既有營房節(jié)能改造的技術(shù)策略

張星鑫，高廣華，施諾，程佑祥

(1解放軍后勤工程學(xué)院重慶4013112海南省軍區(qū)營房處571100)

既有營房節(jié)能改造的技術(shù)策略

張星鑫1，高廣華1，施諾1，程佑祥2

(1解放軍后勤工程學(xué)院重慶4013112海南省軍區(qū)營房處571100)

隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，軍隊(duì)提出了建設(shè)節(jié)約型營區(qū)的目標(biāo)。文章從建設(shè)節(jié)約型營區(qū)的角度出發(fā)，以既有營房為研究對象，分析既有營房節(jié)能改造的技術(shù)及技術(shù)策略，為軍隊(duì)既有營房節(jié)能改造工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐提供理論依據(jù)和參考。

既有營房；節(jié)能改造；技術(shù)；策略

1 引言

隨著國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，建筑節(jié)能減排已成為國家施政方針的重要組成部分，軍委總部提出了建設(shè)節(jié)約型“現(xiàn)代營區(qū)”的目標(biāo)。建設(shè)節(jié)約型營區(qū)是軍隊(duì)貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的重要舉措，也是軍隊(duì)資源節(jié)約工作的重要組成部分。但由于歷史原因，我軍營房節(jié)能工作起點(diǎn)低、歷史遺留問題多，營房建筑90%以上未考慮節(jié)能設(shè)計(jì)，既有營房能耗大，住用舒適度標(biāo)準(zhǔn)低，與新時(shí)期軍事發(fā)展戰(zhàn)略極不協(xié)調(diào)，嚴(yán)重制約了節(jié)約型營區(qū)的建設(shè)。《軍隊(duì)現(xiàn)代營區(qū)建設(shè)》中指出：營房節(jié)能工作是我軍“節(jié)能減排”重要內(nèi)容，既有營房節(jié)能改造是其核心環(huán)節(jié)。對既有營房進(jìn)行節(jié)能改造需要技術(shù)的支撐。節(jié)能改造技術(shù)在歐美發(fā)達(dá)國家，尤其是德國，通過政策法規(guī)和經(jīng)濟(jì)傾斜，注重研究和創(chuàng)新，已運(yùn)用推廣，節(jié)能改造設(shè)計(jì)和節(jié)能技術(shù)研發(fā)已成為一體化、市場化的系統(tǒng)，這對我國節(jié)能改造開展有相當(dāng)?shù)慕梃b意義。[1]目前國內(nèi)主要是對北方采暖地區(qū)居住建筑和大型公共建筑實(shí)施節(jié)能改造，從唐山、北京、天津等試點(diǎn)項(xiàng)目總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)處于推廣實(shí)施階段。[2]我國既有建筑節(jié)能改造實(shí)施中，針對采暖地區(qū)既有建筑實(shí)際所采取的節(jié)能改造技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，亦值得當(dāng)?shù)伛v軍參考。為保障戰(zhàn)斗力生成為目的的我軍營房系統(tǒng)，在進(jìn)行既有營房節(jié)能改造中，受軍營文化特點(diǎn)、氣候、地域、經(jīng)濟(jì)條件等多種因素影響，研究和實(shí)施正確技術(shù)策略，才能保證綜合節(jié)能改造設(shè)計(jì)的進(jìn)行，進(jìn)而才能確保高質(zhì)量的建設(shè)，在有限的投入下能夠獲得軍事、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的最大綜合效益。

2 既有營房能耗分析

既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造（流程如圖1），應(yīng)首先分析影響建筑能耗大小的因素。建筑能耗的大小并非僅在于該建筑物是否采用了先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備，更多的在于建筑物所提供的室內(nèi)環(huán)境和要求，建筑運(yùn)行管理者的操作，建筑使用者或居住者的調(diào)節(jié)的情況。

圖1 既有建筑節(jié)能改造流程

歸納起來，影響建筑能耗的主要因素可劃分為以下6個(gè)方面：

(1)氣候；(2)建筑物設(shè)計(jì)與維護(hù)結(jié)構(gòu)；(3)建筑環(huán)境與設(shè)備系統(tǒng)；(4)建筑物運(yùn)行管理者的操作；(5)建筑物使用者的調(diào)節(jié)和參與；(6)建筑物室內(nèi)環(huán)境控制要求。其中，前三個(gè)因素已經(jīng)被充分認(rèn)識(shí)，而后面三個(gè)因素對建筑能耗的巨大影響正在被逐漸認(rèn)識(shí)。特別是后三個(gè)因素更多地反映出某種文化或生活模式等社會(huì)因素對建筑能耗的影響。[3]所以，不同的生活模式從一定程度上決定能耗大小，相應(yīng)的也影響了節(jié)能技術(shù)的選擇。

