國(guó)土局住房結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)研究報(bào)告
時(shí)間:2022-06-01 10:11:00
導(dǎo)語(yǔ):國(guó)土局住房結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)研究報(bào)告一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀(guān)點(diǎn),若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師,歡迎參考。
建筑節(jié)能領(lǐng)域是全球關(guān)注的熱點(diǎn),而既有住宅節(jié)能綜合改造技術(shù)則是其中難點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外沒(méi)有可借鑒的技術(shù)模式適合**既有住宅的復(fù)雜現(xiàn)狀。該課題從**既有住宅的種類(lèi)及其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能現(xiàn)狀出發(fā),以既有住宅的節(jié)能改造技術(shù)為研究重點(diǎn),通過(guò)調(diào)研、資料檢索及既有住宅節(jié)能改造的試點(diǎn),運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù),對(duì)既有住宅節(jié)能改造技術(shù)進(jìn)行集成創(chuàng)新,為行業(yè)建立起一個(gè)全新的、系統(tǒng)的、可操作的既有住宅節(jié)能綜合改造技術(shù)體系,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)有關(guān)研究的空白。
一、既有住宅節(jié)能綜合改造研究
既有住宅量大、面廣,圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能和氣密性能差,外墻普遍存在開(kāi)裂、空鼓和墻體滲漏等通病。房屋的這些質(zhì)量通病,不但對(duì)建筑的安全性和耐久性產(chǎn)生了影響,而且進(jìn)一步惡化了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能,影響了居民的居住舒適度。如何在既有住宅節(jié)能改造的同時(shí),實(shí)現(xiàn)房屋安全和質(zhì)量通病的治理,是當(dāng)前既有住宅節(jié)能改造中的一項(xiàng)難題。
針對(duì)既有住宅節(jié)能改造中存在的困難,該研究將既有住宅的節(jié)能改造與房屋綜合整治相結(jié)合,同步實(shí)施圍護(hù)結(jié)構(gòu)(外墻、屋頂、門(mén)窗)保溫性能改善與房屋綜合整治,使兩者相輔相成。不但解決了房屋滲漏等質(zhì)量通病,還為既有住宅節(jié)能改造創(chuàng)造了良好的施工基礎(chǔ),明顯提高了既有住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能,還對(duì)房屋的安全性和耐久性起到較好的保護(hù)作用。
該研究將其成果較好的應(yīng)用到了常德路德怡苑試點(diǎn)工程中。常德路德怡苑為3幢高層住宅,于**年竣工,樓高在21至26層不等,總建筑面積4.5萬(wàn)平方米,現(xiàn)有住戶(hù)616戶(hù)。建筑上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)為鋼筋混凝土預(yù)制樁加箱型基礎(chǔ),建筑表面采用水泥砂漿找平馬賽克飾面。
3幢大樓外墻飾面多處出現(xiàn)開(kāi)裂、空鼓等現(xiàn)象,并有局部馬賽克磚脫落,外墻滲水問(wèn)題嚴(yán)重。大樓墻外的空調(diào)外機(jī)大多都進(jìn)入了“高齡”期,許多空調(diào)支架銹蝕嚴(yán)重,殘缺不全,且安裝雜亂無(wú)章,有礙觀(guān)瞻。由于年久失修,許多住戶(hù)陽(yáng)臺(tái)上的雨篷及晾衣架破舊不堪,有墜落的危險(xiǎn)。另外,外墻的熱工性能較差,采暖空調(diào)能耗很高。
針對(duì)這3幢高層住宅存在的安全質(zhì)量問(wèn)題、外墻滲漏通病和熱工缺陷,該研究對(duì)這3幢高層住宅實(shí)施既有住宅節(jié)能綜合改造試點(diǎn)。
