既有建筑门窗节能改造技术.docx

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既有建筑门窗节能改造技术

第1节既有建筑门窗节能改造技术

一门窗在建筑节能中的意义

在建筑围护结构的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中，门窗的绝热性能最差，是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。

就我国目前典型的维护部件而言，门窗的热能耗约为墙体的4倍、屋面的5倍、地面的20多倍，约占建筑围护部件总耗能的40%~50%，据统计，在采暖或空调的条件下，冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30%~50%，夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%~30%。

因此，增强门窗的保温隔热性能，减少门窗能耗，是改善室内热环境质量和提高建筑节能水平的重要环节。

另一方面，建筑门窗承担着隔绝与沟通室内外两种环境两个互相矛盾的任务，不仅要求它具有良好的绝热性能，同时还应具有采光、通风、装饰、隔声、防火等多项功能，因此，在技术处理上相对于其他围护部件，难度更大,涉及的问题也更为复杂。

从建筑节能的角度看，建筑外窗一方面是能耗大的构件，另一方面它也可能成为得热构件，即通过太阳光透射入室内而获得太阳热能，因此，应该根据当地的建筑气候条件、功能要求以及其它围护部件的情况等因素来选择适当的门窗材料、窗型和相应的节能技术，这样才能取得良好的节能效果。

