对香格里拉市既有建筑节能改造的探讨
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摘要：本文通过对香格里拉市既有建筑的围护结构、用能情况进行实地调研，针对香格里拉市用能所存在的特殊问题，结合香格里拉市城镇既有居住建筑、城镇既有公共建筑、城郊农村既有居住建筑围护结构现状提出了节能改造技术方案，为香格里拉市今后既有建筑节能改造提供借鉴和参考。
关键詞：高寒地区;既有建筑;用能;节能改造
中图分类号：TU201.5
文献标识码：A
文章编号：1674—3024（2019）06—0125—02
引言
香格里拉市是世界著名“三江并流”自然遗产腹心地带，地处金沙江、澜沧江中上游，是长江上游绿色屏障建设的重点区域。特殊的高原寒冷气候以及少数民族特有的生活习惯，形成了香格里拉市独特的多样性建筑形式和采暖习惯。根据供暖期统计，我国北方地区最长供暖期为210天，北京地区为140天，山东等地为90天，而香格里拉市的采暖期为176天，已远远超过北方多地，采暖成为当地市民的必要生活条件之一。香格里拉市大部分既有建筑围护结构保温隔热性能差，在全年长达176天的采暖期内居民大都以燃烧薪材的方式取暖，建筑能耗较高。所带来的最直观影响就是原始森林的急剧减少、环境质量下降，对香格里拉市的社会稳定、经济发展及长江中上游生态环境产生了严重影响。
1 香格里拉市既有建筑节能改造的必要性
1.1 有利于改善人居生活环境
香格里拉地处高寒山区，大部分既有建筑围护结构保温隔热性能差，建筑热舒适度低，滞后的城市基础设施已无法满足人民对建筑居住舒适度的需求。通过对既有建筑进行改造，能尽量保持建筑室内温度，提高建筑围护结构保温隔热性能，使建筑物室内热舒适度得到大程度的改善，有利于提高人民生活质量。
1.2 是保护长江中。上游生态平衡的需香格里拉市特殊的地理位置及明显的立体气候使得这里水、森林、矿产、生物、旅游资源较为丰富;但特殊的地理位置及气候条件也使得这里的生态环境较为脆弱。据现场实地调研，城镇取暖的家庭平均一个采暖季需消耗掉1载重卡车薪材（约为12m3）。按2017年香格里拉市统计人口数及对应户籍家庭来计算，每年要烧掉40—50万立方左右的薪材。因薪柴需求对森林尤其是原始森林的大量砍伐，将会造成三江源上下游生态环境及资源不可逆转的破坏。因此，保护好香格里拉市的生态环境，对发展当地旅游业、构建长江上游绿色屏障具有重要作用。
2 香格里拉市既有建筑特点及用能现状
2.1 城镇既有居住建筑
经现场实际调研，城镇既有居住建筑结构形式主要为砖混结构或框架结构的当代建筑，外墙主要为涂料并饰以传统藏族特色纹样，几乎未做任何墙体保温措施。外窗类型为单框双玻塑钢或钢窗，窗面积较大且部分与墙有空隙，门为普通防盗门，地板主要为强化木质地板，单元门为非保温门。此类建筑的用能主要包括照明、家电、炊事、采暖等。冬季居民采暖大都是燃烧薪材为主，部分家庭使用电取暖器，据当地居民反应，此类建筑围护结构保温效果差，采暖效率低，冬天采暖耗能明显较高。
2.2 城镇既有公共建筑
公共建筑外墙构造多为抗裂砂浆（5mm）+烧结多孔砖（240mm）+混合砂浆（20mm），外墙大多进行过不同材料的突面造型装饰，外窗为塑钢窗+中空玻璃或单层玻璃，屋面一般有作保温隔热层等，建筑保温隔热性能相对较差。此类建筑中只有少数采用了集中供暖方式进行采暖，但由于采暖空间较大，围护结构的保温隔热性能跟不上，集中供热的采暖效果并不显著。多数公建建筑主要取暖方式为电加热，也有一部分公建建筑未采取任何取暖方式，如学校建筑。
2.3 城郊农村既有居住建筑
传统藏族民居多以二层为主，多为土木结构，三面土墙，另一面为木板墙，因此当地人也叫它土墙房。土墙房围护结构绝大部分是夯土材料，用木构架作为承重体系。正面的木板墙体和屋面通风开口就成为了影响保温效果的关键。屋面“房板”多用沙松板或冷杉板，厚约3—5厘米，单板宽约20厘米，长90—110厘米，板面按照纹路会有一条条自然的细长小沟，有利于排水，为防止风把“房板”掀翻，藏民还在上面压上石头。传统藏族民居侧面及后面用山墙来围拢，山墙一般基础处宽约80厘米，内墙垂直，外墙逐步收分至约38厘米，也就是“三八墙”，前面用木板来隔断，并以楼梯、走廊等来连接。此类建筑的用能包括炊事、照明、家电、火塘采暖等。目前农村秸秆、薪柴等非商品能源消耗量很大。
3 香格里拉市既有建筑节能改造方法的建议
结合香格里拉市既有建筑的调研情况，建议从外墙、屋面和外窗等外围护结构部位进行节能改造，主要改造内容为外窗改造、屋面改造、外墙改造、其他改造（楼梯间保温密闭、给水管网保温等）。
3.1 技术方法
城镇、城郊既有居住建筑节能改造后，屋面、外墙、外窗的传热系数及外门、外窗的气密性等级应符合根据标准JGJ26的要求。既有公共建筑节能改造后，屋面、外墙、外窗的传热系数及外门、外窗的气密性等级应符合根据标准GB50189的要求。根据外围护结构及农户使用情况，城郊农村既有居住建筑只针对采暖季居住楼层外窗及节能重点薄弱部位（如阁楼通风井及户门）等部位进行节能改造;节能改造后，改造部位的传热系数应符合标准GB/T50824的要求。
