适用于任任何形状状屋面防防水保温温系统。喷涂硬硬泡聚氨氨脂的导导热系数数取，则经校校核计算算，要使使屋顶的的传热系系数从降降低到，挤塑聚聚苯板保保温层的的厚度至至少为115mmm。考虑虑到地面面未做保保温，要要使建筑筑的平均均耗热量量指标达达到三步步节能标标准，屋屋顶的传传热系数数需降至至，而屋面面的保温温层厚度度需要330mmm。3.4 楼门该建筑原原有楼门门（单元元

14、的楼梯梯间入口口处）为为三扇普普通对开开木门，采暖期期一直处处于开启启状态，冷风渗渗透和冷冷风侵入入量大，楼梯间间直接和和室外相相通，热热量损失失严重。鉴于此此，把单单元楼门门改成两两扇保温温门（），改善善建筑物物的保温温性能，降低能能耗。同同时将楼楼梯间的的空腹钢钢门改为为保温门门。3.5 方案汇汇总及比比较综上所述述，该建建筑的节节能改造造方案有有两种，不同之之处在于于外墙和和屋面的的保温方方式不同同，如表表5所示示。改造造前后能能耗比较较，如表表6所示示。表5 节节能改造造方案汇汇总改造对象象方案方案墙体胶粉聚苯苯颗粒外外墙外保保温系统统+ JSS复合防防水涂料料喷涂硬泡泡聚氨脂脂外墙外

15、外保温系系统+ JSS复合防防水涂料料屋面倒置式保保温+加加贴挤塑塑聚苯板板（XPPS）喷涂硬泡泡聚氨酯酯屋面保保温外窗双层塑钢钢窗双层塑钢钢窗门防盗保温温楼门防盗保温温楼门表6 改改造前后后能耗比比较改造前三步节能能标准改造方案案改造方案案外墙传热热系数,()0.9550.60.4880.422外窗传热热系数,()5.22.82.22.2屋面传热热系数,()0.9440.60.4880.444建筑物耗耗热量指指标, ()31.44914.66514.55613.998节能分析析53.776%55.660%由表6可可知，实实施节能能改造后后，两个个方案中中外墙、外窗和和屋面的的传热系系数均可可达到三三步节能能标准，耗热量量指标也也低于三三步标准准的。方方案和方案案的节能能潜力分分别达到到53.76%和555.600%。4 结语语既有住宅宅建筑的的节能改改造是在在不改变变原建筑筑结构的的基础上上，对围围护结构构采取保保温措施施，以提提高保温温性能，减少热热损失，从而达达到节能能降耗的的效果。我国既既有住宅宅建筑中中绝大部部分为非非节能建建筑，达达不到相相应标准准，而既既有建筑筑的节能能改造需需要大量量的人力力、物力力和财力力，经济济性差，需要中中央财政政、地方方政府和