高利瓊

(太原市熱力公司，山西太原 030001)

基于PKPM模型的既有居住建筑節(jié)能改造應(yīng)用

高利瓊

(太原市熱力公司，山西太原 030001)

通過節(jié)能改造實(shí)際工程案例，闡述了既有居住建筑節(jié)能改造的重要性，給出了既有居住建筑節(jié)能改造的重點(diǎn)部位，并利用PKPM軟件建立了模型，根據(jù)保溫材料實(shí)測值設(shè)置邊界條件，計(jì)算出了某建筑改造后的節(jié)能效果，為既有居住建筑節(jié)能改造工作提供參考。

既有居住建筑，節(jié)能改造，PKPM模型，能效分析

0 引言

在我國的能耗組成中，建筑能耗、工業(yè)能耗以及交通能耗是三個(gè)能耗大戶，其中建筑能耗占到了總的消費(fèi)能耗的27.8%，并逐漸呈上升趨勢。而在建筑能耗中，民用非節(jié)能建筑總量大且能耗高，具有較大的節(jié)能潛力。

目前，太原市新建、擴(kuò)建的民用建筑已全面執(zhí)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而原有的既有居住建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)沒有任何的保溫措施，并且開窗面積大，氣密性差，設(shè)備及系統(tǒng)效率低下，造成能耗極大的同時(shí)還達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低熱舒適性要求，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)、經(jīng)濟(jì)以及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求。在能源日益短缺的今天，對既有非節(jié)能居住建筑進(jìn)行節(jié)能改造將大有可為。本文以太原市1棟居住建筑為例，詳細(xì)的分析了節(jié)能改造前后能耗的變化。

1 項(xiàng)目概況

本工程位于太原市杏花嶺區(qū)，該住宅樓共計(jì)五個(gè)單元，為一梯兩戶，地下1層，地上5層，其中地下室層高2.200 m，1層～5層層高均為3.000 m，室內(nèi)外高差0.550 m，總建筑高度為15.550 m，平屋面。地下建筑面積968.88 m2，地上建筑面積5 122.56 m2，總建筑面積6 091.44 m2，外墻形式為清水磚墻，結(jié)構(gòu)形式為磚混結(jié)構(gòu)。建筑設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為8度。

2 改造前建筑概況

改造前建筑為清水磚墻，墻體保溫形式為自保溫，有結(jié)露霉變的情況發(fā)生;外窗密封條脫落嚴(yán)重，有結(jié)霜現(xiàn)象發(fā)生;原有屋面無保溫，夏熱冬冷，有結(jié)露現(xiàn)象;冬季室內(nèi)溫度16℃～18℃，住戶不太滿意;首層地面溫度偏低，有結(jié)露隱患。熱源為集中供熱，無任何調(diào)節(jié)裝置;室外管道局部銹蝕，管道保溫有一定破損;樓棟熱力入口未設(shè)平衡裝置，無水力調(diào)節(jié)設(shè)施;戶內(nèi)采暖管道為單管系統(tǒng)，管路有輕微腐蝕;室內(nèi)采暖系統(tǒng)末端為鑄鐵采暖散熱器，有輕微腐蝕，散熱器無調(diào)節(jié)裝置。對冬季室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行調(diào)查可知:冬季室內(nèi)溫度在14℃～16℃之間，未達(dá)到采暖要求;相對濕度在45%左右，輕微干燥，相對濕度略低;外墻內(nèi)表面溫度為7℃～10℃，有結(jié)露隱患;外窗內(nèi)表面溫度為5℃～7℃，有結(jié)露、結(jié)霜隱患;屋頂內(nèi)表面溫度為7℃～12℃，有結(jié)露隱患;非采暖房間隔墻內(nèi)表面溫度為8℃～11℃，首層地面溫度為6℃～9℃，局部有結(jié)露隱患。

樓棟主要熱橋部位為外墻外掛空調(diào)外機(jī)支架處、電線電纜支架處、外窗護(hù)欄固定螺栓處、屋面太陽能與屋面結(jié)構(gòu)層固定螺栓處。上述熱橋部位未經(jīng)任何保溫隔熱處理，冬季時(shí)造成室內(nèi)結(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象。對樓棟整體熱工性能影響較大。該項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)及熱源具體情況、熱工缺陷和體形系數(shù)、窗墻情況比如表1～表3所示。

表1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)及熱源現(xiàn)狀

表2 樓棟熱工缺陷表

表3 體形系數(shù)、窗墻比

3 改造方案

根據(jù)調(diào)研結(jié)果及熱工缺陷診斷可知，該項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工大部分都存在較大缺陷，節(jié)能改造應(yīng)圍繞各個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行，考慮到樓梯間等部位施工存在較大困難，因此樓梯間部位不進(jìn)行改造，因而本次節(jié)能改造涉及到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)包含屋面、外墻、外窗、地下室頂板等部位，熱源部分的改造涉及到熱源、管網(wǎng)及室內(nèi)等部位。具體改造方案如表4所示。