軍營生活模式是以作戰(zhàn)訓(xùn)練為中心，豐富軍事文化生活為特點(diǎn)的高度紀(jì)律性、規(guī)律性的集體生活。在這種模式下，參照國家節(jié)能改造經(jīng)驗(yàn)[4]，結(jié)合我軍既有營房住用的實(shí)際，營房耗能高峰期主要集中在寒冷、嚴(yán)寒地區(qū)的采暖和夏季炎熱地區(qū)降溫時(shí)段。維護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能差、設(shè)備設(shè)施用能效率不高和用能管理措施不完善等問題，是營房在滿足當(dāng)前住用需求下能耗過大的主要原因。尤其是有主動(dòng)室內(nèi)環(huán)境控制的大型軍事辦公建筑和北方地區(qū)供暖的連、營集體宿舍、家屬公寓是當(dāng)前節(jié)能改造的重點(diǎn)，具有很大節(jié)能潛力。通過改造提高維護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能，也是最直接有效提高官兵住用舒適度的措施。因此，既有營房的節(jié)能改造，應(yīng)當(dāng)從提高維護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、提高能源利用效率和利用可再生能源入手，選擇相應(yīng)的綜合節(jié)能改造技術(shù)措施。

3 對既有建筑節(jié)能改造技術(shù)的認(rèn)識(shí)和思考

3.1 對既有建筑節(jié)能改造技術(shù)的認(rèn)識(shí)

建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展已20多年，產(chǎn)業(yè)化逐漸成熟。其中，大部分技術(shù)如節(jié)能保溫門窗和門窗密封技術(shù)、外保溫墻體成套技術(shù)、屋面高效隔熱保溫防水技術(shù)等稍作設(shè)計(jì)修改，便可運(yùn)用于節(jié)能改造中。當(dāng)前，既有建筑節(jié)能改造實(shí)施主要問題不是有沒有技術(shù)的問題，而是能不能技術(shù)整合，綜合運(yùn)用能力欠缺的問題。

一般認(rèn)為，既有建筑節(jié)能技術(shù)主要有以下三方面：一是提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能；二是提高能源利用效率；三是利用可再生能源。這已普遍為人所認(rèn)識(shí)。建筑除了滿足精神的文化的需求外，主要是為了降低自然環(huán)境對人使用的不利影響。影響建筑的自然因素有很多，應(yīng)趨利避害，從既有建筑節(jié)能技術(shù)措施上來看，利用日照、太陽能、自然風(fēng)等有“利”方面的較多；對“避”的方面則不夠注重。在節(jié)能領(lǐng)域，學(xué)術(shù)界有不少見仁見智的觀點(diǎn)，爭議較多。[5]如“遮陽”在我國北方，尤其是高緯度地區(qū)，冬季需要太陽的輻射，一般不考慮遮陽；在南方夏季，只有重點(diǎn)對太陽輻射進(jìn)行有效的抑制后，輔以提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，才能取得顯著的節(jié)能效果。對于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)，建筑中空調(diào)能耗占的比例比采暖能耗高得多，在相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中，沒有把遮陽技術(shù)措施列入強(qiáng)制性限制指標(biāo)中，反而對外維護(hù)結(jié)構(gòu)性能羅列了許多強(qiáng)制性限制，顯得本末倒置。[6]如此看來，降低自然因素不利影響的遮陽技術(shù)措施，也應(yīng)當(dāng)成為既有建筑節(jié)能改造技術(shù)措施之一，且應(yīng)當(dāng)是降低全年空調(diào)能耗的優(yōu)先技術(shù)措施。

