- 相關推薦
寒冷地區(qū)既有建筑外墻節(jié)能改造分析建筑工程論文
摘 要：既有建筑節(jié)能改造是降低建筑能耗的一個重要途徑。文章主要研究寒冷地區(qū)既有公共建筑外墻節(jié)能改造，其中外墻節(jié)能改造的技術主要從外墻外保溫技術方面入手。通過對比常見既有建筑外墻傳熱系數和公共建筑傳熱系數限值，分析后提出提高既有建筑外墻熱工性能的措施。對外墻內保溫和外保溫的優(yōu)缺點進行對比分析，得出適合既有公共建筑外墻的保溫方式是外墻外保溫系統(tǒng)。文章最后對既有公共外墻進行外保溫節(jié)能改造技術進行分析，提出適宜其節(jié)能改造的外墻外保溫系統(tǒng)分別是硬質聚氨酯泡沫塑料、EPS、XPS板系統(tǒng)。
關鍵詞：既有建筑；外墻；外保溫；節(jié)能改造
在我國建筑中，公共建筑總面積約占居住建筑總面積的1/4，單位建筑面積能耗卻是居住建筑的10倍左右，占總建筑耗能的比例高。建筑節(jié)能尤其是大型公共建筑的節(jié)能已成為當前節(jié)能工作中最重要內容之一。其中，寒冷地區(qū)既有公共建筑的能耗在我國建筑總能耗中占有重要地位。近年，寒冷地區(qū)既有公共建筑的外圍護結構特別是外墻節(jié)能改造技術已成為一項重要的研究課題。隨著公共建筑的面積不斷擴大，大部分既有公共建筑由于外墻的保溫性能差，使得公共建筑每年的能源消耗量不斷上漲，浪費了大量資源，不符合節(jié)能標準。因此，對寒冷地區(qū)既有公共建筑外墻的節(jié)能改造技術分析具有很強的現(xiàn)實意義。
1 既有建筑外墻分析
1.1 既有公共建筑外墻特點
1.1.1 墻體構造多樣化
墻體為混凝土剪力墻；框架填充砌筑黏土磚或各種砌塊；黏土磚砌筑。
1.1.2 外墻保溫隔熱效果差
外墻厚度和材質決定這些建筑物外墻傳熱系數不符合國家節(jié)能設計標準。
1.2 外墻熱工性能分析
針對我國寒冷地區(qū)，在已建成的大量既有公共建筑中有一部分建筑能耗不滿足現(xiàn)行節(jié)能設計標準。而寒冷地區(qū)既有公共建筑中常用的墻體熱工性能如下表：
通過對比分析以上數據得出寒冷地區(qū)既有公共建筑的外墻熱工性能并不滿足現(xiàn)有的節(jié)能設計標準。對于寒冷地區(qū)而言，最重要的是外墻保溫的改造。因此，做好對外墻的節(jié)能改造，對降低建筑物的能耗能起到非常重要的作用。在墻體保溫的研究中，我國的外墻外保溫技術不斷得到應用，且很多研究機構都進行了外保溫實驗室及其技術試驗工程的建立，能夠進行外墻外保溫技術的深入研究。
2 提高外墻保溫性能的措施
在寒冷地區(qū)，由于冬季室內外溫差大，進行既有建筑外墻節(jié)能改造時，主要以增強外墻的保溫性能為主。
在節(jié)能改造過程中提高外墻保溫性能的措施主要有兩種做法：
（1）防止外墻中出現(xiàn)凝結水，宜在外墻靠室內一側設置隔蒸汽層，阻止室內水蒸氣進入墻體。
�。�2）防止外墻出現(xiàn)空氣滲透，墻體材料一般都不密實，有許多微小的孔洞。墻體上設置的門窗等構件，因安裝不嚴實或材料收縮等，產生一些貫通性微縫。冬季由于熱壓和風壓使外墻出現(xiàn)了空氣滲透。一般采取選擇密實度高的墻體材料，墻體內外加抹灰層，加強構件間的縫隙處理等措施。
3 解決節(jié)能改造中熱橋問題的措施
在寒冷地區(qū)的建筑中，由于建筑結構的特點，在建筑外圍護結構上出現(xiàn)了許多熱橋，如外墻上的鋼筋混凝土梁、柱、板的連接處；外墻與鋼筋混凝土的梁、柱、板的連接處；外墻與內墻的連接處；外墻與外門窗的連接處；外墻上砌出凹凸的裝飾造型等。據有關資料統(tǒng)計，建筑物沿外墻“熱橋”增加熱損約占25%，可見“熱橋”所增加的熱負荷是相當大的。
在節(jié)能改造中，解決熱橋問題主要有以下幾種措施：
�。�1）采用高效保溫的涂抹型的保溫材料，將外露于室外的鋼筋混凝土構件，在距外墻表面或屋頂的一定距離內，在其表面上涂抹一層適當厚度的保溫涂料，以降低熱橋本身與室外冷空氣或室內熱空氣的直接熱交換，從而提高了熱橋的熱阻性。
（2）在外墻上的熱橋及其周圍，包括內、外墻角和外門窗的熱橋影響區(qū)表面上，采用涂抹型高效保溫涂料代替普通水泥砂漿，提高熱橋影響區(qū)的熱阻。
�。�3）在外墻上的熱橋周圍，采用合理的外保溫技術，可以減少熱橋的產生。
