王 喆

新疆大學(xué)

既有建筑節(jié)能綜合改造前后效果對比分析
——以烏魯木齊某小區(qū)為例

王 喆

新疆大學(xué)

新疆烏魯木齊屬于嚴寒地區(qū)，冬季采暖期長達半年左右，采暖期間建筑能耗占社會總能耗的三分之一左右。本文分析烏魯木齊某小區(qū)既有建筑節(jié)能綜合改造項目測試報告，從圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)、室內(nèi)環(huán)境溫濕度、改造前后圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量等角度總結(jié)出該技術(shù)推廣應(yīng)用的價值，指出不足及需要改進之處。

節(jié)能改造；傳熱系數(shù)；耗熱量

引言

當今，我國的經(jīng)濟發(fā)展與能源消耗之間的矛盾日益尖銳，而建筑能耗占總能耗的百分比仍以每年1個百分點的速度增加。一方面，新建建筑這幾年如雨后春筍般拔地而起；另一方面，隨著我國國名生活水平的提高，人們對室內(nèi)熱環(huán)境的舒適性也不斷提高。因此，建筑節(jié)能工作的開展意義重大，效果將會十分顯著。此前，建設(shè)部提出了我國將在以下三個領(lǐng)域開展實施建筑節(jié)能工作：新增建筑節(jié)能、既有建筑節(jié)能以及可再生能源在建筑中的應(yīng)用。在以上三個領(lǐng)域中，既有建筑的存量最大，能耗也最大，因此既有建筑的節(jié)能工作將直接影響整個建筑節(jié)能工作的開展。

烏魯木齊市作為首府城市，屬嚴寒地區(qū)，建筑擁有量占全區(qū)的50%左右，長期以來，由于歷史原因，圍護結(jié)構(gòu)中墻體的熱阻連《民用建筑熱工設(shè)計標準》中規(guī)定的低限熱阻的要求都不能滿足，從而造成居住建筑室內(nèi)結(jié)露現(xiàn)象普遍存在，既有建筑室內(nèi)溫度偏低的現(xiàn)象，居民對既有建筑改造的愿望很高。通過烏魯木齊市某小區(qū)既有建筑節(jié)能綜合改造項目，引進德國既有建筑改造的先進理念和技術(shù)，改善采暖期能耗太大的問題，提高居民室內(nèi)環(huán)境熱舒適度，提高和培養(yǎng)一支既有建筑節(jié)能綜合改造的技術(shù)和施工隊伍，其意義重大。

一、改造方案

建筑外墻小、中、大改方案分別采用100mm、120mm、140mm厚聚苯板外保溫做法。樓棟住戶窗戶小改方案改為60系列單框雙玻塑鋼平開窗，中、大改方案采用65系列單框三玻塑鋼平開窗，屋面保溫層保留原屋面后小改方案采用50mm厚聚氨酯噴涂，中、大改方案采用60mm、80mm厚聚氨酯噴涂。在采暖系統(tǒng)方面，其原先為水平串聯(lián)，小改方案未作改動，中改方案改為水平單管跨越，每組上安裝手動溫控閥，大改方案垂直雙管系統(tǒng)，每組上安裝溫控閥。采暖系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計：1.原有的垂直單管采暖系統(tǒng)全部改造成垂直雙管采暖系統(tǒng)。2.原有四柱760型鑄鐵散熱器更換為RK-65-060∕10_鋼制散熱器。3.實現(xiàn)分樓棟熱計量，在樓宇熱力入口加裝樓棟熱表，并且在就近單元加裝數(shù)字傳輸顯示系統(tǒng)。4.實現(xiàn)分室室內(nèi)采暖溫度控制，加裝分室溫控閥。通風(fēng)設(shè)計方面，大改方案增加室溫控制，安裝朗士新風(fēng)系統(tǒng)。這其中140mm的聚苯板外保溫和朗士新風(fēng)系統(tǒng)的運用在新疆使用還是首次。

二、數(shù)據(jù)來源

為測試改造效果，該小區(qū)在改造前一個采暖期對將要改造的8棟樓以及對比樓分別安裝樓棟熱表和單元熱表。新疆大學(xué)建筑工程學(xué)院在采暖期對節(jié)能改造后的熱表進行了跟蹤實測，并在典型房間安裝了溫濕度自計儀。但是，由于改造前未進行室內(nèi)溫度測試。在運行過程中，發(fā)現(xiàn)個別熱表第二年數(shù)據(jù)有出入，所以采用理論計算與實測對比的辦法，有實測數(shù)據(jù)以實測數(shù)據(jù)為準，無實測數(shù)據(jù)進行推算，然后加以修正。在修正中考慮室內(nèi)溫度修正和室外溫度修正，及溫度修正系數(shù)和氣候修正系數(shù)。對于節(jié)能率，以室內(nèi)16℃為基準，用耗煤量來比較。按照《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準》（JGJ-95），改造前后換氣次數(shù)分別取0.8和0.5。

