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        對(duì)香格里拉市既有建筑節(jié)能改造的探討

        2019-06-06 13:36:30劉新月邱云龍楊嚴(yán)蘇榮
        建筑建材裝飾 2019年6期

        劉新月 邱云龍 楊嚴(yán) 蘇榮

        摘要:本文通過對(duì)香格里拉市既有建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、用能情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)研,針對(duì)香格里拉市用能所存在的特殊問題,結(jié)合香格里拉市城鎮(zhèn)既有居住建筑、城鎮(zhèn)既有公共建筑、城郊農(nóng)村既有居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀提出了節(jié)能改造技術(shù)方案,為香格里拉市今后既有建筑節(jié)能改造提供借鑒和參考。

        關(guān)鍵詞:高寒地區(qū);既有建筑;用能;節(jié)能改造

        中圖分類號(hào):TU201.5

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1674—3024(2019)06—0125—02

        引言

        香格里拉市是世界著名“三江并流”自然遺產(chǎn)腹心地帶,地處金沙江、瀾滄江中上游,是長(zhǎng)江上游綠色屏障建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域。特殊的高原寒冷氣候以及少數(shù)民族特有的生活習(xí)慣,形成了香格里拉市獨(dú)特的多樣性建筑形式和采暖習(xí)慣。根據(jù)供暖期統(tǒng)計(jì),我國北方地區(qū)最長(zhǎng)供暖期為210天,北京地區(qū)為140天,山東等地為90天,而香格里拉市的采暖期為176天,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過北方多地,采暖成為當(dāng)?shù)厥忻竦谋匾顥l件之一。香格里拉市大部分既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差,在全年長(zhǎng)達(dá)176天的采暖期內(nèi)居民大都以燃燒薪材的方式取暖,建筑能耗較高。所帶來的最直觀影響就是原始森林的急劇減少、環(huán)境質(zhì)量下降,對(duì)香格里拉市的社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及長(zhǎng)江中上游生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

        1 香格里拉市既有建筑節(jié)能改造的必要性

        1.1 有利于改善人居生活環(huán)境

        香格里拉地處高寒山區(qū),大部分既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能差,建筑熱舒適度低,滯后的城市基礎(chǔ)設(shè)施已無法滿足人民對(duì)建筑居住舒適度的需求。通過對(duì)既有建筑進(jìn)行改造,能盡量保持建筑室內(nèi)溫度,提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能,使建筑物室內(nèi)熱舒適度得到大程度的改善,有利于提高人民生活質(zhì)量。

        1.2 是保護(hù)長(zhǎng)江中。上游生態(tài)平衡的需香格里拉市特殊的地理位置及明顯的立體氣候使得這里水、森林、礦產(chǎn)、生物、旅游資源較為豐富;但特殊的地理位置及氣候條件也使得這里的生態(tài)環(huán)境較為脆弱。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研,城鎮(zhèn)取暖的家庭平均一個(gè)采暖季需消耗掉1載重卡車薪材(約為12m3)。按2017年香格里拉市統(tǒng)計(jì)人口數(shù)及對(duì)應(yīng)戶籍家庭來計(jì)算,每年要燒掉40—50萬立方左右的薪材。因薪柴需求對(duì)森林尤其是原始森林的大量砍伐,將會(huì)造成三江源上下游生態(tài)環(huán)境及資源不可逆轉(zhuǎn)的破壞。因此,保護(hù)好香格里拉市的生態(tài)環(huán)境,對(duì)發(fā)展當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)、構(gòu)建長(zhǎng)江上游綠色屏障具有重要作用。

        2 香格里拉市既有建筑特點(diǎn)及用能現(xiàn)狀

        2.1 城鎮(zhèn)既有居住建筑

        經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)研,城鎮(zhèn)既有居住建筑結(jié)構(gòu)形式主要為磚混結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)的當(dāng)代建筑,外墻主要為涂料并飾以傳統(tǒng)藏族特色紋樣,幾乎未做任何墻體保溫措施。外窗類型為單框雙玻塑鋼或鋼窗,窗面積較大且部分與墻有空隙,門為普通防盜門,地板主要為強(qiáng)化木質(zhì)地板,單元門為非保溫門。此類建筑的用能主要包括照明、家電、炊事、采暖等。冬季居民采暖大都是燃燒薪材為主,部分家庭使用電取暖器,據(jù)當(dāng)?shù)鼐用穹磻?yīng),此類建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫效果差,采暖效率低,冬天采暖耗能明顯較高。

