贵州公共建筑围护结构节能改造案例研究.pdf

全国中文核心期刊 ∞ ㈣ ； ； “ ㈣ ㈣ 斩 建蟓粉 中 国 科 技 核 心 期 刊 贵州公共建筑围护结构苇能改造案例研究 漆贵海 z ， 黄巧玲 z ， 杜松 z ， 王玉麟 ， 彭小芹 ’ 1 ． 重庆大学 材料科学与工程学 院， 重庆4 0 0 0 4 5 ； 2 ． 贵州 中建建筑科研 设计院有 限公 司， 贵州 贵阳5 5 0 0 0 6 摘要 以贵州中建建筑科研设计院有限公司办公楼为节能改造对象， 通过对建筑围护结构的外墙、 外窗和屋面进行节能改造， 研究适合贵州地区既有 公共建筑的 围护结构节能改造 技术 。 通过对办公楼全年累计采 暖空调总能耗模拟计算可知， 改造后 的办公楼 节能率达 4 1 ．5 ％， 既有建筑围护结构节 能改造潜力 巨大。 关键词 既有建筑； 围护结构； 节能改造； 建筑节能 中图分类号 T U l l 1 ． 4 ； T U 7 4 6 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 l 一 7 0 2 X 2 0 1 2 0 8 0 0 0 5 0 3 S t u d y o n e n e r g y s a v i n g r e t r o fi t t i n g f o r e x i s t i n g p u b l i c b u i l d i n g s e n v e l o p e i n Gu i z h o u Q I G u i h a i ， HU A N G Q i a o l i r t g 2 ， DU s o ， ， WA N G Y u l i n 2 ， P E N G X i o o q i n 1 ． Co l l e g e o f Ma t e ria l S c i e n c e a n d En g i n e e ri n g， Ch o n g q i n g Un i v e r s i t y， Ch o u g q i n g 4 0 0 0 4 5， Ch i n a 2 ． Gu i z h o u Co ns t r u c t i o n S c i e n c e Re s e a r c h a n d De s i g n I n s t i t u t e o f CS C EC， Gu i y a n g 5 5 0 0 06 ， Gu i z h o u， Ch i n a Abs t r ac t Ta k i n g t h e o ffi c e b u i l d i n g o f Gu i z h o u C o n s t ruc t i o n S c i e n c e Re s e arc h a n d De s i gn I n s t i t u t e L i mi t e d Co mp a n y o f C S C E C f o r e x a mp l e ， t h e e n e r g y s a v i n g r e t r o fi t t i n g t e c h n o l o gi e s f o r e x i s t i n g p u b l i c b u i l d i n g s e n v e l o p e i n Gu i z h o u w e r e e x p o u n d e d ， i n c l u d i n g t e c h n o l o g i e s o n e x t e ri o r wa l l ， wi n d o w a n d r o o f ．