3、既有建筑门窗节能改造方法

（1）一般措施

总体上门窗的节能主要体现在门窗保温隔热性能的改善。

北方寒冷地区的门窗的节能侧重于保温，南方夏热冬暖地区侧重于隔热，而夏热冬冷地区则要兼顾保温和隔热。

可以从以下几个方面考虑提高门窗的保温隔热性能。

1加强门窗的隔热性能

门窗的隔热性能主要是指在夏季门窗阻挡太阳辐射热射入室内的能力。

影响门窗隔热性能的主要因素有门窗材料、镶嵌材料（通常指玻璃）的热工性能和光物理性能等。

门窗框材料的热导率越小，则门窗的传导系数也越小。

对于窗户来说，采用各种特殊的热反射玻璃或热反射薄膜有很好的效果，特别是选用对太阳光中红外线反射能力强的反射材料更理想，如低辐射玻璃。

但在选用这些材料时要考虑到窗的采光问题，不能以损失窗的透光性来提高隔热性能，否则它的节能效果会适得其反。

2加强窗户内外的遮阳措施

在满足建筑里面设计要求的前提下，增设外遮阳板、遮阳篷及适当增加南向阳台的调处长度都能起到一定的遮阳效果。

在窗户内侧设置镀有金属膜的热反射织物窗帘，正面具有装饰效果，在玻璃和窗帘之间构成约50mm厚的流动性较差的空间气层。

这样可取得很好的热反射隔热效果，但直接采光差，应做成活动式。

另外，在窗户内侧安装具有一定热反射作用的百叶窗帘，也可获得一定的隔热效果。

3改善门窗的保温性能

改善建筑外门窗的保温性能主要是指提高门窗的热阻。

由于单层玻璃窗的热阻很小，内、外表面的温差只有0.4℃，因此，单层窗的保温性能很差。

采用双层或多层玻璃窗，或中空玻璃，利用空气间层热阻大的特点，能显著提高窗的保温性能。

另外，选用热导率小的门窗框材料，如塑料、断热处理过的金属框材等，均可改善外门窗的保温性能。

一般来讲，这一性能的改善也同时提高了隔热性能。

另外，提高门窗的气密性可以减少对该换热所产生的能耗。

目前，建筑外门窗的气密性较差，应从门窗的制作、安装和加设密封材料等方面提高其气密性。

在设计时，这一指标的确定可根据卫生换气量1.5次/h来考虑，即不一定要求门窗绝对密不透气。

第2节既有建筑墙体节能改造技术

1、围护结构传热特点

房屋的屋顶、墙等外围护结构的作用是使室内受到遮挡，以不受室外气候变化的影响。

如果仅从室内的冷热角度来考虑，则外围护结构的作用就是为了防热御寒，使室内形成温暖、舒适的环境。

春秋两季可谓气候舒适。

若仅就春秋两季而言，外围护结构的热工性能差一些也是可以的，而冬夏两季，则要求外围护结构具有绝热的性能。

冬天，一般室内温度高，室外温度低，热流必然由室内流向室外。

当室内不供暖时，室温的自然变化受太阳辐射热，与其他建筑物之间的热辐射，以及房间里人体散热等因素的影响，它不同于室外气温。

这个自然变化的室温称为该房间的自然温度。

自然温度一般比室外温度高几摄氏度。

当供暖停止时，室温不会立刻同室外气温相等，而是逐渐趋向于自然温度。

冬季，房屋的热流方向大多是由室内流向室外。

夏季，白天和夜间的热流方向恰恰相反。

白天，若房间不供冷，则由室外向室内的热流量相比，房屋接受太阳辐射却相当大。

若房间供冷，则室温比室外气温低得多，由室内流向室外的热流量就会相应增加。

可是，到了夜间，室外气温下降，热流便由室内流向室外。

这时，应使白天室内所积蓄的热量尽快地排向室外，以利于室内人们的生活。

夏季，由于白天与夜间的热流方向不同，故应考虑相应的对策。

对有供暖或或供冷的房间采取隔热措施，使流入或流出的热量减少，既可以节能，又可以使3室内环境变得舒适。

然而，夏天，一到夜里必须把白天房间内所有积蓄的热量尽快地排向室外，这时，重要的是散热。

尤其对于那些因受强烈照射而室温升得很高的房间，即使在白天也要尽量把热排放出去。

这时，如果房屋采取了隔热措施，反倒会使房间变得更热。

使用绝热材料的目的在于减少房屋的热流出入，而气候又有四季之分，因此，绝热的处理必须与各地区的气候条件相适应。

三既有建筑墙体节能改造方法

（1）墙体节能改造采用的保温材料

通常用作墙体保温的材料类型有：

保温棉，它由玻璃纤维构成，比如棉毡；半硬性材料，它是用热固性粘合剂以玻璃纤维或矿棉纤维制成的绝热板，比如矿棉板、玻璃棉板；硬性材料，是用聚苯乙烯、聚氨酯、酚醛树脂和高密度玻璃纤维制成的保温板，其中聚苯乙烯板有膨胀型（EPS）和挤塑型（XPS）两种；松散材料，主要是珍珠岩、蛭石、聚苯颗粒等轻质粒状材料。

这些材料中的大多数都可用于建筑墙体的节能改造。

（二）墙体节能改造的构造设计

1墙体外保温节能改造

墙体外保温是在主体墙结构外侧，在粘接材料的作用下，固定一层保温材料，并在保温材料的外侧抹砂浆或做其他保护装饰。

对于既有采暖居住建筑的节能改造来说，采用墙体外保温作法在技术已经成熟，国内外已大规模推广。

在欧美等发达国家，墙体外保温技术已成功应用了三十余年，在国内的应用也有了十多年的历史。

国外的外墙外保温系统已引入我国，并开始了试生产及成功的试点应用，国内一些单位开发的EC胶黏剂与耐碱玻璃纤维布、聚苯板相配套应用于外墙体保温，在我国三北地区的试点工程已达到相当规模；钢丝网水泥砂浆复合岩棉板外保温技术也在一些省市得到推广。

此外，加气混凝土等轻质材料保温技术在华北、西北地区也有数量可观的应用面。

这些成熟的技术及成功的经验为因地制宜地开展既有建筑墙体节能改造提供了有效的技术途径。

（4）常用的实心砖墙外保温节能改造构造作法适用于主体结构为实心砖墙的墙体外保温改造作法很多，通常的构造作法有以下几种：

聚苯板外保温（粘接式）、岩棉板外保温（挂装式）、聚氨酯外保温（喷涂式）及聚苯颗粒外保温（抹灰式）。

2墙体内保温节能改造

墙体内保温是在墙体结构内侧覆盖一层保温材料，通过粘结剂固定在墙体结构内侧，之后在保温材料外侧做保护层及饰面。

在我国，墙体内保温技术的应用远较墙体外保温技术要早，因为内保温作法不会遇到外保温那样严酷的环境条件（风吹、日晒、雨淋等）,因此技术难度相对较小；同时，内保温作法可以一家一户的单独实施，不一定要像外保温那样整幢建筑同步进行。

