基于工业建筑特点的围护结构节能改造技术-改

基于工业建筑特点的围护结构节能改造技术2016年4月15日2围护结构概况及改造难点123围护结构节能改造技术研究案例介绍目录31.工业建筑围护结构概况及改造难点外墙按使用要求、材料、构造和施工方式等条件的不同可分为砖墙、块材墙体、板材墙体、波形板墙等；屋面形式较多，且具有较强的时代性；工业厂房，尤其是高度和跨度较大的厂房，多采用钢窗。（1）、北方工业建筑外围护结构现状及改造难点4墙体以砖墙为主，节能效果较差，与当前建筑节能要求指标差距较大；早期建筑屋顶一般采用木结构，承载力差；后期建筑采用钢柑架，屋面保温隔热能力差；门窗往往只具备通风、采光功能，其在保温、隔热、采光等方面较差。（2）、南方工业建筑外围护结构现状及改造难点1.工业建筑围护结构概况及改造难点5如何实现改造后的建筑使用功能、与周边区域建筑的协调性以及围护结构节能技术的合理应用；缺乏针对旧工业建筑改造再利用项目的围护结构节能改造设计规范；市场上很少有适用于旧工业建筑围护结构节能改造的防火与保温一体化产品；改造实质是通过合理的围护结构改造设计和相关技术有效的集成应用，实现对建筑整体功能的强化和提升，这与常规的既有建筑围护结构节能改造具有质的区别且往往无先例可循。（3）、改造难点1.工业建筑围护结构概况及改造难点6严寒和寒冷地区：旧工业建筑节能改造首先要保证围护结构热工性能满足冬季保温要求，兼顾夏季隔热；夏热冬冷地区：要特别强调外窗遮阳、外墙和屋顶隔热的改造设计，并从促进自然通风的角度综合确定窗墙比；夏热冬暖地区：以改善夏季室内热环境为主，屋顶、外墙的隔热和外窗的遮阳主要用于防止大量的太阳辐射得热进入室内，而房间的自然通风可有效带走室内热量，并对人体舒适感起调节作用；温和地区：在围护结构设计上，宜采用浅色屋顶材料，屋面设置铝箔绝热层及通风层。南向窗户设置外遮阳，东西朝向窗户设置活动遮阳，以实现夏季遮阳和冬季加强日照。2.1气候特征对旧工业建筑围护结构节能改造要求2.工业建筑围护结构节能改造技术研究7①外墙外保温：对于严寒地区应优先考虑采用外保温技术，对于外墙外保温施工按照《外墙外保温工程技术规程》JGJ144或本地区建筑节能设计标准推荐的技术；②外墙内保温：针对外保温无法施工，保持原貌的保护性建筑以及生产工艺要求时，可采用内墙保温技术；③保温材料不仅要具有良好的保温、隔热性，还应具有良好的防火性；④外墙出挑构件及附墙部件应采取可靠的保温与“断桥”措施，提高墙体的整体节能效果。2.2旧工业建筑外围护结构节能改造设计及要点（外墙）2.工业建筑围护结构节能改造技术研究8①门窗的气密性、热工性能等应符合相关标准的规定；②门窗周边与墙体或其它围护结构连接处应为弹性构件，采用防潮型保温材料填塞，缝隙应采用密封剂或密封胶；③在进行热工计算时，其露点温度不宜低于室内露点温度；④窗户的节能改造设计应满足安全、保温、隔声、通风、采光等性能⑤门应采用保温门，尽可能的加设门斗；⑥可以考虑在单玻窗外加设一层窗，间距在100mm左右，并满足热工性能指标；原窗如位于室内侧时，应采取措施，改善其密封性能；⑦更换新窗时，注意窗框与墙之间应有合理的保温密封构造，以减少该部位的开裂、结露和空气渗透。2.2旧工业建筑外围护结构节能改造设计及要点（门窗）2.