淺談既有建筑節(jié)能改造方案研究
王彥枝，王彥彬
摘要：通過對我國既有建筑節(jié)能改造現(xiàn)狀的分析，從整體的角度研究了適用于我國既有建筑節(jié)能改造的方案特點，并探討了建筑節(jié)能改造方案實施過程中可能遇到的群眾支持問題和相應的解決方法。
關鍵詞：能耗；既有建筑；節(jié)能改造；圍護結構

1 引言
我國是一個能源相對緊缺的國家。我國與同緯度的許多發(fā)達國家相比，地區(qū)間氣候環(huán)境差異較大、狀況更為復雜和惡劣，但我國的房屋保溫隔熱性能卻要差很多。在我國廣大的北方地區(qū)，建筑采暖平均能耗比東歐同緯度發(fā)達國家高出100%～200%，節(jié)能潛力巨大。隨著我國對建筑節(jié)能的重要性和緊迫性認識的加深，國家于2001年制定了《既有采暖居住建筑節(jié)能改造技術規(guī)程》，于2005年開始執(zhí)行GB50189-2005《公共建筑節(jié)能設計標準》，并于2007年制定了GB50411-2007《建筑節(jié)能工程施工質量驗收規(guī)范》[1]。
北方采暖區(qū)面積占我國國土面積的70%，既有建筑面積約為65億m2，其中70%以上為高能耗建筑，由此可見，我國既有建筑節(jié)能改造的必要性。
2 既有建筑節(jié)能改造方案的分析
2.1 北方采暖地區(qū)的既有建筑節(jié)能改造是主要任務
（1）我國北方采暖地區(qū)的既有建筑能耗總量很大。根據(jù)中國建科院數(shù)據(jù)，全國城鎮(zhèn)的建筑能耗總量5.4億噸標準煤中，北方寒冷地區(qū)的能耗就有2.75億噸，所占比例為51%；其次便是夏熱冬冷地區(qū)，能耗為1.85億噸，所占比例為34.3%。
（2）我國北方采暖地區(qū)的既有建筑能源利用效率低。僅以北京市為例，在節(jié)能標準實施之前的建筑采暖平均能耗為30W/m2左右，節(jié)能標準實施之后的建筑采暖平均能耗為20W/m2左右，而北歐的建筑采暖平均能耗僅為10W/m2左右。故此，北方采暖地區(qū)的節(jié)能潛力巨大，需要優(yōu)先考慮。
（3）我國北方采暖地區(qū)的建筑能耗增長速度快。隨著我國城鎮(zhèn)化速度加快，人民對居住品質的要求也在不斷提高，以提高居住品質的房間空調為例，近年來的銷售量年均增長速度已超過20%。
2.2 既有建筑中的公共建筑節(jié)能改造要率先實施
（1）公共建筑相對于住宅等私有建筑，其建筑節(jié)能改造措施更便于實施。既有建筑的節(jié)能改造可以減少整個社會對能源的使用，減少大氣污染，使周圍其他人因此獲得一定環(huán)境收益，但是盡管社會因此而獲利，對于采取節(jié)能行為的個體卻并未有明顯的個體收益。況且，節(jié)能改造以后，即使在節(jié)省能源花費上對個體有一些好處，但是與節(jié)能改造所花費的成本對比而言收益甚微，需要很長時期的成本回收[2]。在這種情況下，想要使個體主動地對既有建筑進行節(jié)能改造需要政府的引導和施壓，即使個體愿意對建筑進行節(jié)能改造，在轉化為實際行動時難度也比較大。而對于公共建筑的節(jié)能改造而言，實施的壓力將會小很多。
（2）大型公共建筑的能耗指標很高。相對于大型公共建筑，私有住宅建筑的能源消耗需要個人買單，故此私有住宅的個人行為中節(jié)能的主動性更大一些，由此導致的結果是大型公共建筑的單位面積能耗相對于私有住宅而言高出很多。以北京市為例，各類大型公共建筑的單位建筑面積全年耗電量為100kWh~350kWh，是城鎮(zhèn)住宅單位面積用電量的10倍~15倍。在這些耗電量中，空調系統(tǒng)就占到35%以上[3-4]。這不但需要在用電制度和用電設備上對耗電量加以限制，還需要對建筑的圍護結構進行改造，以降低維護結構的傳熱系數(shù)，從而提高空調系統(tǒng)利用效率，降低空調系統(tǒng)的耗電量。