所以，内保温作法有其自身的优势及实施的灵活性。

现有成熟的墙体内保温经验为各地开展既有建筑墙体内保温节能改造提供了可供选择的技术途径。

（4）常用的实心砖墙内保温节能改造构造法适用于主体结构为实心砖墙的墙体内保温改造作法很多，通常的构造作法有以下几种：

保温砂浆内保温（抹灰式）、保温内保温（粘接式）、轻质砌块内保温（砌筑时）、其他做法（贴保温壁纸、热反射材料）。

1　保温砂浆内保温进行室内墙面装修时，通常需要重新刷一层砂浆，利用这个机会人们刷上一层保温砂浆（珍珠岩砂浆、聚苯颗粒浆等料等），能起到一定的保温作用。

2　保温板内保温一种情况是直接在外墙内表面粘贴石膏板后抹饰面材料，也是最简单最常用的方法；或是在外墙内表面粘贴玻璃模板、岩棉板、聚苯板等预制保温板，改造后效果较显著。

另一种情况是石膏板（包括饰面石膏板、纸面石膏板）复合岩棉板或聚苯板等保温材料，这种方法比较复杂，但保温效果较好。

3　轻质砌块内保温直接在外墙内表面上砌筑轻质砌块保温材料，比如常用的加气混凝土砌块、泡沫珍珠岩块等。

4　其他作法还可以在外墙内表面上贴保温壁纸、悬挂保温窗帘；在暖气散热器后的内墙面上加贴铝箔热反射板，都可以不同程度地达到保温的目的。

（3）墙体节能改造构造方式的选择

既有建筑节能技术的不断完善和发展，外墙外保温技术逐渐成为建筑保温节能形式的主流。

从科学的合理性而言，外墙外保温形式是一种先进的、有应用前景的保温节能技术，在对墙体进行保温改造时，应优先选用外保温技术。

外墙节能改造中采用墙体内保温改造方式缺点很明显：

影响住户的室内活动和正常生活，不利于改造的进行；占用室内的使用面积；不利于室内装修，给安装空调、电话及其他饰物带来不便；由于外墙受到的温差大而引起保温层易出现裂缝等。

采用墙体外保温改造方式的优点也很明显：

除了能避免上述墙体内保温的缺点外，还能保护主体结构，延长

建筑物寿命；避免了建筑内部冷凝现象的发生，有利于室温的稳定；提高了墙体的防水功能和气密性等。

更有资料显示，与内保温相比，外保温可大大减少保温材料的用量，从而减少了保温材料的使用厚度，具有明显的经济综合优势，适合旧建筑的节能改造工程。

从以上总结看出，外保温作法是墙体节能改造的最佳选择。

第3节既有建筑物节能改造技术

一屋面节能改造的意义及发展现状

（1）屋面节能改造的重要意义

屋面作为一种建筑物外围护结构所造成的室内外温差传热耗热量，大于任何一面外墙或地面的耗热量。

提高屋面的保温隔热性能，对提高抵抗夏季室外热作用的能力尤为重要，这也是减少空调能耗，改善室内热环境的一个重要措施。

在多层建筑围护结构中，屋面所占面积较小，能耗约占总能耗的8%～10%。

据测算，室内温度每降低1℃，空调减少能耗10%，而人体的舒适性会大大提高。

因此，加强屋面保温节能对建筑造价影响不大，节能效益却很明显。

二、既有建筑屋面节能改造一般方法

（一）干铺保温材料

在防水层确实已老化造成渗透必须翻修的情况下，在屋面修漏补裂，进行局部翻改；完成防水层改造后，再在改善后的防水层上做保温处理。

具体做法是留出排水通道，干铺保温材料。

保温材料可采用B03或B04级加气混凝土，干铺在现有屋面防水层上，并在表面做防水涂层，保温材料厚度应视下层结构及保温要求经热工计算确定，并注意不要超过允许计算荷载。

