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建筑能耗约占我国社会总能耗的30%，单位面积建筑能耗仍处于较高的水平。随着国家和地方建筑节能标准的提高，新建建筑规划设计达到要求才能审批，所以绝大多数新建建筑均能达到建筑节能标准。而既有建筑，因其建造年代早，建筑能耗高，且节能改造难度大。随着夏热冬冷地区经济的持续发展，人们对建筑舒适度的要求也逐步提高，大量的既有公共建筑高能耗问题日趋严重，节能改造工作已经刻不容缓。
1.夏热冬冷地区既有公共建筑特点
1.1建筑规划设计固定
既有公共建筑的建筑规划设计已固定不变，如建筑选址、建筑布局、建筑体型、建筑朝向、窗墙比，而这些因素决定了影响建筑能耗的先天因素，对建筑能耗有较大影响。建筑的选址和建筑布局决定了建筑的微气候，良好的建筑选址和布局可以建立气候防护单元，形成有利的节能区域空间，从而减小季风或恶劣天气的干扰，组织内部气流，改善建筑的日照和风环境。
1.2建筑热工性差
建筑围护结构热工性能主要体现在外墙、门窗、屋面的保温隔热性能。夏热冬冷地区90年代及更早时间建造的公共建筑围护结构热工性能非常差，建筑外墙多数采用粘土砖墙，屋面基本未采取保温措施，外窗也以普通的单层玻璃为主，门窗空气渗透率较高，建筑遮阳基本未实施，围护结构传热系数至少是同纬度节能技术先进国家的3倍。
1.3建筑设备效率低
公共建筑全年能耗绝大部分被空调及照明设备消耗，其中前者约占为50%-60%，后者约占20%~30%，随着建筑物功能、构造复杂程度的增加，建筑设备用能必然还会增加[2]。既有公共建筑设备陈旧，空调等设备利用率较低，基本以消耗电来采暖和制冷。以空调系统综合效率为例，上海九幢既有办公楼的年平均单位面积能耗高出日本类似气候条件下同类建筑节能标准的43.3%[3]。
2.夏热冬冷地区既有公共建筑外墙节能改造技术
外墙节能改造主要采用复合墙体，根据保温层位置的不同包括内保温和外保温这两种形式。外墙内保温保温隔热效果、防水性和气密性较差，易产生结露和裂缝，且不易于室内装修，对材料的防火和环保要求更高。与之相比，外墙外保温则具有明显的优势，能够保护主体结构，保温效果好，有利于保障室内热稳定，更有利于既有建筑的节能改造，综合经济效益高等优势。根据保温材料的不同将外墙外保温系统进行分为以下几种：
2.1有机外保温系统
按照有机保温板外保温系统的保温材料划分，分别为膨胀聚苯板（简称EPS），挤塑聚苯板（简称XPS）、硬泡聚氨酯板（简称PU）等，其构造为：一般在建筑基层上使用粘结剂粘贴保温板，外加找平层、耐碱网布保护层和外饰面层，必要时可使用锚栓辅助固定。
有机保温系统应用广的还有胶粉聚苯颗粒保温砂浆。胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统该系统在兼具保温隔热的同时，具有构造简单、施工方便、价格低、耐候性和抗裂性优、阻燃性高的特点。
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2.2无机外保温系统
无机外保温系统主要有岩棉板外墙保温系统、玻璃棉板外墙保温系统、泡沫玻璃板保温系统及无机轻集料保温砂浆外墙保温系统。根据资料显示无机材料的导热系数都要比有机保温材料大，保温隔热相对较差，尤其是无机轻集料保温砂浆，该材料因导热系数大无法在我国北方地区的外墙使用。
2.3其他外保温系统
除以上常规的外保温系统外，尚有保温装饰板外墙外保温系统、胶粉聚苯颗粒浆料复合保温板系统等其他外保温系统。此外，隔热涂料也是一种有效的外保温方式，且因其经济、使用方便、节能效果好等优点，已经成为一种新型的建筑节能材料，并广受青睐。隔热涂料的工作原理为：提高对太阳辐射中可见光、近红外的反射性并降低对热红外发射，进而改善围护结构的热工性能
3.夏热冬冷地区既有公共建筑外窗节能改造技术
3.1窗型改造
