国土局住房结构节能技术研究报告

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建筑节能领域是全球关注的热点，而既有住宅节能综合改造技术则是其中难点。国内外没有可借鉴的技术模式适合**既有住宅的复杂现状。该课题从**既有住宅的种类及其围护结构的热工性能现状出发，以既有住宅的节能改造技术为研究重点，通过调研、资料检索及既有住宅节能改造的试点，运用计算机模拟、现场检测技术，对既有住宅节能改造技术进行集成创新，为行业建立起一个全新的、系统的、可操作的既有住宅节能综合改造技术体系，填补了国内有关研究的空白。

一、既有住宅节能综合改造研究

既有住宅量大、面广，围护结构保温性能和气密性能差，外墙普遍存在开裂、空鼓和墙体渗漏等通病。房屋的这些质量通病，不但对建筑的安全性和耐久性产生了影响，而且进一步恶化了围护结构的热工性能，影响了居民的居住舒适度。如何在既有住宅节能改造的同时，实现房屋安全和质量通病的治理，是当前既有住宅节能改造中的一项难题。

针对既有住宅节能改造中存在的困难，该研究将既有住宅的节能改造与房屋综合整治相结合，同步实施围护结构（外墙、屋顶、门窗）保温性能改善与房屋综合整治，使两者相辅相成。不但解决了房屋渗漏等质量通病，还为既有住宅节能改造创造了良好的施工基础，明显提高了既有住宅围护结构的保温隔热性能，还对房屋的安全性和耐久性起到较好的保护作用。

该研究将其成果较好的应用到了常德路德怡苑试点工程中。常德路德怡苑为3幢高层住宅，于**年竣工，楼高在21至26层不等，总建筑面积4.5万平方米，现有住户616户。建筑上部结构为钢筋混凝土剪力墙结构，基础为钢筋混凝土预制桩加箱型基础，建筑表面采用水泥砂浆找平马赛克饰面。

3幢大楼外墙饰面多处出现开裂、空鼓等现象，并有局部马赛克砖脱落，外墙渗水问题严重。大楼墙外的空调外机大多都进入了“高龄”期，许多空调支架锈蚀严重，残缺不全，且安装杂乱无章，有碍观瞻。由于年久失修，许多住户阳台上的雨篷及晾衣架破旧不堪，有坠落的危险。另外，外墙的热工性能较差，采暖空调能耗很高。

针对这3幢高层住宅存在的安全质量问题、外墙渗漏通病和热工缺陷，该研究对这3幢高层住宅实施既有住宅节能综合改造试点。

（一）新增空调外机搁板并拆除旧机架。

采用化学植筋技术，解决了外墙新增空调搁板中的钢筋与外墙间的连接难题。通过安装角钢模板支架及模板，浇筑混凝土，形成空调外机混凝土搁板。施工完毕后随机抽取两块混凝土搁板进行堆载试验，验证了设计的安全性和合理性。这样改造之后不但解决了空调外机引发的安全隐患问题，也使整个建筑外立面整齐美观。

拆除空调旧机架，对遗留下的膨胀螺栓孔用密封胶进行防水处理，以免留下渗水隐患。对于需安装的空调滴水管及需移位的落水管、晾衣架，在原基础墙体上预留螺栓或预埋件，在完成外墙外保温系统施工后进行统一安装。

（二）外墙饰面整治。

使用红外热像仪对外墙饰面质量进行检测。通过红外传感器检测物体发出的红外线放射能，将测得的信号图像进行处理、分析、储存并输出，检查建筑物外墙砂浆、面砖、马赛克等饰面空鼓部分与正常部分的热传导差异引起的温度差，从而判断饰面空鼓的有无和空鼓程度。

根据红外检测的结果，对外墙饰面不同位置、不同损坏情况采取相应的整治方案。对外墙饰面起壳、裂缝部位进行凿除，并用聚合物砂浆批嵌；对于外墙饰面脱粘但未起鼓的部位，用锚栓固定。