这种做法的优点首先是加气混凝土本身具有较好的保温隔热和整体抗冻性能，其次是铺保温材料施工方便，便于屋面防水层的维修和保护及保温层的更新，并且非常经济。

（2）架空平面屋

方案可有两种：

一种是在横墙部位砌筑100～150mm高的导墙，在墙上铺设配筋加气混凝土面板，再在上部铺设防水层，形成密闭空间保温层，这种作法适用于下层防水层破坏，保温层失效的屋面；第二种是在屋面荷载条件允许下，在屋面上砌筑150mm*150mm水泥薄板，一般上面不做防水层，主要解决隔热问题，同时对屋面防水层也起到一定的保护作用。

（5）种植屋面

1倒置式屋面的定义

所谓倒置式屋面就是将传统屋面构造中保温隔热层与防水层“颠倒”之称，所以称“侧铺式”或“倒置式”屋面。

倒置式屋面的定义中，特别强调了“憎水性”保温材料。

首先，工程中常用的保温材料如水泥膨胀珍珠岩、水泥蛭石、矿棉、岩棉等都是非憎水性的，这类保温材料如果吸湿后，其热导率将陡增。

因此普通保温屋面中需在保温层上做防水层，在保温层下做隔气层，从而增加造价，使构造复杂化。

其次，防水材料暴露于最上层，加速其老化，缩短了防水层的使用寿命，故应在防水层上加做保护层，这又将增加额外的投资。

其次，对于封闭式保温层而言，施工中因受天气和工期的影响，很难做到其含水率相当于自然风干状态下的含水率；如因保温层和找平层干燥困难而采用排气屋面，则由于屋面上伸出大量排气管，不仅影响屋面使用和观瞻，而且人为地碰坏了防水层的整体性，排气管上防雨盖又常常容易脱落，反而使雨水灌入管内。

由于倒置式屋面为外隔热保温形式，外隔热保温材料层的热阻作用对室外综合温度波首先进行衰减，使其后产生在屋面重质材料上的内部温度分布低于传统保温隔热层内部温度分布，屋面所蓄有的热量始终低于传统屋面保温隔热方式，向室内散热也小，因此，是一种隔热保温效果更好的节能屋面构造形式。

2改建后倒置式屋面的特点

改建后倒置式屋面的主要特点如下

（1）可以有效延长防水层的使用年限“倒置式屋面”将保温层设在防水层之上，大大减弱防水层受大气、温差及太阳光紫外线照射的影响，使防水层不易老化，因而能长期保持其柔软性、延伸性等性能，有效延长使用年限。

据国外有关资料介绍，可延长防水层使用寿命的2～4倍。

（2）保护防水层免受外界损伤由于保温材料组成不同厚度的缓冲层，使卷材防水层不易在施工中受外界损伤，同时又能衰减各种外界对屋面的冲击产生的噪声。

（3）保温材料做成放坡如果保温材料有一定的坡度（一般不小于2%），雨水可以自然排走。

因此进入屋面体系的水和水蒸气不会在防水层上冻结，也不会长久凝聚在屋面内部，而能通过多孔材料蒸发掉，同时也能避免了传统屋面防水层下面水汽凝结、蒸发，造成防水层鼓泡而被破坏的质量通病。

（4）施工简便，利于维修倒置式屋面省去了传统屋面中的隔气层及保温层上的找平层，施工简便，更加经济。

即使出现个别地方渗漏，只要揭开几块保温板，就可以进行处理，所以易于维修。

综上所述，倒置式屋面具有良好的防水、保温隔热功能，特别是对防水层起到保护、延缓老化、延长使用年限的作用，同时还具有施工简便、速度快、耐久性好、可在冬季或雨季施工等优点。

