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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：既既有住宅宅建筑 节节能改造造 外墙外外保温1 概述 对于北方严严寒和寒寒冷地区区的建筑筑，采暖暖能耗占占建筑总总能耗的的比例很很高。国国家节能能中长期期专项规规划中中明确建建筑节能能规划目目标：“十十一五”期期间，总总计节能能1.001亿吨吨标准煤煤，累计计建设节节能建筑筑面积221.446亿mm2。具体体分解目目
2、标为：新建节节能500%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。既有建筑的节能改造主要通过改善建筑围护结构的保温性能，达到减小建筑能耗和燃料消耗量、降低污染物排放的目的。1.1 建建筑现状状1.1.11 建筑基基本情况况该建筑总建建筑面积积87000 mm2，地上上16层层，地下下2层。地地上1-16层层为普通通住宅，地地下1-2层原原是设备备层和地地下人防防，现改改造为单单身宿舍舍。该建建筑标准准层每层层8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。1.1.22 围护结结构
3、现状状地板做法：1）1330mmm厚弱钢钢筋混凝凝土楼板板。2）70mmm厚钢钢筋混凝凝土叠合合层。3）20mmm厚11：2.5水泥泥砂浆压压实赶光光。屋面做法：1）钢钢筋混凝凝土预制制板。2）40mmm厚2200混凝土土叠合层层。3）20mmm厚11：3水水泥砂浆浆找平层层 。4）一毡二二油隔气气层。5）1：88水泥焦焦碴找22%坡度度 （00-1440mmm厚平均均70mmm厚）6）干铺1150mmm厚加加气混凝凝土块保保温层。7）20mmm厚11：3水水泥砂浆浆找平层层。8）二毡三三油防水水层。外墙：2800mm厚厚混凝土土预制大大板。180mmm厚钢筋筋混凝土土400mm厚厚聚苯保保温
4、660mmm厚钢筋筋混凝土土。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：单元楼楼门为单单层玻璃璃木门，常常年开启启，保温温性能差差，楼梯梯间、电电梯间、公公共廊道道匀为空空腹钢门门，常年年开启，保保温性能能差，如如图1。用户门窗：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、单单层或多多层塑钢钢窗，极极少数新新装修住住户还贴贴了热反反射薄膜膜 。 图1 单元元楼门和和公共空空间的空空腹钢门门1.2 存存在问题题通过现场调调研，发发现该建建筑
5、存在在如下问问题：1）建筑结结构的欠欠缺导致致热量散散失大。由由于该住住宅为内内浇外挂挂方式的的外围护护结构，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。由由于采用用单元预预制的形形式，墙墙板与墙墙板之间间存在缝缝隙，缝缝隙密封封较差，墙墙体保温温性能差差。 2）屋面有有一定的的保温措措施，但但因时间间长，部部分老化化，效果果不好，顶顶层用户户的热舒舒适性差差。3）部分用用户仍使使用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，保温温性能差差。4）在采暖暖季，楼楼门常处处于开启启状态，冷冷风侵入入耗热量量增加。 2 热工性性能与
6、节节能潜力力2.1 热热工性能能计算2.1.11 体形系系数 建筑物的体体形系数数是指建建筑物与与室外大大气接触触的外表表面积与与其所包包围的体体积的比比值。外外表面积积中，不不包括地地面和不不采暖楼楼梯间隔隔墙和户户门的面面积。依依据标准准1，北京京地区建建筑物体体形系数数宜控制制在0.30及及0.330以下下。根据建筑图图计算得得，该建建筑物体体形系数数，符合合节能标标准。2.1.22 窗墙比比窗墙比即外外窗（包包括阳台台门的透透明部分分）的面面积与建建筑外墙墙的面积积比。根根据标准准1，北向向、东西西向和南南向的窗窗墙比应应分别低低于255%、330%和和35%。如果果超出上上限，则则应
7、相应应地降低低外墙和和屋顶的的传热系系数。表1 窗墙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%2.1.33 围护结结构各部部分传热热系数根据围护结结构现状状，计算算得改造造前围护护结构传传热系数数，见表表2。表2 改造造前围护护结构传传热系数数围护结构名名称构造围护结构各各层材料料厚度各层材料导导热系数数围护结构内内表面的的换热系系数围护结构外外表面的的换热系系数维护结构传传热系数数地板钢筋混凝土土0.131.58.723.03.12钢筋混凝土土叠合层层0.071.3水泥砂浆0.020.93屋面钢筋混凝土土叠合层层0.041.38.723.00.94水
8、泥砂浆0.040.93水泥焦渣0.070.57加气混凝 土块块0.150.21外墙钢筋混凝土土0.181.58.723.00.86(0.955)聚苯乙烯 泡沫塑塑料0.040.0477钢筋混凝土土0.061.5注：1. 普通混混凝土，加加气混凝凝土块因因没有具具体做法法，均取取中间值值计算。2. 考虑虑到外墙墙预制板板接缝间间距约及及当时施施工工艺艺等因素素，外墙墙传热系系数约。2.1.44 门窗的的传热系系数针对用户门门窗不统统一，对对不同材材料，各各类窗户户的传热热系数整整理如表表3。表3窗户的的传热系系数窗框材料类型开启方式玻璃及间隙隙层厚度度传热系数实腹钢窗单框单玻平开36.4铝合金5
9、0单框单单玻推拉56.05铝合金80单框双双玻（框框有绝热热层）推拉59553.9铝合金90单框双双玻推拉56554.7塑料单框单玻推拉54.644.8塑料单框单玻平开54.644.8塑料单框双玻推拉51252.622.8塑料单框双玻平开51252.622.8空腹钢门的的传热系系数为2.2 节能潜力力分析将此住宅建建筑围护护结构传传热系数数与三步步标准作作比较，分分析此建建筑的节节能潜力力，数据据整理见见表4。表4 外围围护结构构节能潜潜力外墙屋顶接触室外空空气地板板外窗实腹钢窗铝合金（单单玻）铝合金（双双玻）塑钢 （单单玻）塑钢 （双双玻）现状0.950.943.126.46.054.04.
