摘要：校园建筑作为公共建筑的一部分，具有其独特的使用特点，由于其人员多，用能不均等特点，在能源消耗上存在着巨大的浪费。部分学校的建筑虽建成久远，但因资金、规划控制等因素，不能进行旧建筑物的拆除重建，对既有建筑进行节能改造是提高其使用效能和延长使用时间的重要手段。。
关键词：既有建筑；节能改造；外维护结构：
一、校园既有建筑改造的意义
随着我国经济的高速发展，建筑能耗，特别是公共建筑高耗能的问题日益突出。学校属大型公共机构建筑的重要组成部分之一，其特点是占地面积大，建筑物种类及数量多，同时还存在大批旧标准建设的建筑。随着建筑行业技术与设计的进步，校园建筑要求越来越高，校园建筑既要满足学生上课需求，又能凸显教学建筑自身内涵特点。
校园建筑作为一类特殊的公共建筑，不仅数量庞大，而且类型繁多，能耗强度非常高，尤其是存在着大量建成时间久远的建筑。在很多地方的老城区和农村地区，因为资金、规划等原因，大批建成已久的建筑不能进行翻建，其能耗更高，使用效果较差，对其进行节能改造和功能改造是延长其使用寿命和提高使用效果的有效途径。
对既有校园建筑进行改造，不仅要使建筑本身达到新的节能规范标准要求，也要达到功能提升、文化传承、资源节约和可持续发展等目的。
二、对既有建筑可采用的节能改造方式
2.1维护结构保温改造
大部分既有学校建筑的外墙采用的构造做法由外到内依次为“涂料（面砖）+水泥砂浆+砌筑材料+混合砂浆”的形式，未考虑保温隔热措施，外墙整体传热系数比较大，热工性能较难满足现有建筑节能标准要求。
对于既有建筑物，适宜使用复合墙体保温系统，在既有建筑物的外墙处采用外墙外保温做法或者外墙内保温做法。在实际应用中，外墙外保温在结构安全性方面可以抵挡由温度变化所产生的变形应力对结构层的破坏，从而减少了建筑结构的安全隐患，是目前应用较广的改造方式。
根据《外墙外保温工程技术规程》JGJ144，外墙外保温系统的技术性能应符合如下规定[1]：
（1）耐候性：经耐候性试验后，不得出现饰面层起泡或剥落、保护层空鼓或脱落等破坏，不得产生渗水裂缝。具有薄抹面层的外保温系统，抹面层与保温层的拉伸粘结强度应不小于0.1MPa，并且破坏部位应位于保温层内。
（2）抗风荷载性能：系统抗风压值Rd不小于风荷载设计值；低温系统的安全系数K不应小于1.5。
（3）抗冲击性：建筑物首层墙面以及门窗等易受碰撞部位：10J级；建筑物二层以上墙面等不易受碰撞部位：3J级。
（4）耐冻融性能：30次冻融循环后，保护层无空鼓、脱落，无渗水裂缝；保护层与保温层的拉伸粘结强度不应小于0.1MPa，破坏部位应位于保温层内。
（5）热阻：复合墙体热阻符合设计要求。
（6）抹面层不透水性：2h不透水。
（7）保护层蒸汽渗透阻：符合设计要求。
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在山东地区比较适宜的公共建筑外墙外保温技术主要有：高阻燃EPS板薄抹灰外墙外保温系统技术、高阻燃XPS板薄抹灰外墙外保温系统技术、高阻燃PUR板薄抹灰外墙外保温系统技术和复合材料保温板外墙外保温系统技术等.