（三）建筑外墙保温处理。

采用现场喷涂聚氨酯外墙保温系统对建筑外墙进行保温处理。该系统由一种由多种材料组合而成的复合产品，主要包括防水涂膜、现场喷涂硬质聚氨酯泡沫塑料、纤维增强抗裂腻子和饰面涂料等多种材料组成。同时，运用该研究的旧饰面界面处理技术、保温系统表面抗裂技术。施工过程包含了施工准备、防水保温施工、保护层施工、饰面层施工、清理等几个主要阶段。

（四）外墙饰面质量与热工性能检测。

在节能综合改造的前后，对3幢高层住宅的外墙饰面质量和热工性能进行了检测对比。

通过红外热像仪对外墙饰面质量的检测结果发现：这3幢高层住宅在改造前外墙损坏情况较严重，饰面马赛克空鼓率占到了外墙面积的30％左右；经节能综合改造之后，外立面的空鼓、裂缝、渗水等问题得到了解决，建筑物外立面已无异常现象。

（五）节能评估。

使用“CHEC夏热冬冷地区居住建筑节能设计分析软件”，采用“对比法”对其中一幢大楼做了节能评估。经模拟计算，改造前该建筑全年综合能耗指标为62.38kWh/m2，而根据节能标准计算得到的参照建筑节能综合指标为38.53kWh/m2，改造后该住宅楼的综合能耗指标为37.20kWh/m2，低于参照建筑的节能综合指标，达到了节能设计标准，比改造前的综合能耗指标下降了40％，节能效果显著。

试点工程实现了既有住宅的节能改造与房屋综合整治的有机结合，既解决了建筑外饰面的安全质量、耐久性问题及外墙渗水等质量通病，又达到了建筑节能的目的，实现了“解危”与“节能”的有机结合，是一次成功的尝试和突破，对既有住宅的节能改造工作具有重要的探索意义。

二、既有住宅围护结构各部位节能效果排序的研究

影响既有住宅节能改造实施的难点问题主要表现在：如果对全部住宅的围护结构各个部位都进行大规模的节能改造，牵涉面太大、费用太高，是不现实的，既有住宅建造年代不同，建筑结构体系也不相同，热工性能存在着较大的差异，其围护结构不同部位节能改造后对节能降耗效果贡献程度也不同。项目通过采用三维稳态、计算机模拟技术，对不同类型住宅、围护结构不同部位节能改造后效果分析，实现了既有住宅围护结构最佳节能措施的选择排序。

从单一的改造对象看，改造外墙的效果最为明显，改造外窗或屋面的效果相比改造外墙较小。多层住宅通过外墙的节能改造，可降低原住宅全年耗电量约13％，高层住宅通过外墙的节能改造，可比原住宅全年耗电量降低约32％。而改造外窗或屋面的效果在多高层住宅中并不一样。在多层住宅中，窗墙比较小、体形系数较大、层数较低，改造外窗或屋面的效果相差不大，均为11％。在高层住宅中，窗墙比较大、体形系数较小、层数较高，改造外窗的效果比改造屋面的效果好，外窗为10％，屋面为3％。外窗改造后，其传热系数大大改善，从6.4W/(m2·K)降低到3.0W/(m2·K)，但比外墙和屋面的传热系数，窗户的传热系数还是很大，仍然是传热损失最严重的部位，所以仅从传热系数考虑，改造外窗的效果不是很显著。

因此，对于高层住宅，对其围护结构进行节能改造的重点部位锁定在外墙，其次为外窗（“穿衣戴镜”改造法）；对于多层职工住宅，对其围护结构进行节能改造的重点部位锁定在屋面及外窗，宜结合平改坡等综合整治进行节能改造（“戴帽戴镜”改造法）。但对于大板结构的多层职工住宅，则须对其围护结构全部进行节能改造（“穿衣戴帽又戴镜”）。