三、測試結(jié)果及分析

1、圍護結(jié)構(gòu)主體部位傳熱系數(shù)檢測（熱流計法）

檢測所選樓棟為節(jié)能改造大、中、小改方案中選取的各一棟典型樓棟。檢測項目有：1.墻體主體部位的傳熱系數(shù)；2.屋頂頂板的傳熱系數(shù)；3.頂層陽臺頂板的傳熱系數(shù)；4.陽臺側(cè)板的傳熱系數(shù)；5.陽臺底板的傳熱系數(shù)。其中由于改造過程中地下室窗均做封堵處理，地下室頂板傳熱系數(shù)檢測需打洞引線，難度較大，故未作此項檢測。檢測結(jié)果見表1、表2：

表1 操場巷小區(qū)圍護結(jié)構(gòu)改造前傳熱系數(shù)檢測結(jié)果

從檢測結(jié)果來看：改造前，圍護結(jié)構(gòu)的各個部位傳熱系數(shù)均遠遠達不到新疆節(jié)能50%標準中關(guān)于烏魯木齊市的傳熱系數(shù)限值，改造后小改方案的圍護結(jié)構(gòu)所檢測部位均達到新疆50%標準中關(guān)于烏魯木齊市的傳熱系數(shù)限值，達到了并超過了設(shè)計標準。中改方案中墻體主體部位傳熱系數(shù)達到了新疆65%（試行）標準，屋頂較接近。大改方案中墻體主體部位傳熱系數(shù)遠大于新疆65%（試行）標準，也達到了改造設(shè)計要求。屋頂幾乎與新疆65%（試行）標準一致?？傮w來說，各部位均達到設(shè)計要求，屋頂欠缺。

表4 圍護結(jié)構(gòu)的改造前后各主要部位的傳熱耗熱量（W）

2、室內(nèi)溫濕度測試

新疆大學(xué)建筑工程學(xué)院對已進行改造的8棟樓和對比樓中選擇了具有代表性的19個住戶，客廳和臥室各放置一塊溫濕度自動記錄儀，共計44塊。對溫濕度記錄儀得到的數(shù)據(jù)進行平均處理得到表3。

表3 各方案數(shù)據(jù)平均處理

對于上述結(jié)果可以分析之：單從室內(nèi)溫度平均值來看小改方案的溫度平均值最高，中改次之，大改最低，這似乎與改造方案不符。但實際上這正好符合改造的目標。其一是改造方案中小改未安裝溫控調(diào)節(jié)閥，大中改安裝了溫控調(diào)節(jié)閥，并且大改方案還對采暖系統(tǒng)進行了改造。這都說明在室內(nèi)舒適度方面大改方案自行調(diào)控的能力最優(yōu)。其二是溫度值最高不能說明最節(jié)能，從對一個采暖期中各方案的采暖能耗分析可以看出大改要小于中小改方案的采暖能耗。其三，大改方案中大部分的住戶都安裝了朗士新風(fēng)系統(tǒng)，這對溫度偏低也有一定的影響。而對比樓相對濕度偏高的原因是由于室內(nèi)溫度偏低和冷風(fēng)滲透等原因造成的。

3、圍護結(jié)構(gòu)主要部位改造前后的傳熱耗熱量的計算與分析

計算過程中按照《民用建筑節(jié)能設(shè)計標準（居住建筑部分）》計算，采暖期選定為162天，采暖期室外平均溫度為-8.5℃，換氣次數(shù)：改造前為0.8次，改造后為0.5次，建筑面積改造前不考慮開敞部分，改造后陽臺納入采暖面積。分別對小改、中改、大改選定一棟建筑進行分析。

從表4中可以看出外墻的傳熱耗熱量在總傳熱量中所占比例最大，外窗的比例也較大。改造后地下室頂板（地板）保溫效果明顯提高，外窗雖然改為單框雙玻塑鋼窗，但由于傳熱系數(shù)降低幅度有限，造成窗為圍護結(jié)構(gòu)中的最薄弱部位。另外，分析外墻的傳熱耗熱量隨著墻體保溫層厚度的增加（2cm）而變化的趨勢得出，中改方案比小改方案保溫層增加的厚度帶來的效果要比大改方案相比中改方案保溫層增加的厚度帶來的效果顯著。其主要原因在于在總能耗中，冷風(fēng)滲透耗熱量部分降低幅度有限，傳熱耗熱量與冷風(fēng)滲透耗熱量的比例逐漸接近。因此，在改造方案中我們需要確定一個最佳厚度，同時考慮如何提高新風(fēng)的溫度，這也是下一步提高建筑節(jié)能率需要考慮的問題。

結(jié)論

該工程為烏魯木齊市既有建筑節(jié)能改造的示范工程，從實際綜合改造節(jié)能效果來看，不僅可以保證整個采暖期節(jié)能率的提高滿足新疆節(jié)能65%標準的同時，還很大程度上提高了居民的室內(nèi)環(huán)境熱舒適程度。因此，既有建筑綜合節(jié)能改造的嘗試還是很成功的，它的市場應(yīng)用價值還是值得推廣的，但這次工程中的不足和失敗之處仍需要我們重視并不斷地總結(jié)經(jīng)驗加以改進。烏魯木齊市既有建筑改造工程是中德技術(shù)合作的第二批示范項目，該示范項目的嘗試和實踐為下一步烏魯木齊市既有建筑節(jié)能改造的全面開展提供有益的參考和借鑒。

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