CN1584234A - 既有采暖住宅建筑节能技术 - Google Patents

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张宝军
方建邦
季元
王国安
王峰
陈志东
马金荣
盛同平
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    • Y02B30/90—Passive houses; Double facade technology

Abstract

本发明公开了一种既有采暖住宅建筑节能技术，它由外墙保温技术，保温屋面节能技术、窗节能技术、建筑装饰节能技术、采暖系统节能技术组成，通过综合测试，各项指标满足国家2005年要达到节能50％要求，其中围护结构节能率达38％，采暖系统节能达21％，总节能率达59％。

Description

既有采暖住宅建筑节能技术
技术领域
本发明属于建筑物节能技术领域，特别适用于既有民用采暖住宅的节能改造用。
背景技术
据统计，全国已建成节能型住宅建筑面积达1×108m2以上，但对过渡地区即夏热冬暖地区既有住宅建筑节能改造成套技术少有报导，某些方面还是空白，目前，我国单位面积采暖能耗为气候条件接近发达国家的3倍左右，现在全国城乡既有建筑面积超过3.6×1010m2，其中按采暖建筑节能标准建造的只有1.3×108m2，且限于少数城市居住建筑，这些高能耗建筑冬季采暖与夏季空调器的使用日益普遍，能源浪费更加严重，既有建筑量大面广，节能潜力十分巨大，因此，对非节能型既有住宅建筑的节能改造是我国建筑节能的关键举措。
在房屋自然通风情况下，建筑物的屋顶及东、西外墙的隔热设计，应使用围护结构内表面最高温度≤夏季室外计算最高温度，既有住宅建筑绝大部分为砖混结构体系，外围护结构构造大都用传统的做法：墙体用实心黏土砖砌筑240mm厚，内外墙抹20mm混合砂浆，总传热系数K约为1.9W/(m2·K)，所以，房屋的隔热保温性能较差，冬季室内阴冷，温度只有4-5℃，远低于卫生标准(12℃下限)；夏季室内外几乎同温度，远高于卫生标准要求(28℃上限)，若这些建筑完全不借助于采暖空气调节，冬夏季节室内环境根本达不到基本的居住条件，更谈不上舒适。现仍有一些建筑冬天结露，夏日高温烘烤，特别是有些建筑的顶层和西晒房间热环境较差，住户饱受冬寒夏热的煎熬，夏季使用空调器，冬季使用电热器空调取暖已较为普遍，由于该类建筑物隔热性能差，热环境改善有限，造成能源浪费突出，因此，对建筑保温隔热性能的改造成为当务之急。
发明内容
本发明的目的是提供一种既有采暖住宅综合节能技术。
本发明以如下技术方案实现的：
(一)外围护结构节能改造：通过测算，外墙面积约占外围护结构面积的44％，楼梯间墙面积约占22％，两者合计约占66％，在建筑物总耗热量中，通过外墙的传热耗热是约占26％，通过楼梯间墙的传热量约占11％，两者合计约占37％。可见，加强围护结构的保温是一项重要技术。所述外围护节能技术是：采用在外墙体外表面增加外墙保温层提高外墙体的保温隔热性能；改开敞式楼梯间为封闭式楼梯间，并封闭楼梯间屋面的上人孔，屋面节能技术是将女儿墙高度较低且房间进深较小的建筑既有平顶屋面上装设架空保温层或草皮种植节能屋面；或在平顶屋面上加坡屋顶，并在坡屋顶上设可开启的通风换气口；改传热系数高的窗为传热系数低的窗。
(二)建筑装饰节能技术是：在屋顶或顶棚内表面装设有低幅射系数的材料以降低屋顶内表面与人体之间辐射热；在外墙内侧加抹一层20-30毫米厚的温砂浆；室外装饰是在外墙表面涂刷反射太阳能辅射热的白色或浅色涂料减少壁面传热，以提高外墙保温性能；在南向和东西向窗户上方安装可调式浅色遮阳蓬提高防热效果；窗的装饰是在室内设置可调节百叶窗帘及内窗，夏季内外窗的缓冲压减少外热进入室内，冬季阻止寒气进入室内；在窗下暖气片顶部增设有散热口，阻止冷空气进入室内。
本发明的积极效果是：由于采用了上述技术方案，通过热工计算和整体测试，在非采暖情况下使冬季室温提高4-7℃；非空气调节情况下夏季室温降低2-4℃，从而改变了室内环境，降低了建筑的使用能耗。
附图说明：
下面结合附图及实施例对本发明进一步详细描述；
图1是外墙面节能保温层结构示意图；
图2是草皮节能屋面结构示意图。
图中：1、水泥砂浆面找平，2、干混聚合物粘结砂浆，3、聚苯保温板，4、干混聚合物粘结砂浆，5、耐碱玻纤网络布，6、干混聚合物粘结砂浆，7、外墙涂料或面砖，8、螺钉，9、20mm 1∶2.5水泥砂浆面找平，10、防水层，11、20mm 1∶2.5水泥砂浆面找平，12、30mm 1∶3水泥砂浆防穿根保护层，13、50mm石子过水层，14、30-50mm植物生长层，15、草皮。
具体实施方式：
1、外墙保温层采用如图1所示的结构，自内向外依次有水泥砂浆面找平(1)、干混聚合物粘结砂浆层(2)、聚苯保温板(3)、干混聚合物粘结砂浆层(4)、耐碱玻纤网络布(5)、干混聚合物粘结砂浆层(6)、外墙涂料或面砖(7)，用螺钉(8)固定在墙体上。利用此种保温层，节能率达38.59％。
2、设置热流阻尼区，把过去的开敞式楼梯间改造为封闭式，楼梯间设窗，北向单元入口改设门斗，避免了冬季西北风灌入，既有建筑的住宅屋面上人孔一般设计在楼梯间顶部，由于上人孔设计施工不当常形成似烟囱的通风口，热能从楼梯间顶抽出去，节能改造对屋面上人孔进行密封处理，使整个楼梯间形成一个温度阻尼区，增强了住宅处围护结构保温、隔热性能。
