張掖市某小區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造方案與效益評(píng)價(jià)

王文彬 趙 銳 朱鳳芝 許夢(mèng)云

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張掖市某小區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造方案與效益評(píng)價(jià)

王文彬1趙 銳2朱鳳芝3許夢(mèng)云

（甘肅省建筑科學(xué)研究院）

能源短缺問(wèn)題已成為當(dāng)今舉世矚目的問(wèn)題，本研究通過(guò)文獻(xiàn)搜集與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，選取張掖市典型的既有居住建筑小區(qū)，制定詳細(xì)的節(jié)能改造方案，分別對(duì)居住建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)采暖、供熱系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)與全面改造，并對(duì)節(jié)能改造后的建筑進(jìn)行改造效益評(píng)價(jià)，得出既有居住建筑節(jié)能改造項(xiàng)目節(jié)能率理論值為71.8%，節(jié)能率實(shí)測(cè)值為68.6%，滿足節(jié)能改造目標(biāo)要求。

既有居住建筑；節(jié)能改造；技術(shù)方案；效益評(píng)價(jià)

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，能源需求量與總量約束的矛盾越來(lái)越突出，其中建筑能耗約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗的27%，這不僅帶來(lái)了能源上的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且破壞生態(tài)環(huán)境[1][2]。甘肅省張掖市的既有居住建筑大多建成于上世紀(jì)八九十年代，當(dāng)時(shí)的政策尚未有節(jié)能要求，因此建筑保溫性能差，技術(shù)設(shè)備落后，能源浪費(fèi)嚴(yán)重[3]。因此，對(duì)數(shù)量龐大的既有居住建筑進(jìn)行節(jié)能改造就成為當(dāng)前亟待解決的民生問(wèn)題，這不僅提高了居住舒適度，也改善了生態(tài)環(huán)境，降低了建筑能耗[4]。

1張掖市既有居住建筑節(jié)能改造方案分析

1.1既有建筑概況

張掖市老城區(qū)既有建筑的節(jié)能改造項(xiàng)目是張掖市城市建設(shè)重點(diǎn)工作之一，2016年計(jì)劃重點(diǎn)改造9條街路沿街建筑物和9個(gè)老舊小區(qū)共344幢建筑物。到2016年年底，已有部分行政單位辦公樓、住宅樓和商業(yè)建筑正在開(kāi)工改造，部分建筑改造工作已基本完工。

本研究選取張掖市金安苑小區(qū)住宅樓進(jìn)行既有居住建筑節(jié)能改造，金安苑小區(qū)住宅樓共45棟，建筑面積147985.99㎡。該項(xiàng)目的居住建筑由于設(shè)計(jì)建設(shè)年代為90年代,主要結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu),當(dāng)時(shí)的建筑節(jié)能技術(shù)也有限，為了建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)，貫徹國(guó)家推行65％的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)既有居住建筑進(jìn)行節(jié)能改造，以降低建筑能耗。該項(xiàng)目既有建筑的節(jié)能改造主要包括：外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改造、室外管網(wǎng)系統(tǒng)的改造和室內(nèi)采暖系統(tǒng)的改造三個(gè)方面。

1.2張掖市建筑熱工的相關(guān)規(guī)定

為貫徹落實(shí)《關(guān)于城鎮(zhèn)供熱體制改革試點(diǎn)工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》、《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》（國(guó)發(fā)[2007]15號(hào)）、《關(guān)于推進(jìn)北方采暖地區(qū)既有居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造工作的實(shí)施意見(jiàn)》（建科[2008]95號(hào)）等政策文件，甘肅地區(qū)政府部門(mén)也陸續(xù)出臺(tái)了建筑節(jié)能改造的《甘肅省既有居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造實(shí)施方案的通知》（甘建科[2008]306號(hào)）等相關(guān)文件，來(lái)全面推動(dòng)本省的既有建筑節(jié)能改造工作。張掖市為推動(dòng)既有居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造工作，確保全面完成十三五建筑節(jié)能改造的任務(wù)，根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳《關(guān)于下達(dá)2014年既有居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造任務(wù)的通知》（甘建科【2014】105號(hào)）要求，也制定了相關(guān)的節(jié)能改造方案。

2張掖市既有建筑節(jié)能改造評(píng)價(jià)

2.1節(jié)能改造評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)備

改造后的既有居住建筑外墻傳熱系數(shù)應(yīng)符合《嚴(yán)寒和寒冷寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ26-2010的相關(guān)規(guī)定，即：4層～8層建筑外墻傳熱系數(shù)不大于0.60W/(m2·K)、屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)不大于0.45W/(m2·K)、外窗傳熱系數(shù)不大于3.1W/(m2·K)、外窗氣密性等級(jí)不低于《建筑外門(mén)窗氣密、水密、抗風(fēng)壓性能分級(jí)及檢測(cè)方法》(GB/T7106-2008)規(guī)定的6級(jí)水平。