在国外被认为是一种可以弥补传统做法缺陷而且比较完善与成功的屋面构造设计。

3改建倒置式屋面的构造层次及其做法

倒置式屋面基本构造层次由下至上为结构层、找平层、结合层、防水层、保温层等，其做法与如下几种类型。

1　采用保温板直接铺设于防水层，在敷设纤维织物一层，上铺卵石或天然石块或预制混凝土块等作保护层。

有点是施工简便，经久耐用，方便维修。

2　采用发泡聚苯乙烯水泥隔热砖用水泥砂浆直接粘贴于防水层上。

优点是：

构造简单，造价低，目前大量住宅小区已试用，效果很好。

缺点是：

使用过程中会有自然损坏，维修时需要凿开，易损坏防水层。

发泡聚苯乙烯虽然密度、热导率和吸水率均较小，价格便宜，但使用寿命相对有限，不能与建筑物寿命同步。

3　采用挤塑聚苯乙烯保温隔热板（以下简称保温板）直接铺设于防水层上，上做配筋细石混凝土，如需美观，还可再做水泥砂浆粉光、粘贴缸砖或广场砖等。

这种做法适用于上人屋面，经久耐用，缺点是不便维修。

4　对于坡屋顶建筑，屋顶采用瓦屋面，保温层设于防水层与瓦材之间，保温及防水效果均较好。

3“平改坡”技术方案

（1）“平改坡”方案及比较“平改坡”的建设性质属已有建筑改造类。

已有建筑改造受到条件限制，因此远比新建筑要复杂得多，多层住宅也不例外。

抛开政策的。

社会的、产权的、资金的、使用的影响因素。

建筑的、技术的、结构的、设备的、施工的因素都会制约影响到“平改坡”。

所以，“平改坡”绝对不是一种标准化方案就能解决问题的，它应有灵活的解决方法。

“平改坡”几种可能的方案如下。

1　在保温平屋顶上再加坡顶保温由原平顶承担，新坡顶解决防水问题，并由新坡顶、新材料、新色彩带来建筑新形象。

这种方案实施起来相对比较简单容易，对下层住宅影响最小。

2　拆掉原有建筑旧平顶，换成坡顶此方案实施难度较大，对下层住户影响很大吗，不具备一定条件，不应采取此方案。

3　原平顶改造成楼板，利用新坡顶的三角形空间做成楼阁这个方案实际上是借“平改坡”的机会，比①方案增加一些投资，就可增加建筑面积。

如果阁楼中最低点保证2.2m净高甚至可增加一层的建筑面积。

这是凡有条件的多层住宅应首选的“平改坡”方案。

（3）种植屋面的节能环保性

1种植屋面的节能环保性

近年来城市中的土地资源紧缺、能源过度消耗和环境恶化，使得人们将视线聚焦于以往被忽略的建筑屋顶。

建筑物的屋顶式建筑的主要围和面之一，屋顶绿化作为一种有效地节能环保措施，越来越受到人们的重视。

种植屋面就是对屋顶进行绿化处理，它能够增强建筑的隔热保温效果，反射、吸收太阳光辐射热，保护混凝土屋面不受夏季烈日暴晒和冬季冰雪侵蚀，避免混凝土热胀冷缩而产生裂缝和变形，延长屋面材料和结构的使用寿命，是防水层寿命延长2～3倍，不仅不会式屋顶漏水，反而会起到保护作用，相应减少了房屋的维修费用。

屋顶绿化还能有效缓解“热岛效应”（据介绍，植物的蒸腾作用可以缓解热岛效应达62%）改善建筑物气候环境，净化空气（屋顶绿化较之地面绿化更可以吸收高空悬浮灰尘），降低城市噪声，能够增加城市绿化面积，提高国土资源利用率，能够改善建筑硬质景观，提高市民生活和工作环境质量等。

总之，屋顶绿化是改善城市生态环境的有效途径之一，是实现建筑节能的一种有效措施，值得大力推广应用。

许多国家对屋顶绿化的研究和应用起步较早，这种绿化方式在欧洲相当流行，亚洲地区如日本、新加坡等国也将屋顶绿化作为建筑物不可分割的组成部分。

我国从20世纪80年代初开始尝试建筑物屋顶绿化。

随着社会经济的发展以及城市规模的迅速扩大，人们对屋顶绿化的作用、性能逐渐认识，并开始将试验结果应用于世纪工程中。