(一)新增空調(diào)外機(jī)擱板并拆除舊機(jī)架。
采用化學(xué)植筋技術(shù),解決了外墻新增空調(diào)擱板中的鋼筋與外墻間的連接難題。通過(guò)安裝角鋼模板支架及模板,澆筑混凝土,形成空調(diào)外機(jī)混凝土擱板。施工完畢后隨機(jī)抽取兩塊混凝土擱板進(jìn)行堆載試驗(yàn),驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的安全性和合理性。這樣改造之后不但解決了空調(diào)外機(jī)引發(fā)的安全隱患問(wèn)題,也使整個(gè)建筑外立面整齊美觀(guān)。
拆除空調(diào)舊機(jī)架,對(duì)遺留下的膨脹螺栓孔用密封膠進(jìn)行防水處理,以免留下滲水隱患。對(duì)于需安裝的空調(diào)滴水管及需移位的落水管、晾衣架,在原基礎(chǔ)墻體上預(yù)留螺栓或預(yù)埋件,在完成外墻外保溫系統(tǒng)施工后進(jìn)行統(tǒng)一安裝。
(二)外墻飾面整治。
使用紅外熱像儀對(duì)外墻飾面質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)物體發(fā)出的紅外線(xiàn)放射能,將測(cè)得的信號(hào)圖像進(jìn)行處理、分析、儲(chǔ)存并輸出,檢查建筑物外墻砂漿、面磚、馬賽克等飾面空鼓部分與正常部分的熱傳導(dǎo)差異引起的溫度差,從而判斷飾面空鼓的有無(wú)和空鼓程度。
根據(jù)紅外檢測(cè)的結(jié)果,對(duì)外墻飾面不同位置、不同損壞情況采取相應(yīng)的整治方案。對(duì)外墻飾面起殼、裂縫部位進(jìn)行鑿除,并用聚合物砂漿批嵌;對(duì)于外墻飾面脫粘但未起鼓的部位,用錨栓固定。
(三)建筑外墻保溫處理。
采用現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚氨酯外墻保溫系統(tǒng)對(duì)建筑外墻進(jìn)行保溫處理。該系統(tǒng)由一種由多種材料組合而成的復(fù)合產(chǎn)品,主要包括防水涂膜、現(xiàn)場(chǎng)噴涂硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料、纖維增強(qiáng)抗裂膩?zhàn)雍惋椕嫱苛系榷喾N材料組成。同時(shí),運(yùn)用該研究的舊飾面界面處理技術(shù)、保溫系統(tǒng)表面抗裂技術(shù)。施工過(guò)程包含了施工準(zhǔn)備、防水保溫施工、保護(hù)層施工、飾面層施工、清理等幾個(gè)主要階段。
(四)外墻飾面質(zhì)量與熱工性能檢測(cè)。
在節(jié)能綜合改造的前后,對(duì)3幢高層住宅的外墻飾面質(zhì)量和熱工性能進(jìn)行了檢測(cè)對(duì)比。
通過(guò)紅外熱像儀對(duì)外墻飾面質(zhì)量的檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn):這3幢高層住宅在改造前外墻損壞情況較嚴(yán)重,飾面馬賽克空鼓率占到了外墻面積的30%左右;經(jīng)節(jié)能綜合改造之后,外立面的空鼓、裂縫、滲水等問(wèn)題得到了解決,建筑物外立面已無(wú)異常現(xiàn)象。
(五)節(jié)能評(píng)估。
使用“CHEC夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析軟件”,采用“對(duì)比法”對(duì)其中一幢大樓做了節(jié)能評(píng)估。經(jīng)模擬計(jì)算,改造前該建筑全年綜合能耗指標(biāo)為62.38kWh/m2,而根據(jù)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算得到的參照建筑節(jié)能綜合指標(biāo)為38.53kWh/m2,改造后該住宅樓的綜合能耗指標(biāo)為37.20kWh/m2,低于參照建筑的節(jié)能綜合指標(biāo),達(dá)到了節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),比改造前的綜合能耗指標(biāo)下降了40%,節(jié)能效果顯著。
試點(diǎn)工程實(shí)現(xiàn)了既有住宅的節(jié)能改造與房屋綜合整治的有機(jī)結(jié)合,既解決了建筑外飾面的安全質(zhì)量、耐久性問(wèn)題及外墻滲水等質(zhì)量通病,又達(dá)到了建筑節(jié)能的目的,實(shí)現(xiàn)了“解危”與“節(jié)能”的有機(jī)結(jié)合,是一次成功的嘗試和突破,對(duì)既有住宅的節(jié)能改造工作具有重要的探索意義。