工业建筑围护结构节能改造技术研究9①屋面节能改造应根据屋面的具体形式，采用相应的改造措施；②屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料，保温和防水材料尽可能的采用轻质材料，以防屋面荷载超重带来的危险隐患；③屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果；④保温层的构造要求：保温层设置在防水层上部时，保温层的上面应做保护层；保温层应设置在防水层下部时，保温层的上面应做找平层；屋面坡度较大时，保温层应采取防滑措施。2.2旧工业建筑外围护结构节能改造设计及要点（屋面）2.工业建筑围护结构节能改造技术研究10针对不同类型的旧工业厂房外墙应采取不同的改造措施：①针对保护性建筑，采取的措施是保护性修复，保留的立面通过维护、清理和修补恢复原有的风采；②可再生利用性建筑，利用原有的外墙围护结构，在墙体上采用合理的节能技术措施，来提高墙体的总热阻；旧工业建筑围护结构改造应根据旧工业建筑绿色化改造项目的特点，根据不同地区的节能要求和墙体传热系数的差异进行改造设计，以保证旧工业建筑围护结构的防火-保温要求，使旧工业建筑的改造更具符合绿色化改造要求。2.3旧工业建筑外围护结构节能改造技术分析（外墙）2.工业建筑围护结构节能改造技术研究112.3旧工业建筑外围护结构节能改造技术分析（屋面）屋架下设保温层，预设必要的防潮层，这种措施适合原有屋架的保留和加固。但要求保温材料性能较高，会导致屋架下部构造层庞大，室内层高有所下降；屋架间设保温层，当屋架构造的截面尺寸足够宽大时，将矿物纤维保温层设在屋架厚度之间，从而节省室内空间；屋架上设保温层，在原有屋架上设置保温层，屋架可以全部保留。此方式对室内影响不大，它的挑战在于整个屋面必须拆除，适合屋面全面翻新的建筑；原有的防水层进行修补，在原有屋面上增设一层憎水性保温材料，并作好面层。此做法适合原屋面材料可以持续利用的建筑；屋面上铺设的保温材料，宜采用防火保温一体化材料，以保证屋面使用的防火安全性。2.工业建筑围护结构节能改造技术研究非上人屋面上人屋面倒置式屋面坡屋面架空屋面种植屋面12门窗的节能改造技术主要从减少传热量、减少渗透量和减少太阳辐射三个方面进行。2.3旧工业建筑外围护结构节能改造技术分析（门窗）可采用的措施主要有：采用双重玻璃门或自动门等措施以减少出入口的能量流失；采用密封材料增加窗户的气密性以减少渗透量；采用中空玻璃或断热铝合金窗等新型节能窗以减少传热量；利用热反射镀膜中空玻璃、低辐射镀膜玻璃；设置遮阳设施等。2.工业建筑围护结构节能改造技术研究13改造后用于办公用途的建筑通常对建筑的室内采光、通风等要求比较高，因此，在满足建筑围护结构防火保温的基础上，充分利用旧工业建筑的建筑结构特点将围护结构改造与自然采光、自然通风技术相结合是旧工业建筑改造为办公建筑较好的设计思路；基于使用功能的旧工业建筑围护结构改造设计可根据最终使用功能的特点，采用局部增建、局部拆减、水平分隔、垂直增层及异构植入等，实现其围护结构改造。2.4基于使用功能的围护结构改造研究—改造为办公建筑2.工业建筑围护结构节能改造技术研究14利用屋面结构改变实现自然采光2.4基于使用功能的围护结构改造研究—改造为办公建筑通过矩形天窗设置实现自然通风和自然采光2.工业建筑围护结构节能改造技术研究15展览类建筑通常体量比办公建筑更大、对能源、照明的需求也更为灵活，因此，在满足建筑围护结构防火保温的基础上，充分利用旧工业建筑的建筑结构宽大的特点将围护结构改造与自然采光、可再生能源利用尤其是太阳能光热、光伏发电技术相结合是旧工业建筑改造为展览建筑较好的设计思路；该类设计思路可充分利用外挂或顶层铺设的太阳能组件实现建筑围护结构的多功能化。2.4基于使用功能的围护结构改造研究—改造为展览建筑2.