（3）公共建筑的節(jié)能改造對公眾具有節(jié)能意識引導和宣傳示范作用。單個公共建筑對社會人群的覆蓋要遠大于私人住宅，故此，利用公共建筑的節(jié)能改造可以輻射更加廣泛的人群，提升公眾的節(jié)能意識。單個公共建筑的節(jié)能改造具有很好的宣傳和示范效果，可以逐漸帶動私有住宅自發(fā)自愿的節(jié)能改造。
2.3 技術改造過程中的門窗和外墻改造需要優(yōu)先實施
在既有建筑節(jié)能改造的過程中，照明設備等系統(tǒng)使用上的節(jié)能可以通過制定制度限制使用者的過度能源消耗來實現(xiàn)，還可以通過在建筑外部設置太陽能熱水器等設備來降低建筑內的能源消耗。然而，更多既有建筑的節(jié)能實現(xiàn)僅僅通過使用者的使用限制是難以實現(xiàn)的。當建筑外墻的傳熱系數(shù)很高，門窗部分構造粗糙未有隔熱措施時，建筑內部的空氣將會與外界的空氣十分通暢地進行熱量交換，如此以來，建筑空調系統(tǒng)中用于采暖和制冷的能耗只能是持續(xù)增加。
仔細分析既有建筑節(jié)能改造過程中的技術運用，建筑的節(jié)能改造主要從圍護結構的墻體、屋面、門窗、陽臺、遮陽構件和通風組織等方面做節(jié)能改造。
（1）墻體是建筑圍護結構中傳熱面積最大的一部分，它對整個建筑能耗有決定性的影響作用。與國外相比，我國的單位建筑能耗是同等氣候條件下發(fā)達國家的3倍，而我國傳統(tǒng)的建筑墻體多為粘土實心磚墻體，其傳熱系數(shù)約是國外的3.5~4.5倍。在不考慮傳熱延遲的情況下，墻體傳熱系數(shù)幾乎是影響能耗的決定性因素，可見我國既有建筑外墻體節(jié)能改造的節(jié)能潛力之大。對于特定的建筑，其墻體面積和氣候條件是不變的，增加保溫層能有效地改變墻體傳熱系數(shù)，降低能耗。
墻體的節(jié)能改造措施可以采用規(guī)程推薦的EPS墻體外保溫技術[5]，該技術不需要對外墻進行復雜的表面處理，只是在外墻的外表面用聚合物砂漿粘帖一定厚度的可發(fā)性阻燃型聚苯乙烯泡沫板，然后在其表面用耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布和聚合物砂漿做保護層，再做飾面層。該技術保溫節(jié)能效果顯著、施工方便、飾面裝修多樣、費用低，能夠有效地改善室內居住環(huán)境。
（2）門窗是建筑結構的重要組成部分。在高能耗建筑中，門窗的面積雖然小于墻體面積，但是其傳熱系數(shù)大，空氣滲透熱損失和傳熱熱損失約占整個采暖建筑熱損失的50%[6]。近年來隨著人們對生活質量要求的提升，人們希望窗戶的面積增大以獲得更為寬廣的視野，由此導致門窗面積和墻體面積的比例也在逐漸增大。這使得門窗對整個建筑的能耗具有舉足輕重的影響。
在窗戶的改造措施中，采用中空玻璃塑鋼窗等節(jié)能窗取代單層玻璃窗能夠明顯減少熱量傳遞，采用密封材料增加窗戶四周的氣密性以減少熱量滲透等等，都具有比較明顯的節(jié)能效果。在門的改造措施中，可采用雙重玻璃門或紅外線自動玻璃門等措施以減少出入口的能量流失。
（3）屋頂位于建筑的頂部，是受外界氣候影響最大的部分。屋頂吸收的外部輻射占全部建筑吸收輻射的比例相當大。屋頂?shù)谋�溫隔熱措施可以降低屋頂吸收的熱能向頂層室內傳遞，但是由于屋頂?shù)姆浪畼嬙欤瑢ξ蓓斶M行保溫隔熱改造需要付出的代價較大，且效果主要只停留于頂層室內，對于整棟建筑的總體節(jié)能效果影響相對較小。
