引言
建筑領域是能源消費和碳排放的重要領域,碳排放僅次于煤電、工業生產及交通運輸領域。既有建筑,特別是20世紀80~90年代建造的大量公共設施和工業建筑(含廠房辦公樓等),面臨運維過程中高能耗的困境,能耗值平均是居住建筑能耗的5~10倍。既有建筑存在著設施陳舊、能耗高,智能化程度低等特點,已與國家倡導的“雙碳”戰略明顯不適應;同時既有建筑的舊改項目也不能一概推倒重來,需防止大拆大建。建筑領域節能減排的形勢已迫在眉睫,非常嚴峻。
目前,建筑領域節能工作存在較多問題,大致可以概括為以下6類:(1)建筑普遍不長壽:我國建筑平均壽命30年左右,普遍不長壽,是最大的不節能。(2)節能目標不明確:停留在追求各項節能技術、節能措施的推廣,沒有針對實際建筑能源消耗量的對比和分析。(3)節能技術能耗高:一些建筑采用的節能技術沒有實現節約用能效果,其能耗甚至高于沒有采用節能技術的建筑。(4)高品質建筑不舒適:一些盲目追求室內環境“高標準”、“高服務”,其實并未提高使用者的滿意度與舒適度,甚至給使用者帶來諸多不便,造成二次改造與裝修。(5)節能管理不到位:一些節能建筑在實際運營中沒有開展節能減排、低碳運營精細化管理,造成很多不必要的能源浪費。(6)節能宣傳不深入:開發商和購房者作為建筑節能的主體,節能意識不強,主動建設和購買節能建筑的還不多。
1 老廠房的屋面狀況
某公司幾十年前的老廠房屋面多采用瀝青夾玻纖布作為防水層,以膨脹珍珠巖板做為保溫層,年代較近一點多采用瀝青SBS瀝青防水卷材作為防水層,以聚笨乙烯擠塑板做為保溫層,以水泥砂漿或防水卷材背后的砂粒層作為屋面保護層。在使用多年后,由于瀝青材料老化、建筑熱脹冷縮、施工中質量隱患等諸多原因,屋面會產生不同程度的滲漏水情況,保溫層里也全浸泡在積水中,局部修補常常難以根除滲漏情況。
一般的做法,是把老屋面的保護層、保溫層、防水層等全部鏟除掉,采用倒置式屋面結構重新鋪設SBS防水層、聚笨乙烯擠塑板做為保溫層,再以水泥砂漿做保護層。但是,對于正在使用的建筑,如果把屋面防水層全部鏟除掉,廠房內的生產設備將面臨“無設防”的風險,一旦施工過程中大雨來臨,就可以造成災難性后果。所以工廠的維護部門,通常會采取在原有屋面上再鋪貼一層SBS瀝青防水卷材的方法?山洺J3~4年后又漏水了,然后再鋪貼第2層卷材,有些屋面即使鋪貼了3層卷材,仍然無法徹底解決滲漏水問題。出現這種現象的一個重要原因,就是SBS這類改性瀝青卷材的耐紫外線性能較差,在陽光曝曬下,很容易出現老化,局部開裂、脫落,造成漏水。
另一方面,由于黑色瀝青卷材會大量吸收熱量,導致建筑室內夏天時異常悶熱。辦公樓等小面積建筑可以加裝空調來降溫,而生產廠房等大面積建筑裝空調不現實,百威啤酒公司維護部門嘗試過各種方法,例如高大空間通風系統、崗位直接送風等,無論采用什么方法,都增加大量的電耗。這既增加了企業的成本,也與“綠色、環保、節能”的理念背道而馳。因此,通過提高建筑屋面的隔熱能力,讓屋面成為“冷屋面”,成為一個經濟合理的解決方案。
2 應用“冷屋面”防水隔熱體系已成為未來趨勢