Ac c o r d i n g t o t h e b u i l d i n g e n e r g y e ffi c i e n c y e v a l u a t i o n r e s u l t s o f s o f t ware ， t h e e n e r g y e ffic i e n c y r a t e o f t h e o f fic e b u i l d i n g Wa S 41 ．5 ％ ．Th e r e s u l t s h o ws t h a t e x i s t i n g b u i l d i n g s e n v e l o p e s h a v e l arg e e n e r g y - s a v i n g p o t e n t i a 1 ． Ke y wo r ds e x i s t i ng b u i l d i ng ； b u i l d i ng e n v e l o p e ； e n e r gy s a v i n g r e t r o fi t t i n g ； b ui l d i n g e n e r g y e ffic i e n c y 0 引言 我国的建筑能耗已经占到社会总能耗的2 7 ．6 ％ I ” ， 并且仍 然呈逐年增加的趋势。围护结构是建筑与室外空气直接接触 的部位， 将直接影响建筑能耗的高低。根据赵洁芸、 林巍闭 的 分析， 围护结构的传热热损失占7 0 ％ 8 0 ％， 门窗缝隙空气渗 透的热损失约占2 0 ％ 3 0 ％， 提高围护结构的保温隔热性能是 降低建筑能耗的重要手段。 我国既有建筑面积总量达4 0 0多亿m ，城镇既有建筑 基金项 目 国家“ 十二五 ’ 科 技支撑计划项 目 2 0 1 1 B A J O 3 B 1 0 ； 贵州省科技厅社发处项 目 黔科合社 G字[ 2 0 1 0 14 0 0 3号 ； 贵州省优秀科技教育人才省长专项资金项 目q 2 O l 1 1 2 0号 收稿 日期 2 0 1 1 - 1 2 1 5 作者简介 漆贵海， 男， 1 9 8 3 年生， 四川双流人， 博士研究生， 工程师， 从事建筑节能材料方面 的研究 。地址 贵阳市南明区甘 荫塘甘平路 4 号 ， E ma i l q i gni h ai1 2 6 ． c o m。 面积超过 1 4 0 亿m ， 其中9 5 ％以上属于非节能建筑， 具有节 能改造潜力的既有建筑约 1 3 0 亿 m 。既有建筑中公共建筑 面积约4 5 亿m ， 并且公共建筑能耗已占建筑总能耗的2 0 ％ 以上， 属于建筑能耗大户， 因此， 公共建筑节能改造的潜力 巨大 。 本文以贵州中建建筑科研设计院有限公司办公楼作为研 究案例， 通过对建筑围护结构的外墙、 外窗和屋面部位进行节 能改造， 探讨适合于贵州地区公共建筑的节能改造技术， 为既 有建筑节能改造工作在贵州地区的推广提供借鉴。 1 工程概况 贵州中建建筑科研设计院有限公司办公楼为3 层L型砖 混结构建筑， 墙体为2 4 0 m m实心黏土砖， 屋面板为预制方孔 板， 基础为墙下条形基础， 建于2 0 世纪7 0 年代中期， 建成后 一 直作为办公楼使用至今。该建筑围护结构保温隔热性能和 门窗气密性均较差， 建筑运行能耗较高， 是贵州地区既有公共 建筑的一个典型代表。 NE W BUI L DI NG M ATE R I AL 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 漆贵海， 等 贵州公共建筑围护结构节能改造案例研究 2 围护结构节能改造 2 ． 1 外墙改造 原有建筑外墙体构造表层为普通砂浆，经过长期的日晒 雨淋， 砂浆表面已严重粉化， 如果不进行处理， 将直接影响保 温材料与墙体基层的粘结性能。 改造中运用外墙外保温技术， 将外墙砂浆全部剔除， 重新涂抹普通水泥砂浆作为找平层， 然 后进行由保温构造基层 界面处理层 保温层 抗裂砂浆层 内嵌网格布 组成的外墙保温系统改造施工。