王心愿
成都市建筑设计研究院, 四川成都 610094
摘要：四川高海拔严寒地区冬季气候寒冷，每年对于居住建筑的建筑供暖能耗巨大，具有非常大的节能潜力。本文根据实际情况，针对四川高海拔严寒地区既有居住建筑的外围护结构节能改造策略进行分析，旨在得出本气候区合理的建筑外墙、屋面、门窗的节能改造策略。
关键词：高海拔严寒地区；既有住宅；节能改造；策略
0 引言
随着国家政策的推动，人们环保意识逐渐提升，需要全面提高我国的建筑节能效果，加强建筑的节能设计。对于严寒地区，因建筑采暖能耗过大，建筑的热工性能直接决定了经济损失的程度。面对大量的既有建筑，节能改造刻不容缓。对于建筑的节能改造设计，通常分为两个方面：外围护结构节能改造和供暖系统的节能改造。本文只对建筑外围护结构的节能改造策略进行探讨，主要是针对屋面、外墙和门窗等部位。
1 四川高海拔严寒地区既有住宅建筑现状
在国家政策的引导之下，北方集中的严寒地区建筑节能改造工作在几年前已经开始，并得到了一定的成效。四川高海拔严寒地区，因地理位置处于高原地区，经济较为落后，建筑节能改造工作推行缓慢。据调研，四川高海拔严寒地区的既有居住建筑，除新建的以外，均存在较严重的热工问题：建筑的保温性能差，建筑气密性欠佳，供暖期内由外围护结构散失掉的热量大，造成了非常可观的能源浪费，室内热舒适性也很差。其中一个典型问题就是，此类既有住宅建筑的外围护结构热工性能已不满足现行《四川省居住建筑节能设计标准》DB51/5027-2019中的要求。还有研究提到，该地区大多居民对建筑节能相关知识的了解程度较差，对建筑节能改造的支持力度小，造成集资难的局面。四川高海拔严寒地区范围较广，如果这些地区的居住建筑一直无法做到有效的节能改造，能源浪费问题就无法得到改善，会继续加剧全球的能源消耗，使当地的经济压力持续增大，对环境造成不可修复的破坏。
2 住宅节能改造策略
根据以上分析可知，四川高海拔严寒地区许多既有居住建筑的外围护结构已不满足现行的节能标准。标准中要求高海拔严寒地区的居住建筑，四层及以上的住宅屋面传热系数应≤0.45W/(m2·K)；四到八层的住宅外墙传热系数应≤0.6 W/(m2·K)，九层及以上的住宅外墙传热系数应≤0.7 W/(m2·K)；楼梯间和住户之间的隔墙传热系数应≤1.5 W/(m2·K)；起居室或卧室、书房的外窗洞口面积≤4平米时，外窗传热系数应≤1.8 W/(m2·K)，外窗洞口＞4平米时，外窗传热系数要≤.6 W/(m2·K)。为了满足以上要求，提高建筑室内热舒适性，对既有住宅的节能改造工作更加迫在眉睫。
2.1 屋面节能改造策略
一般情况下，在建筑外围护结构中，屋面所占比例仅次于外墙，有些低层建筑的屋顶甚至超过外墙面积，屋顶的热工性能对建筑整体和顶层的热舒适有着很大的影响。屋顶的热工性能不仅影响建筑节能效果，同时也影响建筑的墙体部分。当屋顶因不严密而发生漏水时，建筑墙体会发生受潮、开裂的现象。热工性能差的屋面，在较大的室内外温差下，屋面结构层会产生变形，导致墙体出现裂缝，冷空气由此渗入室内，影响室内热舒适。由此看来，对于建筑屋顶的节能改造，也是延长墙体寿命的重要举措。屋面节能改造，应优先选用保温性能良好的保温材料，四川高海拔严寒地区冬季会有积雪覆盖，屋顶受到积雪的压力较大，会出现冻胀的情况，因此，在保证保温材料热工性能的前提下，应优先选用板状的保温材料，同时应避免使用颗粒状的保温材料。建筑屋顶的保温性能，其本质为建筑屋顶材料的热工性能，对屋面进行综合的传热系数计算，再结合标准中对屋面传热系数的要求值，即可得到屋面节能改造所需的保温层厚度。