冷屋面是一種可維持更低溫度的屋面,通過涂刷或鋪貼高反射率的屋面反光隔熱材料,使得屋面能將大多數的太陽光能量反射回大氣中,達到降溫節能的功效。大多數的深色屋面會吸收90%或者更多的太陽光能量;而冷屋面的反射率至少為0.80,意味著能夠反射至少80%以上的太陽光能量。所以,在炎熱的夏天,傳統的深色屋面溫度可超過66℃,而淺色的冷屋面在相同條件下至少可以降低15-22℃之間。這將大幅度減少空調的需求,降低能源支出,使得居住人群更加舒適;另外,降低屋面溫度還能延長屋面防水層的使用壽命。冷屋面既然可以應用在老舊建筑屋面的改造翻新,也可以在新建筑物上安裝,適用于各種基材(如混凝土、彩鋼板、原有卷材上等)的低坡屋面上,施工便利,市場前景廣泛。
冷屋面不僅能夠減少城市熱島效應,降低用電需求峰值,降低能源消耗,還增加了良好的經濟效益。以上海某食品倉儲中心為例(屋面面積7000平方米,11米標高的標準鋼結構倉庫),通過涂刷屋面熱反射涂料,一年能節約217191KWH的電耗量(按工業用電1.1元/度電費計,相當于節省238910元),改造費用1.5-2年就能折現。同時,一年期間可減少約82噸的二氧化碳排放。另外,通過冷屋面改造,可降低室內溫度5~8℃,讓食品更安全地儲存,員工的工作環境也大為改善。
3 某公司工廠老建筑改造的具體實踐應用
3.1 舊改項目實施中遇到的困難
在百威啤酒的一些老工廠,存在著大量老廠房和辦公樓,建筑年齡都已超過20年以上,屋面漏水的主要原因包括原有防水材料老化開裂、安裝設備施工過程中的二次破壞等。特別是大部分建筑物屋面設備管道較多,碰到結構復雜的突出部件、后開孔部位及設備管道多,節點很難處理好,時間一長又會產生漏水現象,且越修越找不到漏源,整體翻修成本更高。也在不得已的情況下,“頭痛醫頭,腳疼醫腳”,但不能從根本上解決屋面漏水問題,每次下大雨都會如臨大敵,需要花很多人力物力去處理。同時,由于啤酒生產中有冷卻工藝,很多屋面有制冷用的氨系統管道,氨為易燃易爆物質,在這些區域里一些需要加熱施工的材料又不能使用。所以各工廠維修部門壓力很大。
3.2 改造維修方案的確定
經過建筑設計師推薦,百威啤酒公司在一些工廠試點應用了一種長壽命、高彈性、防水隔熱的MetaSeal屋面涂膜型體系。據了解,MetaSeal美莎,是一種專業用于屋面維護翻新的材料,基于美國DOW的先進技術及原材料,進入中國市場15年,已在全國2000多個知名項目上應用,其中不乏世界五百強企業,因此百威啤酒公司也考慮進行在一些工廠試用。
這種涂膜型防水體系為涂刷3遍高彈性的屋面專用防水涂料,輔以1層高強度的防水聚酯布做內襯加強,形成一個整體無縫的淺色防水隔熱涂層,“冷作業”施工法,無需動火,粘結牢固,自重輕、又能保持高延伸率,徹底解決了屋面滲漏水的問題,特別在很復雜的設備機組或管道部位,涂膜型防水隔熱體系的優勢就更加明顯,完全密封到每個犄角旮旯。
同時,涂層又能起到非常好的隔熱反光、節能降溫功效,節省大量電費減少碳排放,符合國家“雙碳”戰略方向。同時也能更好地延長保護層的使用壽命,待到8~10年后,再做第二次維護(成本是第一次的50%~60%),又能延續使用8~10年,依次類推,這樣在建筑的全生命周期真正地達到高性價比和節能減排。
3.3 屋面防水隔熱維護的施工工藝
通過幾個工廠的辦公樓屋面、配電房、輔房、廠房、發酵罐區域的屋面防水隔熱維護實踐,具體的施工工藝進行歸類匯總,可分為以下步驟:
(1)基面清理及舊有失效防水涂層的清除 施工單位首先要嚴格執行百威工廠廠區規定,辦理好施工手續。安排施工人員對于屋面進行基層清理:A鏟除起鼓、老化失效的舊有失效卷材,垃圾裝袋外運;B出屋面的管道設備及金屬件,交接部位進行檢查修補加固,銹蝕部位進行打磨除銹,涂刷防銹防腐油漆,晾干。
(2)對整個屋面區域進行清洗干凈,缺陷處整修加固。A接水接電,采用高壓水槍+尼龍毛刷,將基面清洗干凈,晾干;B若有低陷凹洼處,以及跑沙的區域,用水泥砂漿進行粉平,拐角處做好坡度泛水。C可以根據屋面狀況及面積,按比例增加預埋一定數量的不銹鋼管透(排)氣孔。D對于基面狀況較差(跑沙)的情況,可以滾涂1遍抗堿界面劑,增加基面附著力。
(3)待基面干凈干燥后,先對各類柱腳及管道接口,進行局部防水加固處理(刷*Vennytex薇妮高彈性一體化防水涂料+鋪1層高強度的防水聚酯布+再刷第二遍薇妮一體化防水涂料),確保涂刷區域整體無縫銜接,無孔隙。(注:Vennytex薇妮高彈性一體化防水涂料是MetaSeal美莎的土建屋面防水產品)
(4)屋面區域整鋪防水:滾涂第一遍Vennytex薇妮高彈性一體化防水涂料,及時鋪設1層高強度的防水聚酯布,及時將聚酯布刷服帖,及時再滾涂第二遍Vennytex薇妮高彈性一體化防水涂料,做到不漏刷,粘結牢固服帖。整幅聚酯布的搭接縫不少于4cm,浸潤刷透。
(5)待上道工序完成干燥后(以不粘腳為準),再整體滾涂第三遍Vennytex薇妮一體化防水涂料。確保整體涂膜飽滿,無漏涂,整齊美觀。
(6)施工完畢后,對于整個屋面再次進行檢查,若有施工暇疵,及時修補。整體涂膜厚度1.1~1.2mm,做好“落手清”工作后,進行初步驗收。正常保養2~3d,后續可上人。(7)下幾場中大雨進行實踐檢驗,一次性通過竣工驗收(沒有發現滲漏的情況)。
3.4 實施后的效果:
經過多家百威工廠(哈爾濱、信陽、新鄉、南通、宿遷、衢州、寧波等)老建筑屋面防水隔熱翻新項目的實踐證明:整體防水維護效果好,性價比高,自重輕,施工簡便,避免了原有建筑的大拆大建,節省了大量基建維修費用和管理維護精力。另一方面,在徹底解決屋面滲漏水頑疾問題的同時,又能大幅度節能降溫,節省大量的電力費用,也減少二氧化碳排放量,既使在夏日烈日炎炎的中午,在室內工作也不覺得顯得很悶熱,得到了大家的一致好評。
4 結束語
目前,越來越多的既有老建筑都存在著巨大的維修需求,我們既要通過合理維護修繕達到長效、防水、保溫隔熱的功效,還要倡導綠色節能,低碳零碳,助力國家雙碳戰略實施。百威啤酒公司在老工廠的建筑舊屋面上試用MetaSeal美莎屋面高彈性防水隔熱系統,充分發揮了材料的特點,解決了建筑老舊、屋面結構復雜、設備管道眾多、施工條件受限、降低對生產影響等多方面的問題,同時又提高了建筑的保溫降熱性能。集延長壽命、防水、隔熱降溫、裝飾保護于一體。經過多個項目的實踐,應用效果較好,值得大家借鑒推廣應用。
作者:林偉峰,顧榮華,龐衛珍,吳衛群,杭路。
刊發:《建筑技術開發》2022年15期,
收錄:中國知網,全球學術快報
參考文獻:
(1)孫妍妍,低碳建筑項目的碳排放核算及節能減排策略研究(D),馬鞍山,安徽工業大學,2018
(2)祁錦軒,低碳經濟背景下低碳建筑的設計與探索(J),綠色環保建材,2016(10)