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既有住宅小区改造是重要的民生工程, 推进既有住宅小区综合改造整治工作, 既能提升城市发展水平, 改善人居环境, 又能推进建筑节能及绿色建筑发展。尤其在北方采暖地区, 既有住宅的外保温改造对建设节能低碳、绿色生态、集约高效的建筑用能体系, 推动住房城乡建设领域结构性改革, 实现绿色发展具有重要的现实意义和深远的战略意义。

我国北方采暖地区既有住宅改造重点是针对建筑外围护结构的热工性能进行改造, 采取相应措施降低能耗。本文以北京市怀柔区某既有住宅小区改造项目为例, 探讨北方采暖地区既有住宅小区单体节能改造的实施策略及深远意义。

我国既有老旧住宅小区大多建于20世纪80—90年代, 甚至更早, 因建设年代久远、建设标准较低, 随着时间推移, 设备设施逐渐陈旧老化, 诸多弊端显现。

1) 既有老旧住宅建设标准低, 抗震设防措施不完善, 有的建筑直接用240mm或370mm的砖墙砌筑, 未加构造柱, 存在安全隐患;部分小区存在私搭乱建及违规改造情况, 影响小区居住环境, 也给消防及安防等带来隐患 (见图1) 。

2) 既有老旧住宅外墙基本为砖墙砌筑, 许多基层墙体找平后直接采用涂料粉刷饰面, 日经月累, 楼体饰面脱落严重;居民在窗外自行安装的防盗网、空调机支架等设施生锈腐蚀, 导致老旧住宅立面破败不堪 (见图2) 。

3) 既有老旧住宅屋顶因防水保护层破损老化、排水设施陈旧落后、设备安装不当等原因, 导致屋面排水不畅、漏水严重, 影响居民居住品质 (见图3) 。

4) 20世纪80年代及之前的老旧住宅楼窗户一般为简易钢窗, 保温性能较差, 长久日晒雨淋, 钢窗大多锈蚀、变形, 使用不便。90年代后, 许多住户自行改造为铝合金或塑钢窗, 但多为单层玻璃推拉窗, 保温性能不佳, 老化后变形严重, 气密性差, 窗扇存在脱落风险。部分小区入户单元门是简易钢质玻璃门, 年久失修, 破损锈蚀严重, 已无法满足使用功能 (见图4) 。

老旧住宅大多未采取节能措施, 使用过程中能耗浪费严重。

我国建筑节能发展目标分为3阶段: (1) 新建采暖居住建筑自1986年起, 在1980—1981年当地通用设计能耗水平基础上普遍降低30%; (2) 1996年起在达到第1阶段要求基础上再节能30% (即总节能50%) ; (3) 2005年起在达到第2阶段要求基础上再节能30% (即总节能65%) 。目前我国住宅和公共建筑普遍执行节能65%标准, 北京、天津、新疆等地区居住建筑已开始执行75%节能标准。理论上讲, 1990年前建成且尚未完成节能改造的小区与1990年后建成且住宅节能效果未达到现行节能标准的小区, 均属于待节能改造范围。

在实施建筑节能标准前建造的建筑, 冬季供暖平均热指标为30～50W/m², 为北欧相同气候条件下建筑供暖能耗的2～3倍。新建建筑通过改进建筑设计、加强围护结构及太阳能利用, 可使建筑供暖需热量降低至目前的1/2～1/3, 供暖标准煤仅为6～7kg/m^2[1]。

我国北方采暖地区各城镇老旧住宅小区量大、面广, 以北京市为例, 现有1990年前建成并投入使用的老旧住宅项目1582个, 总建筑面积约5850万m², 其中1969年前建成的项目222个, 1970—1979年建成的项目313个, 1980—1989年建成的项目1047个^[2]。每年采暖季老旧住宅耗能严重, 节能改造已成为亟待处理、刻不容缓的社会问题。

老旧住宅改造时, 要结合所在地区区域特点及现状条件, 制定切实可行的改造设计方案, 合理选择建筑材料与工艺技术, 使住宅改造后既能满足居民使用要求, 提升人居环境品质, 又能提高建筑节能环保性能, 符合城市风貌建设与城市更新要求。

以怀柔某老旧住宅小区单体改造项目为例, 根据任务书要求, 改造目标为建筑外立面综合整治及建筑主体节能改造。项目位于怀柔老城区综合服务生活风貌区, 项目周边西静东闹, 城市建设完整度由西到东逐渐减弱。按照怀柔区总体色彩定位, 项目立面色彩以太阳暖色光谱配色, 主色调以米白为墙面主色, 以砖红、米黄为装饰色彩。立面上采用传统三段式设计, 以阳台跳色打破既有立面单调呆板的沉闷风格, 屋面由平屋面改造为坡屋面, 外墙均采用涂料饰面, 整体设计简洁明快、协调统一 (见图5) 。