（4）當樓板、屋面板或梁采用混凝土預制構件時，可以在混凝土構件的外邊緣填塞保溫板，以加強熱橋部位的保溫。
�。�5）在熱橋影響區(qū)的內表面粘貼或涂抹的保溫材料，宜采用憎水性的保溫材料。
4 外墻保溫方式的選擇
外墻保溫方式主要分為內保溫和外保溫，外墻內保溫是將保溫材料復合在承重墻內側；外墻外保溫是在主體墻結構外側粘貼固定保溫材料，并在保溫材料的外側抹砂漿或其他保護裝飾。
采用內保溫用于既有建筑外墻節(jié)能改造，在施工時會影響室內住戶的正常生活，這種技術易產生熱橋、結露等問題，所以它不適用于寒冷地區(qū)。
與內保溫相比，外保溫技術是將保溫隔熱體系置于外墻外側，該項技術與內保溫技術相比具有明顯的優(yōu)越性，使用同樣規(guī)格、同樣尺寸和性能的保溫材料，外保溫比內保溫的效果好。外保溫的優(yōu)勢體現(xiàn)于以下幾點：
�。�1）外墻外保溫改造可以避免產生熱橋。在寒冷地區(qū)，熱橋不僅會造成額外的熱損失，還可能使外墻內表面潮濕、結露，甚至發(fā)霉或淌水。因此，在采用同樣厚度的保溫材料的條件下，外保溫要比內保溫的熱損失減少約1/5，從而降低了建筑能耗。
�。�2）進行外保溫改造后，由于內部的實體墻熱容量大，室內能蓄存更多的熱量，使得太陽輻射或間歇采暖造成的室內溫度變化減緩，室溫較為穩(wěn)定，有利于節(jié)能。
�。�3）采用外保溫方式，可以保護內部墻的主體結構。室外不斷變化的氣候只會作用于外保溫層，不會引起墻體內部較大的溫度變化，從而使內部的主體墻冬季溫度提高，濕度降低，溫度變化較為平緩，熱應力減少，可以減少外墻產生裂縫、變形、破損的幾率，延長建筑壽命。
�。�4）既有建筑外墻外保溫改造可以使建筑更為美觀，使既有建筑面貌為改觀。在同等材料條件下，外保溫比內保溫的熱損至少減少20%，從而達到節(jié)約能耗的效果。
綜上所述，既有建筑外墻改造多選用外保溫方式。在改善外墻熱工性能的同時，能夠提高節(jié)能效果，還可以結合既有建筑的自身特點，考慮美化建筑立面效果，做到節(jié)能立面改造一步到位，從而有效避免既有建筑節(jié)能改造完成后從新進行改造。
5 工程實踐中外墻外保溫系統(tǒng)分析
外墻是外圍護結構中能耗較大的構件，對寒冷地區(qū)既有建筑外墻實施節(jié)能改造，重點是應該做好保溫問題。 如果保溫材料的選擇較為恰當，則可以大大地提高墻面的壽命，減少墻面開裂的情況，提高整個墻體的性能。另外將新型材料應用在墻體的外保溫技術中，選擇的材料應用模式為緊貼墻體。該保溫和隔熱效果十分明顯，并且因為具備的結構特點，可以在一定程度上降低柱結構的墻體應用，對此能夠擴大建筑的應用面積。用于建筑外保溫的節(jié)能材料主要有聚苯乙烯泡沫塑料板（EPS及XPS）、巖（礦）棉板、玻璃棉氈以及超輕的聚苯顆粒保溫料漿等。
合理選擇既有建筑的外墻保溫系統(tǒng)及技術措施，可以有效地降低因墻體導熱和熱橋現(xiàn)象造成的熱損失，從而提高外圍護結構的保溫性能，有效節(jié)約能源。同時還可避免因溫度應力造成的墻面開裂，防止墻面產生結露、霉變現(xiàn)象，大大改善既有建筑的舒適度，延長其使用壽命。適宜于外墻節(jié)能改造的外保溫系統(tǒng)主要有：EPS板薄抹面外墻外保溫系統(tǒng)、XPS聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)、膠粉聚苯顆粒夾芯聚苯板（三明治）系統(tǒng)、噴涂硬泡聚氨酯外墻外保溫系統(tǒng)和巖棉、玻璃絲棉裝配式骨架外保溫系統(tǒng)等。中德合作進行的北京市惠新西街12號樓外墻外保溫節(jié)能改造，該工程采用了德國MAXIT公司的外保溫技術，保溫材料為100mm厚EPS板，計算傳熱系數為0.40W/（m2·K），具有較好的保溫節(jié)能效果。濰坊某建筑工程總建筑面積16萬余平方米，保溫系統(tǒng)最終確定采用單組份水泥聚合物干混砂漿、聚苯板玻纖網增強外墻保溫施工體系（TDL系統(tǒng)）。該系統(tǒng)由EPS板、TDL-013聚合物砂漿和耐堿玻璃纖維網格布組成。改造后經檢測，節(jié)能性能符合現(xiàn)行節(jié)能設計標準，具有較好的節(jié)能性能。XPS板與EPS板相比具有較高的壓縮強度，較低的吸水率，較低的水蒸氣透過系數。北京某郊區(qū)縣的一臨街建筑，對外墻面層已大片脫落的辦公樓進行墻體改造，經過綜合比較分析，最終決定采用單面掛網復合聚苯板外墻外保溫技術�？梢娫诠步ㄖ耐鈮Ρ馗脑熘谐２捎镁郾桨宀牧�。