        2.2 城鎮(zhèn)既有公共建筑

        公共建筑外墻構(gòu)造多為抗裂砂漿(5mm)+燒結(jié)多孔磚(240mm)+混合砂漿(20mm),外墻大多進(jìn)行過不同材料的突面造型裝飾,外窗為塑鋼窗+中空玻璃或單層玻璃,屋面一般有作保溫隔熱層等,建筑保溫隔熱性能相對(duì)較差。此類建筑中只有少數(shù)采用了集中供暖方式進(jìn)行采暖,但由于采暖空間較大,圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能跟不上,集中供熱的采暖效果并不顯著。多數(shù)公建建筑主要取暖方式為電加熱,也有一部分公建建筑未采取任何取暖方式,如學(xué)校建筑。

        2.3 城郊農(nóng)村既有居住建筑

        傳統(tǒng)藏族民居多以二層為主,多為土木結(jié)構(gòu),三面土墻,另一面為木板墻,因此當(dāng)?shù)厝艘步兴翂Ψ俊M翂Ψ繃o(hù)結(jié)構(gòu)絕大部分是夯土材料,用木構(gòu)架作為承重體系。正面的木板墻體和屋面通風(fēng)開口就成為了影響保溫效果的關(guān)鍵。屋面“房板”多用沙松板或冷杉板,厚約3—5厘米,單板寬約20厘米,長(zhǎng)90—110厘米,板面按照紋路會(huì)有一條條自然的細(xì)長(zhǎng)小溝,有利于排水,為防止風(fēng)把“房板”掀翻,藏民還在上面壓上石頭。傳統(tǒng)藏族民居側(cè)面及后面用山墻來圍攏,山墻一般基礎(chǔ)處寬約80厘米,內(nèi)墻垂直,外墻逐步收分至約38厘米,也就是“三八墻”,前面用木板來隔斷,并以樓梯、走廊等來連接。此類建筑的用能包括炊事、照明、家電、火塘采暖等。目前農(nóng)村秸稈、薪柴等非商品能源消耗量很大。

        3 香格里拉市既有建筑節(jié)能改造方法的建議

        結(jié)合香格里拉市既有建筑的調(diào)研情況,建議從外墻、屋面和外窗等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行節(jié)能改造,主要改造內(nèi)容為外窗改造、屋面改造、外墻改造、其他改造(樓梯間保溫密閉、給水管網(wǎng)保溫等)。

        3.1 技術(shù)方法

        城鎮(zhèn)、城郊既有居住建筑節(jié)能改造后,屋面、外墻、外窗的傳熱系數(shù)及外門、外窗的氣密性等級(jí)應(yīng)符合根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JGJ26的要求。既有公共建筑節(jié)能改造后,屋面、外墻、外窗的傳熱系數(shù)及外門、外窗的氣密性等級(jí)應(yīng)符合根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB50189的要求。根據(jù)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)及農(nóng)戶使用情況,城郊農(nóng)村既有居住建筑只針對(duì)采暖季居住樓層外窗及節(jié)能重點(diǎn)薄弱部位(如閣樓通風(fēng)井及戶門)等部位進(jìn)行節(jié)能改造;節(jié)能改造后,改造部位的傳熱系數(shù)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T50824的要求。

        3.1.1 外窗改造

        外窗的節(jié)能改造可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際采用更換整窗或增加一堂單框單玻窗等方法進(jìn)行。更換外窗時(shí),不應(yīng)擴(kuò)大原有窗洞尺寸;窗框與墻體之間應(yīng)采取有效的保溫和防水密封構(gòu)造,不得采用普通水泥砂漿補(bǔ)縫。

        (1)?單層窗改造:當(dāng)外窗完好,且窗臺(tái)寬度允許時(shí),可在內(nèi)側(cè)再增加一層單窗,形成雙層窗。

        (2)?換整窗改造:當(dāng)外窗性能差,且不宜另加一層窗時(shí),則更換為滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的中空玻璃節(jié)能窗。

        (3)?雙層窗改造:當(dāng)外窗完好,且窗臺(tái)寬度允許時(shí),可在內(nèi)側(cè)或外側(cè)增加一層窗成雙層窗。

        3.1.2 屋面改造

        (1)?對(duì)防水層以上材料破損嚴(yán)重的屋面,清除屋面板上所有層次,結(jié)合屋面防水翻新,重新設(shè)置防水層,增設(shè)保溫層,屋面形式宜采用倒置式;

        (2)?對(duì)防水層以上材料損壞一般的屋面,結(jié)合屋面防水翻修,增設(shè)保溫層,屋面形式宜采用倒置式;