一般窗的窗型有推拉、平开、固定等形式。但是推拉窗确不属于节能窗，因其窗扇上部和窗框之间以及窗扇下部和滑轮之间的间隙大，气密性差，窗扇上下空气对流明显，造成较大的热损失。相对而言，平开窗和固定窗的窗框和窗扇之间均具有良好的气密性，都属于节能窗。有条件的前提下，节能改造首先可以改造窗型，但窗型改造会增大窗框面积对原有立面效果产生影响且影响住户开窗习惯。
3.2玻璃改造
玻璃面积占窗户的绝大部分，玻璃对外窗的节能效果影响显著。常用的节能玻璃有如下五类：（1）普通中空玻璃；（2）热反射中空玻璃；（3）吸热中空玻璃；（4）Low-E中空玻璃；（5）贴膜玻璃。
3.3窗框改造
为了全面提高窗户的节能效果，外窗节能改造不仅要采用节能玻璃，节能窗框的选用也非常重要。窗框首先应具有足够的强度和刚度起到支撑作用；其次，窗框应避免形成热桥，具有良好的热工性能。热工性能优良的节能窗框主要有断热铝合金窗框、PVC塑料窗框、木窗框。
3.4建筑遮阳
根据遮阳部件位置的不同，建筑遮阳主要有内遮阳与外遮阳两种形式。内遮阳多采用窗帘、卷帘、百叶帘等，内遮阳因其使用方便并起到装饰效果，最为普遍采用，但夏季内遮阳效果不佳。外遮阳和内遮阳相反，遮阳设施处于室外，将主要的太阳辐射挡在室外，因此到达玻璃的热辐射量很少，减小了太阳辐射对室内的影响，外遮阳的保温隔热性能远远优于内遮阳。
4.夏热冬冷地区屋面节能改造技术
4.1高效保温材料平屋面
这种屋面保温层选用高效轻质的保温材料，依靠实体材料层的保温隔热，实现屋面节能，是最常用的一种屋面节能形式。一般做法为，在屋面板上加保温层和防水层。根据保温材料的不同，通常分为EPS保温屋面、XPS保温屋面、现场喷涂聚氨酯保温屋面、聚苯颗粒保温屋面。
4.2坡屋面
目前，在多层住宅建筑中，屋面的能耗约占建筑总能耗的5%~10%，但却占顶楼制冷能耗的40%以上。建筑屋面结构一般分为平屋顶和坡屋顶，由于平屋顶构造形式简单，是最常见的一种屋面形式。但是，平屋顶的保温隔热远不如坡屋顶，尤其在夏热冬冷地区，屋面夏季太阳辐射最强的部位。所以，现在上海、杭州等城市在住宅改造中已大规模地开展屋顶“平改坡”工程。
4.3架空屋面
架空屋面是在原屋面上设置保温层和通风隔热层，屋面由实体结构变成带有封闭或者通风的空气层。一方面，利用通风层上表面阻断直接照射屋顶的太阳辐射；另一方面，利用风压和热压的作用将上层传下的热量带走。架空屋面不仅保温隔热性能好，还具有不受结构基层制约，防水性能好的特点。
4.4 种植屋面
种植屋面通过屋面种植的植物起到对太阳辐射阻隔的作用，从而降低太阳辐射对顶层房间的不利影响，其隔热原理主要为：植物茎叶的遮阳；植物光合作用，蒸腾增加蒸发散热；植被基层土壤栽培基质提高屋面热阻。种植屋面不仅有利于建筑物屋顶的保温隔热，还缓解了城市热环境，提高了雨水利用率。
4.5蓄水屋面
蓄水屋面通过屋面上储存水的蒸发耗热来提高隔热能力。不同厚度蓄水层的热工测试数据表明厚度越大，其隔热效果越好。蓄水屋面的缺点也较为明显，如夜间屋面散热更加不利，蓄水层加大了屋顶荷载，增加了屋面防水难度。
5.小结
本文针对夏热冬冷地区既有公共建筑节能改造技术展开研究，提出夏热冬冷地区既有公共建筑节能改造技术策略，主要针对建筑外墙、建筑门窗及屋面改造提出了一些技术措施，旨在为同类节能改造工程提供一定的参考和借鉴。
参考文献：
[1]王瑞.建筑节能设计[M].华中科技大学出版社，2010：64-66.
[2]杨晓敏.上海地区公共建筑能耗现状与节能分析[D].上海：同济大学，2007.
[3]张琦.既有建筑节能改造管理研究[D].天津：天津大学，2010.
感谢：2014年宁波职业技术学院院级科研课题NZ14042的资助。
论文作者:俞静1,程云2,吴荣兴3
论文发表刊物:《基层建设》2015年25期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：屋面论文; 建筑论文; 节能论文; 遮阳论文; 窗框论文; 系统论文; 外墙论文; 《基层建设》2015年25期供稿论文;