3.2 對既有建筑節(jié)能改造技術(shù)的思考

首先，可持續(xù)發(fā)展思想對建筑領(lǐng)域的影響集中體現(xiàn)于可持續(xù)建筑觀。如果說發(fā)展觀是一個(gè)綱領(lǐng)，那技術(shù)就是實(shí)施工具。同時(shí)，建筑節(jié)能技術(shù)的產(chǎn)生和不斷發(fā)展，其本身即為可持續(xù)建筑觀的現(xiàn)實(shí)表達(dá)。通過運(yùn)用節(jié)能改造技術(shù)，對既有建筑進(jìn)行集結(jié)構(gòu)加固、空間重組置換、形態(tài)更新設(shè)計(jì)于一體的綜合節(jié)能改造，就是對既有建筑生命的延續(xù)，使我們可以捕捉建筑過去的價(jià)值，并充分地加以利用，將它轉(zhuǎn)化成未來的新活力。相比“推倒重來”，這是更為理性、積極的行動(dòng)。

其次，單講某一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)措施對全年建筑節(jié)能的貢獻(xiàn)率，在分析建筑節(jié)能潛力時(shí)有意義，而在節(jié)能改造實(shí)施中，只有綜合使用節(jié)能改造技術(shù)措施，進(jìn)行整體的改造，才不會(huì)使建筑出現(xiàn)能耗“短板”。因而，既有建筑節(jié)能改造，應(yīng)是系統(tǒng)、整體的改造。

再次，節(jié)能改造技術(shù)措施的優(yōu)選。在不同城市不同氣象條件下，不同形式的建筑其能耗構(gòu)成可能不同。如有的地方采暖能耗占主導(dǎo)地位，另一些地方則空調(diào)能耗占較大份額，還有的城市采暖、空調(diào)能耗的比例差不多。在季節(jié)差異上，同一技術(shù)措施對采暖與空調(diào)的節(jié)能效果是不同的，任何一項(xiàng)技術(shù)措施，很難保證在全年任何時(shí)刻都是節(jié)能的。由于節(jié)能技術(shù)措施非常多，導(dǎo)致在實(shí)施過程中極有可能出現(xiàn)主次不分、本末倒置的現(xiàn)象。作為現(xiàn)行的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)明確各種節(jié)能技術(shù)措施對全年節(jié)能的作用，并指出哪些措施對采暖能耗影響顯著，哪些對空調(diào)能耗影響顯著，明確指出節(jié)能措施的優(yōu)選方法。針對不同地方、不同形式的建筑應(yīng)該優(yōu)先采取什么樣的節(jié)能措施。令人遺憾的是，目前國內(nèi)外節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)都缺乏這方面的內(nèi)容。[7]

4 既有營房改造技術(shù)策略

既有營房的節(jié)能改造，采用什么節(jié)能改造技術(shù)，才能在適應(yīng)地域氣候，滿足建筑功能需求、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等條件制約下，使建筑的能耗最小，這便是技術(shù)策略所解決的問題。因此，既有營房的節(jié)能改造，技術(shù)路線的選擇是實(shí)踐的第一步。

4.1 視情況采用高新技術(shù)

采用新技術(shù)節(jié)能效率高，然而前期投入大，短時(shí)期內(nèi)節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益不明顯，不可能在全軍各營區(qū)都普遍推廣使用，也不可能在營區(qū)內(nèi)所有既有營房節(jié)能改造中都采用，應(yīng)理性地采用試點(diǎn)的方式進(jìn)行研究和探索，例如在節(jié)能改造示范工程中使用。節(jié)能改造技術(shù)自身也是不斷發(fā)展的，從技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和應(yīng)用實(shí)效上講，當(dāng)前的高效率、較高成本的技術(shù)也會(huì)隨著技術(shù)的發(fā)展而轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)上“適宜”的技術(shù)。因而，若對高技術(shù)一次性大規(guī)模鋪開使用，是不理性不經(jīng)濟(jì)的。待技術(shù)成熟、成本適度、預(yù)期回報(bào)和前期投入相適應(yīng)時(shí)再普遍推廣。

我國目前西部地區(qū)、海島還有一些電網(wǎng)不能到達(dá)的地區(qū)，由于距離遠(yuǎn)、末端負(fù)荷小，有時(shí)電網(wǎng)的輸送損耗可達(dá)輸送到末端電力的30%~50%，為了解決這些地區(qū)的供電以及其他的常規(guī)能源供應(yīng)，有時(shí)需要巨大投資。西部幾千公里的邊防哨所，還有高原雪域、海島礁石上的營房，能源供應(yīng)十分困難，人煙稀少，土地和空間資源極充足，邊防官兵有時(shí)由于能源供應(yīng)不足而忍饑受凍，由于沒有電力供應(yīng)而不能看電視。而在這些地方發(fā)展以太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)岬取案呒夹g(shù)”為核心的“低能耗”或“零能耗”建筑不存在任何空間和土地緊張問題，也不存在維護(hù)管理力量不足問題，這才是發(fā)展集成高新技術(shù)的“低能耗”或“零能耗”建筑的最佳場合。在這些地區(qū)發(fā)展“零能耗”建筑，可以大幅度改善駐地官兵的生活狀況，有力保障戰(zhàn)斗力的生成，軍事效益顯著；同時(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能效益和社會(huì)效益相比電網(wǎng)完善而建筑密集的大城市，都高出很多。[8]