2.2 墙体节能改造策略
外墙是除顶层以外所有住户所接触到面积最大的外围护结构部位，对建筑供暖能耗影响也较大，因此，提高外墙的热工性能是外围护结构节能改造中的重要部分。提高外墙热工性能的方法主要有三种：一、增加墙体厚度，延长传热时间。如我国东北传统建筑所使用的四九墙，但此方法耗材多，占用面积大，现已极少采用。二、采用热工性能好、传热系数小的材料。但此类材料大多价格昂贵，且不一定为四川高海拔严寒地区常用的建筑材料，无法实现大规模使用。三、采用多种材料组合的复合墙体。此方法既适用于新建建筑，也便于应用在改造建筑上。
复合墙体根据保温层与外墙主体的位置关系，分为三种：内保温系统、夹心保温系统、外保温系统。
1.外墙内保温：是在外墙主体内侧加设保温材料，再对表面进行装饰处理。优势：施工简单，对墙体内表面处理较为容易，施工时不受其他因素影响。但也有一定劣势：内保温一般会占用一些面积，造成使用面积减小，同时也会对居住者产生不便；且保温材料在室内一侧，墙体主体在外，冬季外部温度低，室内外温差大时，外墙主体的变形速度大于内部的保温材料，反复的不一致形变会造成墙体的破坏，因此在冬季温度低的四川高海拔严寒地区不宜选用此种方法。
2.夹心保温系统：保温材料置于两墙片之间，墙片通常可采用空心砖和黏土砖等。这些材料具有防水性、防潮性、隔热性能好等优点，能很好的保护保温材料，且施工也不受季节和其他因素限制，总体来说，是一种价格合理、做法便捷的方式。但对我国的严寒地区具有一定局限性，尤其是高海拔严寒地区。墙体内部存在冷热桥，保温效果因而大打折扣。此类墙体缺点明显，使用率低。
3.外墙外保温系统：外墙外保温在施工时，对室内影响小，保温性能好，优势大于劣势，被广泛使用。外保温系统中，保温材料在建筑外侧完整包裹，连续性强，可有效减少热桥的产生。此外，外保温的做法对室内使用面积和装修等无影响，对建筑形成完整的保护，也可减少因室内外温差而产生的外墙变形开裂等状况，延长建筑使用寿命。另外，保温层置于墙体外侧，可减少建筑墙体内部冷凝，使外墙主体保持干燥，不影响本身的热工性能，蓄热能力好，使得建筑室内温度稳定，可有效提高建筑室内的热舒适性。
综合考虑四川高海拔严寒地区的气候特征、经济性、室内热舒适性和施工条件等多种因素，在进行外墙节能改造时优先选择外保温系统。
2.3 门窗节能改造策略
外窗是建筑中的重要组成部分，对建筑能耗有很大的影响。外窗使建筑有了灵魂，不仅可改善室内通风和采光，也可在寒冷冬季为室内引入阳光，提高温度。但外窗在所有外围护结构中热工性能最薄弱，保温性能和气密性都欠佳。因此，在对外窗进行设计时，要综合考虑保温、节能、采光、通风和日照等多种因素。在对既有建筑进行改造时，可先对外窗的热工性能进行评价，一般情况下，原有建筑的外窗已不满足现行的节能标准，为了提高节能改造的有效性，通常将原有门窗更换为满足节能标准要求的新型节能门窗，如现在常用的单层镀膜low-E窗，双银、三银外窗等。此外，在节能改造时，除更换门窗之外，还可以对原有外门外窗进行密封处理，主要针对墙壁与门窗框之间的、窗框与玻璃之间的、窗框与窗扇之间的缝隙等，尽可能减少这些缝隙的冷风渗透。具体做法是更换掉失效的密封条，或用密封胶对缝隙进行密封处理。
3 结语
根据以上分析，对四川高海拔严寒地区既有居住建筑的外围护结构节能研究具有重要的理论意义。再结合城市风貌、历史文脉等，对建筑外立面进行改造设计，可有效改善四川高海拔严寒地区人民的生活环境和居住质量。
参考文献
[1]肖航,何继坤.川西高原地区既有居住建筑节能改造策略研究[J].江西建材,2017(22):50