工业建筑围护结构节能改造技术研究162.5基于工业建筑改造的围护结构节能产品及应用技术旧工业建筑改造为普通民用建筑后通常作为办公建筑、展览馆、酒店等人员密集型建筑，因此该类建筑的防火要求通常高于一般民用建筑的防火等级要求；旧工业建筑围护结构的节能和防火能力均较差，而目前市售的围护结构保温材料和产品也很少有适用于旧工业建筑围护结构改造的需求，因此结合旧工业建筑围护结构改造需求，采用兼具防火与保温功能的围护结构保温产品及其应用技术是十分必要的。2.工业建筑围护结构节能改造技术研究173.案例介绍---某办公楼节能技术的集成设计与应用1、被动式节能技术集成：特朗伯墙，活动外遮阳，垂直绿化，生态中庭，地板供冷等技术集成。2、主动式节能技术应用：地源热泵，太阳能热水，温湿度独立控制空调末端，多能源智能照明，空调自控系统，能效监管系统等。1、节能效果分析：典型月份电耗数据该建筑的全年单位面积电耗约为46.1KW•h/m2，仅为同气候区相同类型建筑能耗定额的1/3，真正实现了“超低能耗”运行。全年分项电耗比例3.案例介绍2、节水效果分析：办公楼投入运行以来，经测算，室内生活用水量约8L/人·天，生活杂用水量约12L/人·天，分别较国家标准节水约33%、50%，节水效果非常明显。3、节材效果分析：结构方面：①充分利用原结构设计的楼面活荷载5.0KN/㎡与当前设计活荷载2.0KN/㎡的差值，将原结构楼面面层做法保留，直接在既有面层上增加地板采暖埋管面层做法，减少地面面层拆改工作量500多吨；②新增外跨楼梯和局部出屋面房间采用轻质高强、可回收的钢结构和轻钢结构体系，减少结构钢筋混凝土材料用量50多吨；③新增局部屋面采用轻质高强、可回收的轻质彩钢压型复合板材屋面结构，减少屋面结构钢筋混凝土材料用量80多吨。建筑材料：本项目在改造过程中，在建筑材料选择方面主要利用钢材、木材、铝合金、石膏及玻璃等可再循环材料，经统计，本项目可再循环材料的用量为149吨，占建筑材料总质量1273吨的11.7%。同时，本项目大量采用废弃材料作为室内装修装饰材料，即创造出个性办公空间又达到节约建筑材料，合理利用可再利用材料的目的。3.案例介绍①自然采光：通过ECOTECT软件进行室内采光系数模拟，本项目有75.91%的室内采光系数满足现行国家标准《建筑采光设计标准》GB50033的要求。照明系统能耗模拟值略低于实际运营值，这是由于模拟值仅考虑了工作日正常照明能耗，而没有考虑加班照明的能耗。②室内热舒适：③空气质量：项目新风机组采用高端新风净化新风机组，具有粗效、中效、高效过滤，不但能有效去除PM2.5，还可去除PM0.1等细小粉尘，并有杀菌、除味的功能，通过一年的运行效果良好，噪声极低，PM2.5净化率可以达到80~90%4、室内环境质量分析：3.案例介绍5、改造效果总体分析：①设计思路：本着问题导向型设计理念，以解决实际问题为出发点的绿色建筑改造思路。②技术集成：③运营管理：制定详细的运营管理策略，多种节能方式综合运用，实现整体节能水平的提升。在被动式设计方面：综合运用自然通风，自然采光，活动隔热墙技术，特朗伯墙技术，将立体绿化与垂直农业相结合等多种被动式节能技术进行集成应用。在主动式节能设计方面：采用地源热泵系统结合水蓄冷技术作为空调系统冷热源，空调末端采用包括低温地板冷热辐射模块、冷梁系统、毛细管系统、布袋风系统等多种形式。A.通过采用合理的节能技术和科学的运行策略模式，本示范工程被打造了一个真正“低能耗”运行的绿色建筑，该建筑目前仍有进一步节能的潜力。B.该项目的成果将为其它旧工业建筑绿色化改造提供重要的技术支撑。3.案例介绍谢谢