4.2 合理利用傳統(tǒng)技術(shù)

傳統(tǒng)技術(shù)有較強(qiáng)的地域適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性，且技術(shù)起點(diǎn)不高，容易推廣使用。比如采用遮陽技術(shù)改造，抑制營房夏季南立面和西側(cè)的太陽輻射。遮陽主要目的是為了夏季減少太陽輻射直接或間接進(jìn)入室內(nèi)，降低空調(diào)能耗，改善室內(nèi)的舒適環(huán)境。外窗、外墻和屋頂?shù)炔课痪稍O(shè)計(jì)遮陽。固定式遮陽結(jié)合房屋立面處理和窗過梁設(shè)置鋁板、混凝土、玻璃等永久性遮陽板，成為建筑物的組成部分。這種遮陽美觀耐久，遮陽板還可兼起擋雨板(雨篷)的作用。但一經(jīng)設(shè)定就難以變更，無法隨氣象和用戶需求進(jìn)行調(diào)節(jié)?；顒?dòng)式遮陽具有最好的遮陽效果，遮陽的程度也可以根據(jù)居住者的意愿進(jìn)行調(diào)節(jié)。但由于易受風(fēng)雨損壞，加之安裝與維修較為困難，目前在國內(nèi)運(yùn)用并不普遍，但它是今后遮陽技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。針對軍事建筑，由于軍事斗爭活動(dòng)的特殊性和軍事文化“方正、厚重”，“規(guī)矩、嚴(yán)整”取向的因素，遮陽措施往往重于外在造型而輕有效的分析設(shè)計(jì)，因而遮陽作用不明顯，或根本未能起到作用；然而，在合適攀爬植物生長的地域選擇綜合綠化遮陽設(shè)計(jì)措施，無論從偽裝防護(hù)降低紅外特征，“融合”到綠化環(huán)境背景中，還是從降低太陽輻射作用、經(jīng)濟(jì)可行的角度，都是很好的技術(shù)選擇（如圖2）。傳統(tǒng)技術(shù)有其對環(huán)境影響小、本土適應(yīng)性強(qiáng)和技術(shù)起點(diǎn)低的優(yōu)勢，基本屬于“低技術(shù)和中間技術(shù)”層次，在營房節(jié)能改造中，應(yīng)當(dāng)合理地利用。

圖2 某部采用綠化遮陽技術(shù)措施的營房

4.3 大力推廣適宜技術(shù)

技術(shù)的運(yùn)用不一定科技含量越高越好，而應(yīng)建立一種基于一定經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地域特征條件下并綜合考慮對社會(huì)環(huán)境和自然環(huán)境影響的技術(shù)理念，這就是適宜技術(shù)觀。[9]適宜技術(shù)是指：針對具體作用對象，能與當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐淖匀?、?jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)境良性互動(dòng)，并以取得最佳綜合效益為目標(biāo)的技術(shù)系統(tǒng)。[10]適宜技術(shù)一方面調(diào)試技術(shù)使之適應(yīng)于實(shí)際，找到技術(shù)與實(shí)際的結(jié)合點(diǎn)；另一方面調(diào)試社會(huì)心理，使之有利于接納新技術(shù)。就適宜技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展來看，它是一種能支撐、可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)體系。這一技術(shù)理論正是以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，在發(fā)展過程中逐漸完善成熟。