外墙改造采用 贵州中建建筑科研设计院有限公司自主研制的无机玻化微珠 保温砂浆， 该产品具有热工性能较好、 防火性能好和成本低等 特点， 经热工计算保温砂浆厚度确定为3 0 m m， 保温系统施工 完成后采用涂料进行外饰面层施工。改造后办公楼外墙构造 情况如表1 所示。 表 1 节能改造后的外墙构造 2 ． 2 外 窗改造 建筑门窗是建筑围护结构的重要组成部分，是建筑物热 交换、 热传导最活跃、 最敏感的部位。门窗对建筑能耗的影响 一 方面是通过外门窗采光通风，可以减少照明和机械通风的 电能耗； 另一方面由于传热、 辐射和对流引起建筑物内的热损 失[5 1 。窗户是建筑围护结构中保温隔热最薄弱的部位， 门窗节 能的措施一般有合理控制建筑的窗墙比、增强门窗的保温性 能、 切断热桥、 缩减缝长和采用有效的密封及密闭措施等。 办公楼原外窗为铝合金单玻推拉窗，保温性能及气密性 差， 综合考虑贵州地区气候和建筑实际情况， 改造中主要采取 了以下措施 1 减小建筑南面窗墙比， 将外窗尺寸由原来的 3 2 0 0 m r n 1 6 0 0 m m减小到 1 7 0 0 m m x l 6 0 0 m m 2 采用6 9 A 6 镀膜L o w E中空塑钢窗， 提高外窗的保温性能、 气密性 和遮阳性能； 3 改造中考虑外窗遮阳功能， 通过设置内置帘 的方法来达到隔热、 装饰效果。 2 ． 3 屋面改造 屋面节能改造中除了应选择合适的保温材料种类与厚度 外， 还应确定保温材料的放置位置以及屋面的构造方式。 办公 楼屋面为可上人屋面， 屋面板为预制方孔板。 根据建筑实际特 6 新型建筑材料 2 0 1 2 ． 8 点 改造中选用倒置式屋面结构， 该类型结构施工简便易行， 结构中的保温材料对防水层起到保护作用，可以延缓防水材 料老化和延长其防水使用年限。对于一些防水功能较好的既 有建筑， 可以 在不改变原屋面结构的情况下直接铺设保温层， 有利于减少既有建筑节能改造的施工时间， 节省费用。 屋面改造中采用 5 0 m m厚聚氨酯作为保温材料， 屋面改 造施工首先对原屋面表面进行清洗，在混凝土保护层上铺设 防水保护层， 喷涂5 0 m m厚聚氨酯保温层， 外铺细石混凝土 刚性防水层及砂浆保护层。 改造后屋面构造情况如表2 所示。 表 2 节 能改造后的屋面构造 防水保温屋面总厚度 3 围护结构节能改造效果 3 ． 1 外墙改造效果 改造后外墙传热系数由2 - 3 W／ m 2 K 降低到 1 ． 0 W ／ m K 。利用天正建筑节能分析软件对外墙的能耗进行模拟计 算， 分析外墙节能改造前后 外窗和屋面未进行改造 办公楼 能耗的变化， 结果见图1 。 ■全年制冷 能耗 耗 改 造 前 改 造 后 图 1 外墙改造前后节能效果分析 从图 1 可知，外墙进行节能改造后全年空调制冷能耗降 低0 ． 8 ％， 全年空调采暖能耗降低 1 3 ． 3 ％， 外墙节能改造后节 能率为1 4 ． 1 ％。 3 ． 2 外窗改造效果 外窗节能改造后， 其传热系数由原来的6 ．4 W／ m z K 降 低到2 ．2 w／ m K ， 外窗气密性等级达到5 级。利用天正建 ∞ ∞ 蚰 ∞ 加 加 O 一 ． 重一 ＼ 恒 哥 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 漆贵海， 等 贵州公共建筑围护结构节能改造案例研究 筑节能分析软件， 模拟分析办公楼的外窗进行节能改造后 外 墙和屋面未改造情况下 建筑能耗的变化， 分析结果见图2 。 _全年夏季空调能耗 口全年冬季采 暖能耗 改造前 改造 后 图 2外窗改造前后节能效果 分析 从图2 可见， 外窗节能改造后， 全年空调制冷能耗降低 0 ． 5 ％， 全年空调采暖能耗降低 9 _ 3 ％， 外窗节能改造后的节能 率为9 ． 8 ％。 