3、(a)架空保温节能屋面改造，既有屋面热工性能普遍较差，特别是对顶层房间的影响较大，既有建筑屋面的保温状况明显超过规定限值时，则要对屋面进行改造。(b)改设种植节能屋面，种植屋顶是利用植物光合作用、叶面的蒸发作用及对太阳辐射热的遮挡作用，减少太阳辐射热对屋面的影响，从而降低屋顶室外综合温度，同时植物培植基质材料的热阻与热惰性，也能很好地降低屋面的表面温度与温度振幅，种植节能屋面构造，如图3自下而上依次由20mm 1∶2.5水泥砂浆面找平(9)、防水层(10)、20mm 1∶2.5水泥砂浆面找平(11)、30mm 1∶3水泥砂浆防穿根保护层(12)、50mm石子过水层(13)、30-50mm植物生长层(14)、草皮(15)；经测试，种植屋面顶层的内表温度比其他屋面温度低2.8-7.7℃；(c)将平屋面改造成坡屋顶：现有方法只是在平屋面上用轻钢龙骨支撑起混凝土薄板，没有设通风口，没有真正起到保温、隔热作用，本实验例的坡屋顶设通风换气口，换气口面积占顶棚面积的1/300以上，将坡屋顶的通风口做成可启闭的，能够兼顾冬季保温和夏季隔热，夏季开窗，便于通风；冬季关闭，以利保温。(d)窗户节能改造，采用单层窗，为满足隔热保温及气密性要求，把原钢窗和铝合金窗改为PVC塑钢窗，其传热系数远低于铝合金窗(铝合金单层窗K＝6.4，塑铜单层窗K＝4.7)，改善了隔热性能。
4、建筑装饰的节能改造，(1)室内装饰节能改造，在屋顶或顶棚内表面贴纸辐射系数材料(如铝箔等)，以降低屋顶内表面与人体之间辐射换热；在外墙内侧加抹20-30mm厚的保温砂浆；结合装饰考虑室内环境的自然通风性能，以加快夏季室内热环境与室外较冷空间的空气对流交换，同时减少室内结露；结合装饰设遮阳窗帘，采用太阳能热水器与室内电热水器相结合，减少室内热水用能，另外室内充分利用自然光，采用高效节能灯具、节能管材、节能高频空调等材料与设备，从多渠道达到节能目的。(2)室外装饰节能改造，在对既有建筑进行外部装饰改造时，在外墙表面涂刷白色或浅色涂料，可以反射夏季太阳辐射热，减少壁面传热，以提高外墙保温隔热性能，在南向和东西向窗户上方安装遮阳蓬，可以降低遮阳系数，提高防热效果，大大降低了空调的使用率，节约能耗。
5、采暖系统节能改造，对既有建筑节能改造，必须同时对采暖系统加以改造，否则会出现过热现象，采暖能耗没有得到节约，针对苏北地区既有住宅特点，对供热系统的热源、热网和热用户同时进行技术改造，并实现热计量收费。
(1)实行区域供热，其热源应为热电联产，对于小型分散、效率不高的锅炉，要进行连片改造，以克服对环境造成的污染；对既有热源进行改造，采用高效锅炉、换热器及现代化控制设备，如加装燃煤计量、分层给煤装置，采用有效的节煤燃烧措施；对鼓风机、引风机加装变频器，控制风煤比，尽量利用烟气剩余热量，采用变频调速的补水定压方式，根据失水量的多少，启动流量不同的泵，对于锅炉、分水缸、集水缸、循环水泵进出口均设压力表、温度计，以实现量化管理和自动控制。要求各类循环水泵高效、节能、低噪，同时加装变频器，及时自动调节，实现动态变流量的自控集中供热系统，对于一个系统，要保证水泵流量与系统负荷匹配，并考虑分阶段调节流量的因素，例如初寒期、末寒期的热负荷要低于寒冬期，相应的循环流量可以减小，如果采用大小泵组合方式，则可实现量的调节，从而达到节能的目的，取寒冬期用大泵一台，流量为G，扬程为H，功率为N，若选初、末寒期用小泵一台，取流量为0.75G，则扬程为0.56H，功率为0.42N，经计算节约电耗58％。采用连续供暖，并根据室外温度变化实时调节，连续供暖一方面可以避免和减少对锅炉频繁的压火和挑火，以提高运行效率，降低能耗；另一方面可不考虑间歇因素对散热面积的影响，从而减小管道流量，降低初期投资和日常运行费用；同时可以避免远端建筑供暖“迟到现象”，做到远近受益均衡，对热网进行改造，包括对高效保温管道、水力平衡设备及温度补偿器的应用。
(2)室内采暖系统改造，安装分户热表，按户分环、控制阀出户，分户计量，按量计费，分户热计量装置如图4所示，按户分环的采暖系统可采用单管水平串联式、双管并联式等能够实现分户控制、经济、可靠、节能、卫生、技术先进的其他形式，采暖期结束后，用以查验耗热量，按实际耗热量收费。分室、分户温控，根据室温自动调节流量，在夜间、无人时使能耗处于最低状态，在散热器入口、出口安装恒温调节阀，或实施感温器和程控器联动，以实现温度的控制。取消高点集气罐，采用自动排气阀，可以减少系统丢水现象，在自动排气阀上游设关闭阀，以方便检修；并装设Y型过滤器，以减少故障。对于干管、立管、支管进行详细的阻力计算，以使各并联环路达到水力平衡；不要单独依靠阀门手动调节达到水力平衡，因为环路众多，用阀门调节不易解决系统垂直及水平方向的失调问题。
效果测试：
1、测试对象
选择居住小区采暖住宅在采取节能改造措施前后2#楼、12#楼作为测试对象，以便在损耗降低幅度上有其可比性。
2、测试内容
顶层室内温度、标准层室内温度。
3、测试方法
采用干球温度计和WHM5型温度表，选择6月15日、6月16日、6月17日、11月25日，11月26日、11月27日对室内温度进行对比测试，仪器设在住房中央，离地面1.1m，关闭门窗，南西向门窗遮阳，测试时间从8:00开始，16:00结束，每小时记录1次。
4、测试结果
通过测试结果对比分析，冬、夏季典型温度下，室内温度可以控制2-5℃，节能效果非常明显。以徐州市泰山居住小区特殊地理位置制定节能建筑设计遵循的原则，研究围护结构节能措施，各项指标经测试总节能率达59％，满足国家2005年要达到节能50％的要求，用于节能的投入控制在总造价的9％，综合效益显而易见。