        (3)?剛性防水上人屋面和柔性防水不上人屋面,可做倒置保溫屋面。

        (4)?屋面保溫材料考慮采用板材類保溫材料,也可采用一體化屋面復(fù)合保溫裝飾板。

        (5)?采用外墻內(nèi)保溫改造的既有建筑,根據(jù)建筑使用功能、外裝飾條件及采暖保溫時(shí)段特點(diǎn),選用屋面內(nèi)保溫處理方式。

        3.1.3 外墻改造

        外墻改造主要針對(duì)城鎮(zhèn)既有居住建筑及公共建筑。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際可采用板材類的內(nèi)、外保溫系統(tǒng),對(duì)外墻進(jìn)行整體內(nèi)、外保溫;城鎮(zhèn)既有居住建筑推薦采用外墻外保溫系統(tǒng)。

        3.1.4 其他改造

        (1)?城鎮(zhèn)既有居住建筑及直接通往室外的入口大門應(yīng)進(jìn)行節(jié)能改造并滿足相應(yīng)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求;門框與墻體之間的縫隙,應(yīng)采用高效保溫材料填堵,不得采用普通水泥砂漿補(bǔ)縫。公共建筑面向冬季主導(dǎo)風(fēng)向的外門應(yīng)設(shè)置門斗或雙層外門,其他外門宜設(shè)置門斗或采取其他減少冷風(fēng)滲透的措施;外門的氣密性等級(jí)不應(yīng)低于4級(jí)(GB/T7106—2008);公共建筑外門框與墻體之間的縫隙,應(yīng)采用高效保溫材料填堵,不得采用普通水泥砂漿補(bǔ)縫。

        (2)?樓梯間外墻、外窗按前述4.1.1、4.1.3進(jìn)行節(jié)能改造。

        (3)?可能凍壞的給水系統(tǒng)管道應(yīng)進(jìn)行保溫處理;采用的保溫技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)滿足現(xiàn)行防火規(guī)范要求。

        3.2 節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)及模擬分析

        為充分分析上述技術(shù)方法的可行性,選取了三類建筑的代表進(jìn)行節(jié)能改造方案設(shè)計(jì),并通過軟件進(jìn)行模擬分析對(duì)比,三類建筑代表分別為:

        (1)?城鎮(zhèn)既有公共代表建筑:該建筑為香格里拉市某學(xué)校教學(xué)樓,4層半框架結(jié)構(gòu),建筑面積5390nf,建筑高度19.5m,體形系數(shù)0.27。

        (2)?城鎮(zhèn)既有居住代表建筑:該建筑為香格里拉市某保障房,4層磚混結(jié)構(gòu),建筑面積774mf,建筑高度11.2m,體形系數(shù)0.42。

        (3)?城郊農(nóng)村既有居住代表建筑:該建筑為香格里拉市某傳統(tǒng)農(nóng)村民居,2層夯土墻木結(jié)構(gòu),設(shè)木格柵覆土閣樓(堆放雜物),建筑面積552mf,建筑高度9.0m,體形系數(shù)0.3。

        結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際,分析計(jì)算的基本參數(shù)設(shè)定為:北緯:27°50',東經(jīng):99°42',海拔3276.1m;年平均氣溫5.9C;供暖室外計(jì)算溫度—6.1°C;公共建筑及城鎮(zhèn)居住建筑供暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度18C;城郊農(nóng)村民居室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度16°;冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)?,F(xiàn)將各類建筑的方案設(shè)計(jì)、模擬分析計(jì)算模型、改造計(jì)算參數(shù)及對(duì)比結(jié)果列舉見表1。

        根據(jù)上述改造技術(shù)方案分析及3幢典型建筑的模擬計(jì)算結(jié)果可得出,三種類型建筑改造后建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能增強(qiáng),年耗煤量指標(biāo)降低,改造后節(jié)能效益明顯。

        4 結(jié)語

        通過對(duì)香格里拉市既有建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、用能情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)研,針對(duì)香格里拉市用能所存在的特殊問題,結(jié)合香格里拉市既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀提出了節(jié)能改造技術(shù)方案,為香格里拉市今后既有建筑節(jié)能改造提供借鑒和參考。香格里拉市既有建筑節(jié)能改造不僅能降低建筑采暖能耗,改善人民生活質(zhì)量;同時(shí)也對(duì)改善香格里拉市的用能方式、提高用能效率、從而能更好的保護(hù)長(zhǎng)江上游生態(tài)環(huán)境,

        參考文獻(xiàn):

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        [3]GB50345—2012,屋面工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.05.

        [J]JGJ26—2010,嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

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