（4）外遮陽構件為建筑物的附屬結構，卻是建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。在陽光照射時間較長的南面增加外遮陽構件能夠明顯降低空調運行負荷，具有較為明顯的節(jié)能效果。南向遮陽能降低建筑能耗，雖然節(jié)能貢獻率不高，但遮陽措施實施簡單、投資回收期短、投資收益比較高，不失為優(yōu)選的既有建筑節(jié)能改造措施。
（5）其它如密閉陽臺、組織通風等措施，雖然能夠起到調節(jié)建筑室內溫度、降低建筑能耗的作用，但需要付出相當?shù)拇鷥r，效果有限且部分地影響到使用者的生活習慣。
從以上的分析可以看出，在既有建筑的節(jié)能技術改造過程中，門窗和外墻體的改造可以較為明顯地降低建筑能耗，外遮陽構件的增加也不失為優(yōu)選的節(jié)能改造措施。
3 既有建筑節(jié)能改造方案的實施
既有建筑節(jié)能改造是一個面向社會、面向大眾的工程。在改造的過程中不僅僅是需要政府的激勵措施、施工單位的改造技術，更加需要群眾對改造方案的支持。群眾對改造方案的支持與否是節(jié)能改造是否能夠順利進行的一個重要前提。改造方案是具體的，但群眾對改造方案的評價則是感性的。如何收集群眾對改造方案的意見，并據(jù)此意見對方案進行修正是十分重要的。整個方案實施的流程圖如圖1所示。

為充分理解群眾對改造方案的意見，并能對方案進行具體修正，需要設計針對改造方案的調查問卷，而調查問卷設計的好壞則直接關系到是否能夠從問卷調查中獲取想要的信息。在設計調查問卷時應該遵循以下幾個原則：
（1）問卷的設計應包含對既有建筑節(jié)能改造的理解。一份改造方案問卷的可靠性首先與答卷人對既有建筑節(jié)能改造的理解程度有關。如果答卷人對建筑節(jié)能擁有深刻的理解，那么他的建議必然應該受到較大程度的重視，在問卷結果的整理上要賦予較大的權重。
（2）問卷的備選答案設計要具體劃分以能夠最大程度地體現(xiàn)答卷人的意見。例如，當問及群眾對某改造項目的接受程度時不能只備以“能接受、不能接受”這樣簡單的選擇，而可以細致為能夠接受該項目的改造費用范圍。
（3）問卷的設計應盡量避開答卷人的感性應對。不能讓答卷人僅以自己對方案的感性認識來回答問題，在設計時將問卷的答案客觀化。想要的調查結果是需要通過對問卷的分析得出的，而不是經(jīng)由答卷人的感性認識直接給出。答卷人理性客觀的回答不但有利于調查結果的綜合整理統(tǒng)計，也有利于分析結果的準確性。
（4）問卷的設計應包含改造方案中的各項 [7]。只有所有的重要影響因素指標經(jīng)過修正被群眾理解了、接受了，改造方案才能得以順利地實施。
4 結論
通過對既有建筑節(jié)能改造方案的研究認為：（1）北方采暖地區(qū)的既有建筑節(jié)能改造是主要任務。（2）公共建筑的既有建筑節(jié)能改造應率先進行，以點帶面，取得宣傳和示范作用。（3）節(jié)能技術改造過程中外墻體和門窗的改造是重點，其次為外遮陽構造。（4）既有建筑節(jié)能改造方案應充分考慮群眾的意愿，在不斷修正后實施。

參考文獻：
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[7] 孫金穎,武涌,劉長濱.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的既有居住建筑節(jié)能改造模式選擇.暖通空調HV&AC,2007,37(9):25-28.

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