改造后的既有居住建筑室內(nèi)采暖系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)分室控溫和供熱計(jì)量并符合《既有居住建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》JGJ/T129-2012的相關(guān)規(guī)定。

改造后的室外供熱系統(tǒng)熱源(鍋爐)運(yùn)行效率高于70%、室外管網(wǎng)保溫、水泵耗電輸熱比、室外管網(wǎng)水力平衡和供熱系統(tǒng)補(bǔ)水率應(yīng)符合要求《既有居住建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)程》JGJ/T129-2012的相關(guān)規(guī)定。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)所用到的主要儀器設(shè)備主要有：溫濕度自記儀（ZDR-20）、超聲波流量計(jì)（TDS-100P）、溫度與熱流巡回自動(dòng)檢測(cè)儀（JTRG-Ⅱ）、建筑外窗氣密性能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀（CX-T）、ZDR系列智能數(shù)據(jù)記錄儀（ZDR-20）、功率表（UT232），且以上儀器設(shè)備均在國(guó)家規(guī)定的有效檢定周期內(nèi)，并處于正常狀態(tài)，儀器設(shè)備的精度滿足檢測(cè)要求。

2.2節(jié)能改造實(shí)施內(nèi)容

本研究對(duì)既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)，主要是對(duì)外墻、外窗、屋面等主要斷橋部位進(jìn)行節(jié)能保溫改造。進(jìn)行外墻改造時(shí)，保溫層采用50mm厚的擠塑聚苯乙烯泡沫保溫板進(jìn)行外墻保溫；進(jìn)行外窗改造時(shí)，部分業(yè)主自己拆除了原有窗戶更換為單框雙玻斷橋隔熱窗，剩余住戶在原有窗戶外部或內(nèi)部增加一層鋁合金單框雙玻推拉窗；進(jìn)行屋面改造時(shí)，是在建筑物屋面增加保溫措施。

在室外供熱管網(wǎng)改造時(shí)，在干管、支管供回水管網(wǎng)安裝全自動(dòng)溫度調(diào)節(jié)閥，以解決管網(wǎng)水力失衡的問(wèn)題，保證熱流量變送到溫度較低的區(qū)域或直接回到換熱站。更換或檢修原有熱力入口已損壞的閥門(mén)和管件，在各建筑熱力入口處設(shè)置安裝靜態(tài)水力平衡閥，解決各并聯(lián)環(huán)路之間壓力損失差值過(guò)大的問(wèn)題。

建筑室內(nèi)采暖系統(tǒng)熱計(jì)量及溫度調(diào)控改造方案是在每戶安裝一個(gè)溫度采集器，在每組散熱器進(jìn)水管處安裝一只手動(dòng)三通平衡調(diào)節(jié)閥，每棟樓的熱力入口處安裝1個(gè)平衡閥、一臺(tái)超聲波熱表，達(dá)到分戶計(jì)量的目的。

節(jié)能改造后的建筑物外表美觀、很大程度上降低了斷橋傳熱，居住舒適度顯著提高，供熱采暖等成本有所降低，達(dá)到了預(yù)期改造的目標(biāo)。對(duì)進(jìn)行節(jié)能改造的居住建筑進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的檢測(cè)，結(jié)果如表2.1所示：

改造部位改造前傳熱系數(shù)（W/m2·K）改造后傳熱系數(shù)（W/m2·K）傳熱系數(shù)降低率（%） 屋面1.240.4662.9 外墻1.310.5756.5 外窗4.292.4343.4

表2.1節(jié)能改造前后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)對(duì)比

同時(shí)，在節(jié)能改造完成后，任意選取六戶居民家進(jìn)行最冷月份（一月份）的節(jié)能改造后的室內(nèi)溫度對(duì)比檢測(cè)，其結(jié)果如下表2.2所示。

改造項(xiàng)目2棟302室11棟501室23棟403室27棟203室31棟602室38棟101室 節(jié)能改造前17.519.719.517.520.116.7 節(jié)能改造后20.722.622.920.422.919.6

表2.2節(jié)能改造前后的一月份室內(nèi)溫度對(duì)比（℃）

通過(guò)最優(yōu)改造方案對(duì)金安苑小區(qū)進(jìn)行三方面的節(jié)能改造后，由以上實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，節(jié)能改造后的建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)降低了43.4%～62.9%，最冷月份的室內(nèi)平均溫度提高了2.8℃～3.4℃，節(jié)能改造效果明顯，室內(nèi)的溫度與居住舒適度顯著提高。