Claims (5)

1、一种既有采暖住宅建筑节能技术，它包括外围护结构节能技术、其中含外墙节能技术、屋面节能技术、窗节能技术；建筑装饰节能技术、采暖系统节能技术，其特征是：
(一)所述外围护节能技术是：
(1)采用在外墙体外表面增加外墙保温层提高外墙体的保温隔热性能；
(2)改开敞式楼梯间为封闭式楼梯间，并封闭楼梯间屋面的上人孔；
(3)屋面节能技术是将女儿墙高度较低且房间进深较小的建筑既有平顶屋面上装设架空保温层；或在平顶屋面上加坡屋顶，并在坡屋顶上设可开启的通风换气口；
(4)改传热系数高的窗为传热系数低的窗。
(二)建筑装饰节能技术是：
(1)在屋顶或顶棚内表面装设有低幅射系数的材料以降低屋顶内表面与人体之间辐射热；在外墙内侧加抹一层20-30毫米厚的温砂浆；
(2)室外装饰是在外墙表面涂刷反射太阳能辅射热的白色或浅色涂料减少壁面传热，在南向和东西向窗户上方安装可调式浅色遮阳蓬提高防热效果；
(3)窗的装饰是在室内设置可调节遮阳百叶窗帘及内窗；在窗下暖气片顶部增设有散热口。
2、根据权利要求1所述的一种既有采暖住宅建筑节能技术，其特征是外墙保温层自内向外由水泥砂浆找平层、干混聚合物粘结砂浆层、聚苯保温板、干混聚合物粘结砂浆层、耐玻网络布、干混聚合物粘结砂浆层、外墙涂料或面砖层依次组成，用螺钉固定在外墙外表面。
3、根据权利要求1所述的一种既有采暖住宅建筑节能技术，其特征是屋面上的架空保温层采用在防水层与屋面之间设置轻质高效保温材料的复合屋面结构，也可以是草皮层防水保温屋面。
4、根据权利要求1或3所述一种既有采暖住宅建筑节能技术，其特征是所述草皮层防水保温屋面自下而上依次由低筋灰面层，钢筋混凝土楼板、20mm水泥砂浆面找平层、防水层、20mm厚水泥砂浆面找平层、30mm厚水泥砂浆防穿根保护层，50mm厚石子过水层、30-50mm厚植物生长层，草皮层组成。
5、根据权利要求1所述一种既有采暖住宅建筑节能技术，其特征是坡屋顶上通风换气口的大小大于顶棚面积的1/300。
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