表4 改造方案

4 改造前后能耗計(jì)算分析

由于目前熱計(jì)量數(shù)據(jù)采集不完善，無法利用實(shí)測值進(jìn)行能耗分析，現(xiàn)用計(jì)算機(jī)軟件模擬的方法確定改造前后的采暖能耗。經(jīng)過對比分析選用PKPM能效測評軟件，該項(xiàng)目進(jìn)行建模以及工程設(shè)置，計(jì)算出改造前后的耗熱量指標(biāo)。經(jīng)過軟件分析計(jì)算，得出圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積計(jì)算表如表5所示，得出圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量計(jì)算表如表6，表7所示，建筑實(shí)體圖及模型圖如圖1，圖2所示。

表5 圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積計(jì)算表

圖1 建筑實(shí)體圖

圖2 建筑模型圖

為便于同等氣象條件下節(jié)能量評價(jià)，軟件模擬數(shù)據(jù)基于相同的氣象參數(shù)分析。根據(jù)軟件分析計(jì)算，得出改造前后項(xiàng)目的耗熱量指標(biāo)為53.23 W/m2及19.83 W/m2，則根據(jù)公式可得出如下計(jì)算結(jié)果:

1)改造前采暖能耗qc前。

qc前=24×采暖期天數(shù)×建筑物耗熱量指標(biāo)×改造面積/(標(biāo)準(zhǔn)煤熱值×室外管網(wǎng)輸送效率×鍋爐運(yùn)行效率)=24×150× 53.23×6 091.44/(8 140×0.85×0.55)=306.74 tce。

表6 改造前圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量計(jì)算表

表7 改造后圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱量計(jì)算表

2)改造后采暖能耗qc后。

qc后=24×采暖期天數(shù)×建筑物耗熱量指標(biāo)×改造面積/(標(biāo)準(zhǔn)煤熱值×室外管網(wǎng)輸送效率×鍋爐運(yùn)行效率)=24×150× 19.83×6 091.44/(8 140×0.85×0.55)=114.27 tce。

3)節(jié)能量計(jì)算。

其中，標(biāo)準(zhǔn)煤熱值取為8 140 W·h/kg;室外管網(wǎng)輸送效率取為0.85;鍋爐運(yùn)行效率取為0.55;§1為供熱計(jì)量收費(fèi)價(jià)格系數(shù)，根據(jù)固定熱價(jià)收費(fèi)比例，取為1;§2為熱環(huán)境修正系數(shù)，根據(jù)用戶滿意度調(diào)查結(jié)果，取為1.1;§3為氣象修正系數(shù)，根據(jù)氣象局統(tǒng)計(jì)資料，取為1。

5 結(jié)語

本文經(jīng)過調(diào)研、總結(jié)及實(shí)際計(jì)算，得出如下結(jié)論:

1)既有居住建筑節(jié)能改造圍護(hù)結(jié)構(gòu)部分應(yīng)主要圍繞屋面、外墻、外窗地下室頂板等部位進(jìn)行。經(jīng)過實(shí)際計(jì)算可知，僅僅改變圍護(hù)結(jié)構(gòu)的做法，改造后節(jié)能量達(dá)到了節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)，如果熱源及管網(wǎng)再進(jìn)行改造，節(jié)能量將有意想不到的結(jié)果。

2)經(jīng)過改造，居民室內(nèi)熱舒適性得到了很大的改善，提高了生活質(zhì)量。據(jù)調(diào)查，改造后居民冬季室溫可提高4℃～5℃，夏季可降低2℃～3℃。

3)對既有居住建筑進(jìn)行節(jié)能改造不僅可以改善民生，還能節(jié)約能耗，同時(shí)減少了污染。如果對所有的既有居住建筑進(jìn)行節(jié)能改造，由此將會(huì)帶來極大的社會(huì)及環(huán)境效益。

on application of architectural energy-saving and reconstruction of existing residential buildings based on PKPM model

Gao Liqiong
(Taiyuan Thermal Power Company，Taiyuan 030001，China)

Combining with the energy-saving and reconstruction engineering cases，the paper illustrates the importance of the energy-saving and reconstruction of existing residential buildings，establishes the model by adopting PKPM model，and calculates the energy-saving effect after the reconstruction according to the allocation of the boundary conditions for the architectural energy-saving reconstruction，so as to provide some reference for the architectural energy-saving reconstruction.

existing residential building，energy-saving reconstruction，PKPM model，energy-efficiency analysis

TU201.5

:A

1009-6825(2016)36-0195-03

2016-10-18

高利瓊(1980-)，女，工程師