3.1.1 外窗改造
外窗的节能改造可根据项目实际采用更换整窗或增加一堂单框单玻窗等方法进行。更换外窗时，不应扩大原有窗洞尺寸;窗框与墙体之间应采取有效的保温和防水密封构造，不得采用普通水泥砂浆补缝。
（1） 单层窗改造：当外窗完好，且窗台宽度允许时，可在内侧再增加一层单窗，形成双层窗。
（2） 换整窗改造：当外窗性能差，且不宜另加一层窗时，则更换为满足节能标准要求的中空玻璃节能窗。 （3） 双层窗改造：当外窗完好，且窗台宽度允许时，可在内侧或外侧增加一层窗成双层窗。
3.1.2 屋面改造
（1） 对防水层以上材料破损严重的屋面，清除屋面板上所有层次，結合屋面防水翻新，重新设置防水层，增设保温层，屋面形式宜采用倒置式;
（2） 对防水层以上材料损坏一般的屋面，结合屋面防水翻修，增设保温层，屋面形式宜采用倒置式;
（3） 刚性防水上人屋面和柔性防水不上人屋面，可做倒置保温屋面。
（4） 屋面保温材料考虑采用板材类保温材料，也可采用一体化屋面复合保温装饰板。
（5） 采用外墙内保温改造的既有建筑，根据建筑使用功能、外装饰条件及采暖保温时段特点，选用屋面内保温处理方式。
3.1.3 外墙改造
外墙改造主要针对城镇既有居住建筑及公共建筑。根据项目实际可采用板材类的内、外保温系统，对外墙进行整体内、外保温;城镇既有居住建筑推荐采用外墙外保温系统。
3.1.4 其他改造
（1） 城镇既有居住建筑及直接通往室外的入口大门应进行节能改造并满足相应节能设计标准要求;门框与墙体之间的缝隙，应采用高效保温材料填堵，不得采用普通水泥砂浆补缝。公共建筑面向冬季主导风向的外门应设置门斗或双层外门，其他外门宜设置门斗或采取其他减少冷风渗透的措施;外门的气密性等级不应低于4级（GB/T7106—2008）;公共建筑外门框与墙体之间的缝隙，应采用高效保温材料填堵，不得采用普通水泥砂浆补缝。
（2） 楼梯间外墙、外窗按前述4.1.1、4.1.3进行节能改造。
（3） 可能冻坏的给水系统管道应进行保温处理;采用的保温技术及产品应满足现行防火规范要求。
3.2 节能改造方案设计及模拟分析
为充分分析上述技术方法的可行性，选取了三类建筑的代表进行节能改造方案设计，并通过软件进行模拟分析对比，三类建筑代表分别为：
（1） 城镇既有公共代表建筑：该建筑为香格里拉市某学校教学楼，4层半框架结构，建筑面积5390nf，建筑高度19.5m，体形系数0.27。
（2） 城镇既有居住代表建筑：该建筑为香格里拉市某保障房，4层砖混结构，建筑面积774mf，建筑高度11.2m，体形系数0.42。
（3） 城郊农村既有居住代表建筑：该建筑为香格里拉市某传统农村民居，2层夯土墙木结构，设木格栅覆土阁楼（堆放杂物），建筑面积552mf，建筑高度9.0m，体形系数0.3。
结合当地实际，分析计算的基本参数设定为：北纬：27°50'，东经：99°42'，海拔3276.1m;年平均气温5.9C;供暖室外计算温度—6.1°C;公共建筑及城镇居住建筑供暖室内设计温度18C;城郊农村民居室内设计温度16°;冬季主导风向为东南风。现将各类建筑的方案设计、模拟分析计算模型、改造计算参数及对比结果列举见表1。
根据上述改造技术方案分析及3幢典型建筑的模拟计算结果可得出，三种类型建筑改造后建筑围护结构保温性能增强，年耗煤量指标降低，改造后节能效益明显。
4 结语
通过对香格里拉市既有建筑的围护结构、用能情况进行实地调研，针对香格里拉市用能所存在的特殊问题，结合香格里拉市既有建筑围护结构现状提出了节能改造技术方案，为香格里拉市今后既有建筑节能改造提供借鉴和参考。香格里拉市既有建筑节能改造不仅能降低建筑采暖能耗，改善人民生活质量;同时也对改善香格里拉市的用能方式、提高用能效率、从而能更好的保护长江上游生态环境，
参考文献：
[1]GB50189—2015，公共建筑节能设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.09.
[2]GB/T50824—2013，农村居住建筑节能设计标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.04.
[3]GB50345—2012，屋面工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.05.
[J]JGJ26—2010，严寒及寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].
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