本工程作为贵州地区既有建筑节能改造示范工程， 节能 改造中应用的产品和技术具有较强的前瞻性， 在一定程度上 会增加工程改造成本。例如外窗改造中选用6 9 A 6 L o w E 中空玻璃塑钢窗， 虽然其保温性能和气密性都远比普通中空 玻璃塑钢窗好， 而且经过改造后的办公楼外窗部位节能效果 明显， 但是其价格也较普通中空玻璃塑钢窗高不少。贵州地 区建筑节能改造可结合当地经济条件和建筑自 身特点， 因地 制宜地选择适合的节能改造技术和节能产品。 3 - 3 屋面改造效果 改造前办公楼屋面采用预制方形空心楼板， 根据计算传 热系数约3 ． 8 w ／ m K ， 保温隔热效果差， 经过改造后屋面传 热系数降低到0 ．4 2 W ／ m 2 o K 。通过天正节能分析软件的能 耗模拟计算， 分析屋面单独进行节能改造前后办公楼能耗的 变化， 结果见图3 。 改造前 改造后 图 3 屋 面改造前后节能效果分析 从图3 可知，改造后该办公楼全年空调制冷能耗降低 2 ． 0 ％， 全年空调采暖能耗降低 1 4 ． 9 ％， 屋面节能改造后的节能 率为1 6 ． 9 ％。 3 ．4 围护结构整体改造效果 通过天正建筑节能分析软件模拟计算，分析办公楼外 墙、 外窗和屋面节能改造后的建筑围护结构整体能耗， 并与 节能改造前建筑的能耗对比， 结果见图4 。 ■●一 改 造 前 改 造 后 图 4 围护结构 改造前后节能效果 分析 从图4 可知， 对办公楼围护结构整体建筑节能进行改造 后，全年空调制冷能耗降低 3 ． 4 ％，全年空调采暖能耗降低 3 8 ． 1 ％ ， 建筑围护结 构整体节能改造 后的 节能 率可达4 1 ．5 ％。 由于贵州地区独特的气候环境， 以贵阳为例 冬季采暖 度日数 H D D 1 8 为9 0 3 ． 1 d ， 夏季空调度日数 C D D 2 6 为 6 7 o C d ， 因此， 办公楼的围护结构节能改造后空调采暖周期 节约的能耗占总节约能耗的9 1 ． 8 ％，空调制冷周期节约的能 耗仅占总节约能耗的8 ． 2 ％， 围护结构节能改造可使空调采暖 周期的能耗大幅降低。 4 结语 以贵州中建建筑科研设计院有限公司办公楼的节能改 造项目为典型案例， 分析了该地区既有建筑中外墙、 外窗和 屋面等围护结构的节能改造效果， 各单项的节能率分别是外 墙 1 4 ． 1 ％、 外窗9 ． 8 ％、 屋面 1 6 ． 9 ％， 屋面的节能改造效果最为 显著。 改造后办公楼建筑围护结构整体节能率达到4 1 ． 5 ％， 其 中空调采暖节约的能耗占9 1 ． 8 ％，建筑围护结构的节能改造 可以使贵州地区建筑空调采暖能耗大幅降低。 参考文献 [ 1 ] 江亿． 我 国建筑 能耗 趋势与节能重 点阴． 建设科技 ， 2 0 0 6 7 1 0 1 5． f 2 】 赵 洁芸 ， 林巍 ． 浅析 建筑节 能技 术应用 的经 济性 [ J ] ． 能源工程 ， 2 0 0 5 3 6 2 63 ． [ 3 】 李明海， 许红升 ， 李迪． 既有办公建筑 节能改造技术 经济效果分 析研 究l J l_ 建筑节能， 2 0 0 9 6 6 3 6 4 ． [ 4 ] 徐伟 ， 邹瑜 ， 冯晓梅 ． 公共建筑节 能改造技术规范 解 读I J J ． 建设 科技 ， 2 0 1 0 8 2 0 2 5 ． [ 5 ] 刘红梅， 朱水娣 ， 刘树青． 建筑 围护结构节能技术应 用与经济分 析I J 1． 新型建筑材料， 2 0 1 0 1 1 4 4 4 7 ． A N E W BUI L DI NG MAT ER l AL S 7 ∞∞∞∞∞ O ． 呈一 ＼ 恒 斟 ∞∞∞ ∞舶 0 一 ． 姜一 ＼ 鬃 怛 斟 砷∞∞ ∞∞ O 一 厂 q． 盖一 ＼ 恒 斟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m