二、既有住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部位節(jié)能效果排序的研究
影響既有住宅節(jié)能改造實(shí)施的難點(diǎn)問(wèn)題主要表現(xiàn)在:如果對(duì)全部住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)各個(gè)部位都進(jìn)行大規(guī)模的節(jié)能改造,牽涉面太大、費(fèi)用太高,是不現(xiàn)實(shí)的,既有住宅建造年代不同,建筑結(jié)構(gòu)體系也不相同,熱工性能存在著較大的差異,其圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同部位節(jié)能改造后對(duì)節(jié)能降耗效果貢獻(xiàn)程度也不同。項(xiàng)目通過(guò)采用三維穩(wěn)態(tài)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),對(duì)不同類(lèi)型住宅、圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同部位節(jié)能改造后效果分析,實(shí)現(xiàn)了既有住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)最佳節(jié)能措施的選擇排序。
從單一的改造對(duì)象看,改造外墻的效果最為明顯,改造外窗或屋面的效果相比改造外墻較小。多層住宅通過(guò)外墻的節(jié)能改造,可降低原住宅全年耗電量約13%,高層住宅通過(guò)外墻的節(jié)能改造,可比原住宅全年耗電量降低約32%。而改造外窗或屋面的效果在多高層住宅中并不一樣。在多層住宅中,窗墻比較小、體形系數(shù)較大、層數(shù)較低,改造外窗或屋面的效果相差不大,均為11%。在高層住宅中,窗墻比較大、體形系數(shù)較小、層數(shù)較高,改造外窗的效果比改造屋面的效果好,外窗為10%,屋面為3%。外窗改造后,其傳熱系數(shù)大大改善,從6.4W/(m2·K)降低到3.0W/(m2·K),但比外墻和屋面的傳熱系數(shù),窗戶(hù)的傳熱系數(shù)還是很大,仍然是傳熱損失最嚴(yán)重的部位,所以?xún)H從傳熱系數(shù)考慮,改造外窗的效果不是很顯著。
因此,對(duì)于高層住宅,對(duì)其圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造的重點(diǎn)部位鎖定在外墻,其次為外窗(“穿衣戴鏡”改造法);對(duì)于多層職工住宅,對(duì)其圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造的重點(diǎn)部位鎖定在屋面及外窗,宜結(jié)合平改坡等綜合整治進(jìn)行節(jié)能改造(“戴帽戴鏡”改造法)。但對(duì)于大板結(jié)構(gòu)的多層職工住宅,則須對(duì)其圍護(hù)結(jié)構(gòu)全部進(jìn)行節(jié)能改造(“穿衣戴帽又戴鏡”)。
在實(shí)際工程中,對(duì)既有住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造的效果還要受地理位置、建筑體態(tài)、住戶(hù)生活習(xí)慣等諸多因素的影響,圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部位的節(jié)能效果排序并不是固定不變的,因此在對(duì)既有住宅進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)應(yīng)綜合考慮各個(gè)方面的因素,力求達(dá)到最優(yōu)的整體節(jié)能效果。
“十一五”期間,本市將對(duì)3000萬(wàn)平方米既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造,其中住宅綜合節(jié)能改造1000萬(wàn)平方米。如果對(duì)全部住宅的圍護(hù)結(jié)構(gòu)各個(gè)部位都進(jìn)行大規(guī)模的節(jié)能改造,牽涉面太大、費(fèi)用太高,是不現(xiàn)實(shí)的。通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部位的節(jié)能效果排序,解決了節(jié)能降耗工作難于全面推廣的難題,突破了全面節(jié)能改造資金相對(duì)匱乏的瓶頸。