在实际工程中，对既有住宅围护结构进行节能改造的效果还要受地理位置、建筑体态、住户生活习惯等诸多因素的影响，围护结构各部位的节能效果排序并不是固定不变的，因此在对既有住宅进行节能改造时应综合考虑各个方面的因素，力求达到最优的整体节能效果。

“十一五”期间，本市将对3000万平方米既有建筑进行节能改造，其中住宅综合节能改造1000万平方米。如果对全部住宅的围护结构各个部位都进行大规模的节能改造，牵涉面太大、费用太高，是不现实的。通过围护结构各部位的节能效果排序，解决了节能降耗工作难于全面推广的难题，突破了全面节能改造资金相对匮乏的瓶颈。

三、既有住宅旧饰面界面处理技术

既有住宅的外墙饰面与新建建筑的外保温系统的基层面存在着很大的差异，新建建筑的基层面都为水泥砂浆，既有住宅的外墙饰面有清水砖墙、汰石子、水泥砂浆清水墙、乳液型外墙涂料、溶剂型外墙涂料、砂壁状外墙涂料、马赛克、面砖等，类型分为平面、凹凸面、拉毛面等。应用于种类繁多、类型迥异的既有住宅外墙饰面的外保温系统，尤其是高层建筑，因高空风压大，其与旧饰面的粘结牢固，系统安全是既有住宅节能改造首先必须解决的难题。

通过研究发现，既有住宅外墙经节能改造后，最薄弱的环节为保温层，保温层一般多是轻质多空材料，其自身抗压强度、抗拉强度都较低，胶粉聚苯颗粒、膨胀聚苯板一般抗拉强度为0.1MPa，挤塑聚苯板、硬质聚氨酯自身的抗拉强度一般大于0.2MPa。这些材料一般都是有机材料或无机包覆有机材料，它们与既有住宅旧饰面的粘结能力一般较弱。因此，该研究创造性地提出了界面处理的方案，使外保温系统与既有住宅旧饰面能牢固粘结，形成一个有机整体。

对于既有住宅外饰面为马赛克、面砖，项目设计一道马赛克、面砖界面处理剂，使来自于旧基层及外保温系统自身的变形方向具有多方向性，避免了各种应力发生的可能，使这些变化引起的应力和方向得到相当的舒缓和释放的机会。

对于既有住宅外饰面为清水砖墙、汰石子、水泥砂浆清水墙、乳液型外墙涂料墙面，该项目设计一道有机聚合物乳液与无机胶凝材料复合的界面处理剂，它一方面具有防潮、封闭水及水气的作用；另一方面其渗透性极佳，附着力牢固，有效地解决了与旧饰面的牢固粘结。其有机复合无机的配方设计使相邻层无机、有机材料界面浸润能力进一步加强，形成一个复合整体，使应力的传递更为均匀和舒缓。

通过界面处理形成的这个过渡渐变层，其内含交联有机、无机复合材料，使旧饰面与保温系统之间，起到承上启下作用，使应力慢慢递变而不至于因骤然而突变。引起保温层起壳、剥落情况的发生。解决了既有住宅节能改造中外保温系统与旧墙体连接安全的难题。并成功在德怡苑—本市首栋既有住宅节能改造试点工程中得到验证。

四、既有住宅外墙外保温系统表面抗裂技术

外墙保温面层的裂缝是保温建筑的质量通病中的重症。防裂是既有住宅墙体节能改造要解决的关键技术之一，因为一旦保温层、保护层发生开裂，改造后墙体保温性能会发生很大的改变，不但满足不了节能的要求，甚至还会危机墙体的安全。

该研究率先从应力—应变关系出发，对材料所处的环境能给材料以变形的机会进行系统完整的分析，发现了温度应力及抗拉强度与裂缝出现的规律，创立了“放”为主的柔性防裂技术。