從保溫系統(tǒng)材料性能來看，硬質聚氨酯泡沫塑料、EPS、XPS板的導熱系數較小，表觀密度較小，垂直于板面方向的抗拉強度較大，因此適合用于寒冷地區(qū)的建筑外墻節(jié)能改造。在實際應用中，臨沂市桃源大廈采用了膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)，該保溫系統(tǒng)可以充分利用廢舊泡沫聚苯板、粉煤灰等廢料，可以減少污染，有利于保護環(huán)境。但是膠粉聚苯顆粒的導熱系數略大，綜合以上優(yōu)缺點得出膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)不適宜大面積應用于寒冷地區(qū)。
6 結語
針對寒冷地區(qū)既有建筑外墻節(jié)能改造，最重要的是外墻保溫改造。其中應用最廣泛的是外墻外保溫技術。提高外墻保溫性能的措施主要是增加外墻厚度，使用孔隙率高、密度小的材料改造。其中通過在外保溫系統(tǒng)中運用新型材料能夠起到更好的保溫性能和節(jié)能性能。對于既有建筑特別是公共建筑外保溫改造，并非任何一種外保溫技術都適用。一要注意所選擇外保溫技術對建筑物所在氣候區(qū)域氣候特點的對應性，對外保溫技術各有不同的特點要求。二要注意外保溫技術是否能滿足本建筑物的基本使用要求。另外，墻體中存在一些傳熱異常部位，這些部位的節(jié)能改造方案設計合理與否，直接影響建筑節(jié)能改造的效果，應給予足夠的重視。適合寒冷地區(qū)既有公共建筑外墻保溫改造的系統(tǒng)主要是硬質聚氨酯泡沫塑料、EPS、XPS板系統(tǒng)，這三種外保溫系統(tǒng)能起到更好的保溫性能，具有很好的節(jié)能性能，有廣闊的應用前景。
參考文獻
[1] GB50189-2015.公共建筑節(jié)能設計標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.
[2] 況原忠.重慶市既有公共建筑節(jié)能運行及其節(jié)能效果評價[D].重慶：重慶大學城市建設與環(huán)境工程學院，2013.
[3] 劉強，邱立平等.綠色生態(tài)節(jié)能技術在建筑改造中的應用研究[J].工業(yè)建筑，2012，42（02）：10-13.
[4] 王南，谷禾.淺析建筑節(jié)能及其墻體保溫技術的協(xié)調[J].科技創(chuàng)新與應用，2015（12）：238
[5] 李婷，荊有印，陳拓發(fā).外墻保溫對不同地區(qū)大型公共建筑冷熱負荷的影響分析[J].建筑節(jié)能，2012（04）47.
[6] 羅國鈺.淺析建筑墻體保溫材料及墻體保溫技術[J].城市建設理論研究，2015（15）.
[7] 郝高偉，郭朋云.對于建筑節(jié)能與墻體保溫的相關分析[J].建筑工程技術與設計，2014（27）：872.
[8] 盧春生.建筑外墻體保溫技術及質量控制研究[J].城市建筑，2013 （22）：119.
[9] 顧軍政.建筑節(jié)能墻體保溫技術的研究[J].城市建筑，2013（12）：175.
[10] 楊晨.建筑節(jié)能與墻體保溫的研究[J].低碳世界，2015（06）：194.
[11] 崔艷秋，苗紀奎，羅彩領，紀偉東.建筑圍護結構節(jié)能改造技術研究與工程示范[M].北京：中國電力出版社，2014：22-27.
【寒冷地區(qū)既有建筑外墻節(jié)能改造分析建筑工程論文】相關文章：
節(jié)能施工技術在節(jié)能建筑工程中的運用分析的論文04-27
建筑工程中綠色節(jié)能論文12-04
夏熱冬冷地區(qū)圍護結構節(jié)能措施探討建筑工程論文12-09
淺談建筑節(jié)能工程管理現(xiàn)狀分析論文12-06
建筑工程論文06-20
湖南地區(qū)建筑節(jié)能現(xiàn)狀與發(fā)展初探04-27
建筑工程論文【優(yōu)】06-22
瀝青拌和樓節(jié)能改造的可行性分析05-02
建筑工程冬季施工方案及技術措施分析論文04-27