综合考虑导热系数、耐候性、造价、防水性、机械强度、施工难度、防火性等各方面因素，在没有严格保温隔热要求的前提下，高阻燃EPS板外墙外保温系统技术的性价比较高，较为适用[2]。
2.2外窗节能改造技术措施
外窗是建筑物外维护结构的开口部位之一，是建筑物的“眼睛”。它承担着建筑与环境的内外联系，既相互沟通又相互分离；它不仅具有保温隔热和遮阳的作用，还具有通风采光、抵抗风雨、降低噪声等多种作用。外窗同样也是建筑物热交换和热传导最活跃、最敏感的部位，是维护结构保温的薄弱环节。据统计，在未经节能改造的学校建筑中，通过外窗造成的热量损失能占到建筑总能耗的三成以上。
外窗节能改造的主要思路是增强其保温隔热效果和遮阳效果，具体的改造措施，可以考虑：设置空气间层；选用节能型玻璃；加强窗用材料热阻；提高外窗气密性；增加遮阳设施等。
在实际应用中，使用双层真空玻璃或者夹胶玻璃的比较多，型材使用铝合金或者隔热断桥等，根据节能要求已经开始推广使用三层双中空玻璃配合隔热断桥材料作为外窗。但也存在着成本较高的问题，要综合考虑建筑物的实际情况和用于改造的资金状况。
2.3太阳能热水
山东作为一个太阳能使用大省和产业大省，在太阳能的使用上十分广泛和成熟。通过在宿舍楼、办公楼、实验楼等建筑物的楼顶设置使用太阳能热水系统，满足各相关建筑物内的热水供应要求。其优点在于技术成熟、造价低、效益好。
通过设置附加钢桁梁等方式，既不影响原先楼面的使用，还能在一定程度上给顶层起到美化和遮阳的效果。但须要考虑既有建筑物的结构强度，并避开风荷载大的部位。
2.4热泵技术使用
学校建筑有一个很重要的用能特点是在冷热负荷最高的月份里，学生放假，大部分教室、实验室等教学场所不需要供冷或供热，仅需向部分值班区域供热（冷），采用分散式供热、供冷系统相对性价比较高，热泵技术相对比较满足这个要求。
热泵技术是目前备受关注的一种新能源技术，通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后给人们提供可用的高品位热能。目前应用比较多的热泵技术包括：地源热泵、空气源热泵、水源热泵、双源热泵（水源热泵和空气源热泵结合等组合方式）等。
2017年3月1日，住房和城乡建设部印发《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》，鼓励有条件地区开展学院、医院节能及绿色化改造试点，因地制宜推广使用各类热泵系统，满足建筑采暖制冷及生活热水需求。积极采用空气热能等可再生能源解决农村农房采暖、炊事、生活热水等用能需求[3]。
三、应用案例
临沂某学校于2015年和2016年陆续对建成于1996年的宿舍楼、教学楼等进行了节能改造，主要包括对宿舍楼采用高阻燃EPS板外墙外保温和断桥铝合金LOW-E中空玻璃节能窗，对教学楼和宿舍楼内的照明设施更换为LED灯管，将原有淋浴供热系统更换为太阳能集热器加空气热泵（补偿）混合方式，同时增设智能电控系统和节能监控系统。
通过对改造前后的数据分析，节能效果显著，生均月耗电量从14KWH降至6KWH左右；采暖费用节约五十万，照明用电可节约四万七千余元，
四、结论
随着建筑节能技术的不断进步发展和节能工程的不断开展，对既有建筑的节能改造已经开始新的篇章。作为公共建筑的学校建筑，在承担教学育人任务的同时，也要承担起相应的社会责任，在进行节能环保改造的同时，也给学生等培养正确的观念。
对外围护结构、外窗等进行节能改造，选择合适的冷热源及空调方式是既有建筑改造的一个主要途径和手段，根据不同方式的差异以及预算资金额度的大小，选择合适的方式进行，既不需要太过超前，但是也不能选择相对已落后和低效的方式，在不影响效果的前提下避免资金的浪费。
同时在改造完成后，要注意日常中的维护和养成良好的节能习惯，从实体、管理、行为等各方面切实推进节能工程。
参考文献
[1] JGJ144-2004，外墙外保温工程技术规程[S].2004
[2]师峻岭.建筑节能做法例谈——复合外墙保温系统[J].科技信息（科学教研）.2007（23）：159
[3] 建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划[Z].住房与城乡建设部.2017
论文作者:张伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/9/30
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