10、72.8三步标准0.600.600.502.80节能潜力37%36%84%56%54%30%40%3 节能改改造方案案分析3.1 外外墙由于建筑的的外墙保保温对建建筑整体体保温性性能起到到决定性性的作用用，因此此提出以以下两种种节能改改造方案案供参考考：方案 采采用胶粉粉聚苯颗颗粒外墙墙外保温温系统外墙外保温温可采用用胶粉聚聚苯颗粒粒外墙外外保温做做法22，经分析析确定，用用胶粉聚聚苯颗粒粒做外墙墙外保温温，聚苯苯板的导导热系数数取，则则经校核核计算，要要使外墙墙的传热热系数从从 降低到到，胶粉粉聚苯颗颗粒保温温层的厚厚度至少少为300mm。考考虑到住住户窗户户多样，保保温气密密性差，地地面未
11、保保温传热热系数不不达标且且门窗冷冷风渗透透严重，适适当增加加屋顶保保温层厚厚度，取取55mmm，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 采采用喷涂涂硬泡聚聚氨脂外外墙外保保温系统统外墙外保温温可采用用喷涂硬硬泡聚氨氨脂外墙墙外保温温做法3，经经分析确确定，用用喷涂硬硬泡聚氨氨脂做外外墙外保保温，喷喷涂硬泡泡聚氨脂脂的导热热系数取取，则经经校核计计算，要要使外墙墙的传热热系数从从 降低到到，胶粉粉聚苯颗颗粒保温温层的厚厚度至少少为133mm。考考虑到住住户窗户户多样，保保温气密密性差，地地面未保保温传热热系数不不达标且且门窗冷冷风渗透透严重，适适当增加加屋顶保保
12、温层厚厚度，取取30mmm，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 外外窗该住宅建筑筑的窗户户基本都都不能达达到建设设部三步步节能标标准，该该标准要要求外窗窗的传热热系数限限值为，公公共廊道道的外窗窗为单层层塑钢窗窗（），建建议统一一更换为为双层塑塑钢窗，使使其传热热系数降降到。3.3 屋屋面方案 采采用贴挤挤塑聚苯苯板屋面面保温系系统鉴于此楼屋屋顶原有有防水层层，可在在防水层层上加贴贴挤塑聚聚苯板（XPS密度约）,按倒置屋面保温做法施工。挤塑聚苯板的导热系数取，则经校核计算，要使屋顶的传热系数从降低到，挤塑聚苯板保温层的厚度至少为18mm。考虑到地面未做保温
13、，要使建筑的平均耗热量指标达到三步节能标准，屋面的传热系数需降至，而屋面的保温层厚度需要30mm。方案 采采用喷吐吐硬泡聚聚氨酯屋屋面保温温系统此系统适用用于任何何形状屋屋面防水水保温系系统。喷喷涂硬泡泡聚氨脂脂的导热热系数取取，则经校校核计算算，要使使屋顶的的传热系系数从 降低到到，挤塑塑聚苯板板保温层层的厚度度至少为为15mmm。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 楼楼门该建筑原有有楼门（单单元的楼楼梯间入入口处）为为三扇普普通对开开木门，采采暖期一一直处于于开启状
14、状态，冷冷风渗透透和冷风风侵入量量大，楼楼梯间直直接和室室外相通通，热量量损失严严重。鉴鉴于此，把把单元楼楼门改成成两扇保保温门（），改善建筑物的保温性能，降低能耗。同时将楼梯间的空腹钢门改为保温门。3.5 方方案汇总总及比较较综上所述，该该建筑的的节能改改造方案案有两种种，不同同之处在在于外墙墙和屋面面的保温温方式不不同，如如表5所所示。改改造前后后能耗比比较，如如表6所所示。表5 节能能改造方方案汇总总改造对象方案方案墙体胶粉聚苯颗颗粒外墙墙外保温温系统+ JS复复合防水水涂料喷涂硬泡聚聚氨脂外外墙外保保温系统统+ JS复复合防水水涂料屋面倒置式保温温+加贴贴挤塑聚聚苯板（XPS）喷涂硬泡聚聚氨酯屋屋面保温温外窗双层塑钢窗窗双层塑钢窗窗门防盗保温楼楼门防盗保温楼楼门表6 改造造前后能能耗比较较改造前三步节能标标准改造方案改造方案外墙传热系系数,()0.950.60.480.42外窗传热系系数,()5.22.82.22.2屋面传热系系数,()0.940.60.480.44建筑物耗热热量指标标, ()31.49914.655