建筑主体节能改造是项目重点, 改造目标是降低外围护结构传热系数, 减少室外冷空气渗透, 从而减少冬季采暖期的室内外热交换损失, 降低热负荷。主要改造方法如下。

1) 结构加固改造分为2方面: (1) 针对建筑主体进行加固, 部分建设年代较久远的老旧住宅通过结构评估, 对薄弱部位外墙与基础采取加固措施, 住户自行加建的阳台等可能对主体结构产生安全隐患, 需进行加固处理 (见图6) ; (2) 对外墙上有安全隐患的构件如防盗网、空调室外机搁架等局部结构采取加强锚固等措施。

2) 外墙保温改造针对部分老旧住宅外墙保温性能不达标甚至无外墙保温构造的住宅进行改造, 采用的保温材料为复合硬泡聚氨酯保温板, 硬质聚氨酯热工性能较好, 导热系数≤0.025W/ (m·K) , 其与聚苯板及岩棉板相比导热系数较低, 在达到同样保温要求下, 可减少保温层厚度, 具有防潮、防水、阻燃耐高温, 抗变形能力强等特点, 适用于老旧住宅改造项目 (见图7) 。

3) 屋面改造为提高多层楼房屋面保温隔热及防水性能, 节约能源, 改善居民居住条件, 同时配合城市环境建设改善城市风貌, 按照北京市委、市政府和环境办部署, 项目对单体住宅屋面提出改造要求。在原有平屋面基础上增设坡屋面, 施工时将原屋面面层拆除, 增设保温层, 并重做防水层。为减轻结构荷载, 新增坡屋面采用三角形钢屋架, 钢屋架下方采用钢筋混凝土卧梁做基础, 卧梁与屋面之间增设1层无机发

泡保温板, 既可保护屋面防水层, 又可避免局部出现冷桥 (见图8) 。现状住宅女儿墙过于低矮, 导致屋面泛水高度不足, 遇暴雨时雨水易从女儿墙处溢出, 本次改造时对女儿墙进行加建, 以改善屋面排水条件。

4) 外门窗改造门窗是建筑外围护结构最易产生冷热交换之处, 本次改造对原有老化和破损严重门窗进行更换, 新换门窗采用6+12A+6双层中空玻璃塑钢推拉窗, 单元外门统一更换为钢制保温门。因住宅窗洞口年久变形, 改造时在门窗洞口处增设1圈与新更换门窗配套的钢附框后再做门窗, 既能保证门窗与洞口连接处的气密性, 又能提高门窗标准化尺寸, 降低改造成本 (见图9) 。

既有老旧住宅小区改造困难众多, 前期调研、走访时, 小区部分业主已不在原址居住, 前期联系工作量巨大, 需做好居民沟通工作, 后期还需统筹安排, 确保施工人员及居民的人身安全;施工上料避免产生过大噪声而扰民;施工垃圾及时清运, 避免影响居民日常生活及正常出行;老旧小区现场情况复杂, 因建成年代久远, 原始设计资料缺失, 需对建筑重新测绘后进行设计、施工, 建筑外立面构件及管线复杂, 给测绘及施工带来不便 (见图10) 。尤需注意的是主体外侧雨篷、挑檐、屋顶现状设备基础等附属构件, 其与主体交接部位也应做好防冷桥处理, 以减少热量损失, 提高建筑节能效率。

项目从前期现场调研、方案设计、施工图设计到最终施工完成历时2年, 分2个批次改造, 从每年雨季结束开始工作, 到第2年雨季来临前施工完成, 避开雨季施工可保证屋面排水不受影响。虽然设计过程受条件所限, 施工过程难点重重, 但在各方不懈努力下最终圆满完成。

截至2015年底, 北方采暖地区共计完成老旧居住建筑供热计量及节能改造面积9.9亿m², 节能改造惠及1500余万户居民, 老旧住宅舒适度明显改善, 每年可节约650万t标准煤^[3]。

既有老旧住宅小区经过一系列配套修缮, 面貌焕然一新, 为城市增添一道亮丽的风景。老旧住宅小区改造不是简单的外立面整治“穿衣戴帽”形象工程, 而是向着设施完备、功能齐全、居住舒适、整洁有序、绿色可持续的道路前行, 在改善百姓居住环境及生活品质的同时, 也达到节能降耗的改造目标, 提高了资源利用率, 创造出可观的经济价值与环境效益。