3張掖市既有居住建筑節(jié)能改造能效測(cè)評(píng)

3.1評(píng)價(jià)方法

既有居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造后，供熱量節(jié)能率按式3.1計(jì)算。

a=(Q1-Q2)/Q1 (式3.1)

式中 a——節(jié)能率，％；

Q1——改造前供熱量，GJ；

Q2——改造后供熱量，GJ。

既有居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造后，耗電量節(jié)能率按式3.2計(jì)算。

b=(D1-D2)/D1(式3.2)

式中 b——節(jié)能率，％;

D1——改造前熱源或熱力站耗電量，kWh;

D2——改造后熱源或熱力站耗電量，kWh。

3.2節(jié)能改造測(cè)評(píng)結(jié)果

3.2.1節(jié)能改造效果理論值測(cè)評(píng)

以張掖市節(jié)能改造小區(qū)熱源或熱力站為單元，對(duì)其所覆蓋區(qū)域內(nèi)的釆暖供熱系統(tǒng)和建筑物進(jìn)行供熱計(jì)量與節(jié)能改造，張掖市基準(zhǔn)建筑釆暖耗熱量指標(biāo)(節(jié)能改造前)為49.3W/m2，節(jié)能改造后建筑物釆曖耗熱量指標(biāo)為14.7W/m2；節(jié)能改造前管網(wǎng)輸送效率按85%；節(jié)能改造后管網(wǎng)輸送效率按90%計(jì)算。

張掖市節(jié)能改造前全年采暖耗熱量理論值(采暖期155d、折算至熱力站的耗熱量)為：

49.3×155×24×178377.3/0.85/106=38486.7MWh

張掖市節(jié)能改造后全年釆暖耗熱量理論值(釆暖期155d、折算至換熱站的耗熱量)為：

14.7×155×24×178377.3/0.9/106=10838.2MWh

則張掖市節(jié)能改造的節(jié)能率理論值為：

(38486.7-10838.2)/38486.7=71.8%

即張掖市節(jié)能改造項(xiàng)目理論值節(jié)能率為71.8%。

3.2.2節(jié)能改造效果實(shí)測(cè)值測(cè)評(píng)

根據(jù)2014年～2015年釆暖期耗熱量記錄，所有參與該項(xiàng)目既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目的總耗熱量合計(jì)為43526.6GJ,折合后為12090.7MWh；實(shí)測(cè)耗熱量為12090.7MWh。

節(jié)能改造前全年采暖耗熱量理論值為：

49.3×155×24×178377.3/0.85/106=38486.7MWh

則節(jié)能率實(shí)測(cè)值為：

(38486.7-12090.7)/38486.7=68.6%

該項(xiàng)目年節(jié)煤量為：

(38486.7-12090.7)×106/8140/0.9/0.7/1000=5147.2噸/年

節(jié)能率實(shí)測(cè)值為68.6%，節(jié)煤量為5147.2噸/年。

3.2.3節(jié)能改造測(cè)評(píng)結(jié)論

該項(xiàng)目既有居住建筑節(jié)能改造項(xiàng)目通過(guò)上述計(jì)算表明其節(jié)能率理論值為71.8%，節(jié)能率實(shí)測(cè)值為68.6%，年節(jié)煤量5147.2噸標(biāo)準(zhǔn)煤，滿足節(jié)能改造目標(biāo)。要求。

結(jié)語(yǔ)

既有居住建筑的節(jié)能改造效益評(píng)價(jià)涉及很多方面，是一個(gè)綜合評(píng)價(jià)體系，本文通過(guò)理論值測(cè)評(píng)、實(shí)測(cè)值測(cè)評(píng)、環(huán)境效益評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)四方面進(jìn)行了粗略的評(píng)價(jià)，對(duì)節(jié)能改造的結(jié)果給出了大致的評(píng)價(jià)結(jié)果，但還需進(jìn)一步統(tǒng)籌考慮個(gè)方面的因素來(lái)進(jìn)行精細(xì)評(píng)價(jià)，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)、更加精確。

[1]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.推行綠色建筑加快資源節(jié)約型社會(huì)建設(shè)[N].中國(guó)建設(shè)報(bào), 2005.

[2]周茗如,龍利軍,張豪杰,文煜馨.甘肅農(nóng)村住房建筑節(jié)能技術(shù)探討[J].節(jié)能技術(shù)2012

[3]韓宇峰. 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)探討[J]. 施工技術(shù), 2010, 1.

[4]魏曉東. 既有居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造效益綜合評(píng)價(jià)研究 [D][D]. 西安建筑科技大學(xué), 2012.

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1007-6344（2017）03-0111-02