例如在外墻體保溫技術(shù)的使用選擇上，根據(jù)地域氣候適應(yīng)性和使用對象的不同需求，決定是采用哪種保溫方式以體現(xiàn)技術(shù)的適應(yīng)性。墻體外保溫技術(shù)可以有效避免熱橋和墻體內(nèi)部的結(jié)露問題，最適合在氣候寒冷的地區(qū)使用。但是施工復(fù)雜，造價(jià)比較高，必須作為一個(gè)成套的系統(tǒng)技術(shù)來對待。墻體外保溫的保溫性能與所使用的保溫材料的熱阻成正比，但其造價(jià)卻在很大程度上取決于粘結(jié)材料和外飾面。用外墻保溫系統(tǒng)施工工期短，也基本不會(huì)影響到官兵們正常的住用。因此，外保溫墻體應(yīng)用在北方地區(qū)，性價(jià)比高，而應(yīng)用在長江流域等夏熱冬冷地區(qū)，在全時(shí)空調(diào)使用條件下性價(jià)比高；若從夏季自然通風(fēng)降溫、墻體散熱角度來看，高熱阻的墻體不利于自然降溫，則性價(jià)比不高。外保溫墻體在沿海多臺(tái)風(fēng)、多雨地區(qū)要慎用。內(nèi)保溫墻體施工簡便，費(fèi)用相對低廉，但施工時(shí)會(huì)影響正常住用。由于熱橋和結(jié)露問題難以解決，在我國北方冬季寒冷地區(qū)實(shí)際工程中的應(yīng)用會(huì)越來越少。但是對于夏熱冬冷地區(qū)，內(nèi)保溫即便存在熱橋部位，建筑內(nèi)外溫差不如北方巨大，產(chǎn)生結(jié)露的可能性小，因此還可以考慮使用。另外，內(nèi)保溫墻體對間歇性的采暖和空調(diào)降溫反應(yīng)比較快，也適用于“部分時(shí)間，部分空間”方式的采暖和空調(diào)。此外，對于既有建筑或文物建筑節(jié)能改造，由于內(nèi)保溫不破壞原有立面，也可以考慮采用。[11]

我國邊境線漫長，國土和海域延伸到哪里，營房就建在哪里，在各種地域、氣候、文化的多樣性差異背景下，選擇適宜的節(jié)能改造技術(shù)策略，就是在各種制約因素下對營房節(jié)能改造技術(shù)的整合，是對軍事效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益的最大化的技術(shù)選擇。大力推廣適宜技術(shù)應(yīng)當(dāng)成為既有營房節(jié)能改造的主要技術(shù)策略。

5 結(jié)語

既有營房節(jié)能改造不應(yīng)過分強(qiáng)調(diào)高新技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)營房建設(shè)的實(shí)際條件，選擇滿足保障戰(zhàn)斗力生成需求，適合軍營文化特點(diǎn)，適應(yīng)既有營房實(shí)際，結(jié)合經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)條件的“適宜技術(shù)”。既可以采用成熟的高新技術(shù)，又不排斥傳統(tǒng)的簡單技術(shù)，以“適宜”為準(zhǔn)則，從而逐步減少對常規(guī)能耗的依賴，把有限的軍費(fèi)用于提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力生成上，使?fàn)I區(qū)、營房建設(shè)在可持續(xù)發(fā)展道路上，擔(dān)負(fù)起“節(jié)能減排”應(yīng)有的責(zé)任。這樣既可以促進(jìn)我國建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的進(jìn)一步提高，又大大緩解營房用能水平提高對我國能源供應(yīng)的壓力。節(jié)能減排，建設(shè)節(jié)約型“現(xiàn)代營房”是時(shí)代的客觀要求，既有營房節(jié)能改造任重道遠(yuǎn)。

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[7]龍恩深.建筑能耗基因理論與建筑節(jié)能實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社，2009:64-65.

[8]清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.建筑節(jié)能年度發(fā)展報(bào)告2009[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009:137-138.

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[11]清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.建筑節(jié)能年度發(fā)展報(bào)告2008[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008:89

責(zé)任編輯：余詠梅

Technical Strategy on Energy-Saving Renovation Technology of Existing Barracks

With the development of the Sustainable Developing Strategy,military Proposes tactics of Constructing Resources-Saving Barrack.From the viewpoint of the tactics,the Energy-Saving Renovation technology and technical tactics are analyzed in this paper,by studying on existing barracks. Furthermore the analysis consults for the Energy-Saving Renovation of engineering designs and practices.

existing barracks;energy-Saving renovation;technology;tactics

TU-111.4+8

A

1671-9107（2010）03-0009-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.3.009

2010-1-30

張星鑫，軍事建筑工程系碩士研究生，主要從事軍事建筑技術(shù)及人居環(huán)境研究。