三、既有住宅舊飾面界面處理技術(shù)
既有住宅的外墻飾面與新建建筑的外保溫系統(tǒng)的基層面存在著很大的差異,新建建筑的基層面都為水泥砂漿,既有住宅的外墻飾面有清水磚墻、汰石子、水泥砂漿清水墻、乳液型外墻涂料、溶劑型外墻涂料、砂壁狀外墻涂料、馬賽克、面磚等,類(lèi)型分為平面、凹凸面、拉毛面等。應(yīng)用于種類(lèi)繁多、類(lèi)型迥異的既有住宅外墻飾面的外保溫系統(tǒng),尤其是高層建筑,因高空風(fēng)壓大,其與舊飾面的粘結(jié)牢固,系統(tǒng)安全是既有住宅節(jié)能改造首先必須解決的難題。
通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),既有住宅外墻經(jīng)節(jié)能改造后,最薄弱的環(huán)節(jié)為保溫層,保溫層一般多是輕質(zhì)多空材料,其自身抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度都較低,膠粉聚苯顆粒、膨脹聚苯板一般抗拉強(qiáng)度為0.1MPa,擠塑聚苯板、硬質(zhì)聚氨酯自身的抗拉強(qiáng)度一般大于0.2MPa。這些材料一般都是有機(jī)材料或無(wú)機(jī)包覆有機(jī)材料,它們與既有住宅舊飾面的粘結(jié)能力一般較弱。因此,該研究創(chuàng)造性地提出了界面處理的方案,使外保溫系統(tǒng)與既有住宅舊飾面能牢固粘結(jié),形成一個(gè)有機(jī)整體。
對(duì)于既有住宅外飾面為馬賽克、面磚,項(xiàng)目設(shè)計(jì)一道馬賽克、面磚界面處理劑,使來(lái)自于舊基層及外保溫系統(tǒng)自身的變形方向具有多方向性,避免了各種應(yīng)力發(fā)生的可能,使這些變化引起的應(yīng)力和方向得到相當(dāng)?shù)氖婢徍歪尫诺臋C(jī)會(huì)。
對(duì)于既有住宅外飾面為清水磚墻、汰石子、水泥砂漿清水墻、乳液型外墻涂料墻面,該項(xiàng)目設(shè)計(jì)一道有機(jī)聚合物乳液與無(wú)機(jī)膠凝材料復(fù)合的界面處理劑,它一方面具有防潮、封閉水及水氣的作用;另一方面其滲透性極佳,附著力牢固,有效地解決了與舊飾面的牢固粘結(jié)。其有機(jī)復(fù)合無(wú)機(jī)的配方設(shè)計(jì)使相鄰層無(wú)機(jī)、有機(jī)材料界面浸潤(rùn)能力進(jìn)一步加強(qiáng),形成一個(gè)復(fù)合整體,使應(yīng)力的傳遞更為均勻和舒緩。
通過(guò)界面處理形成的這個(gè)過(guò)渡漸變層,其內(nèi)含交聯(lián)有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料,使舊飾面與保溫系統(tǒng)之間,起到承上啟下作用,使應(yīng)力慢慢遞變而不至于因驟然而突變。引起保溫層起殼、剝落情況的發(fā)生。解決了既有住宅節(jié)能改造中外保溫系統(tǒng)與舊墻體連接安全的難題。并成功在德怡苑—本市首棟既有住宅節(jié)能改造試點(diǎn)工程中得到驗(yàn)證。
四、既有住宅外墻外保溫系統(tǒng)表面抗裂技術(shù)
外墻保溫面層的裂縫是保溫建筑的質(zhì)量通病中的重癥。防裂是既有住宅墻體節(jié)能改造要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一,因?yàn)橐坏┍貙印⒈Wo(hù)層發(fā)生開(kāi)裂,改造后墻體保溫性能會(huì)發(fā)生很大的改變,不但滿(mǎn)足不了節(jié)能的要求,甚至還會(huì)危機(jī)墻體的安全。
該研究率先從應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系出發(fā),對(duì)材料所處的環(huán)境能給材料以變形的機(jī)會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)完整的分析,發(fā)現(xiàn)了溫度應(yīng)力及抗拉強(qiáng)度與裂縫出現(xiàn)的規(guī)律,創(chuàng)立了“放”為主的柔性防裂技術(shù)。