太原市既有公共建筑节能改造适用技术研究

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　1引言

　　建筑能耗一般是指在建筑正常使用的条件下消耗的能量,包括采暖、空调、热水供应、照明等系统的能耗。由于建筑能耗已经成为继工业之后,与交通并称为城市能耗的主要大户,因此,建筑能耗日益受到专家和社会的瞩目。建筑节能已经成为一个关系社会经济可持续发展、关系百姓切身利益的综合性课题。国家建设部已明确提出:在建筑的建造和使用过程中,要求切实做到节约使用土地、能源、水和材料。

　　根据一些大城市的能耗实测资料,大型公共建筑的单位面积能耗约为普通居住建筑能耗的10倍～15倍。2005年以前设计建造的公共建筑多为钢筋混凝土结构和幕墙结构,不符合现行国家标准的要求,通过技术改造进行节能的空间非常大。在《公共建筑节能设计标准》中指出,公共建筑50%的节能任务由建筑围护结构、空调设备和照明设备3个方面的节能来分担。因此,公共建筑应从上述3个方面入手进行节能改造。

　　本文以太原市某办公楼的节能改造为讨论对象,针对建筑围护结构、采暖设备,给排水系统和电路系统的改造措施和节能效果进行了分析。

　　2改造前办公楼项目现状分析

　　太原属暖温带大陆性气候,四季分明,春季干旱多雨,日照充足,蒸发量大;夏季高温炎热,雨量集中;秋季多雨,天高气爽;冬季寒冷、干燥、少雪。年极端最高温度39.4℃;极端最低温度-25.5℃。最热月平均最高气温29.5℃;最冷月平均最高气温-13℃。日平均温度低于+5℃139天。冬季采暖室外计算温度-11℃;冬季通风室外计算温度-6.7℃;夏季通风室外计算温度28℃。夏季室外平均风速为2.2m/s;冬季室外平均风速为2.4m/s;年主导风向为西北风。

　　该项目为既有建筑的节能改造,由主楼和裙楼两部分组成,该建筑物于1982年开始建设,1983年投入使用。本次节能改造只针对主楼(3层～14层)进行改造施工,3层～13层层高3.60m,14层层高5.50m,3层～14层建筑面积为6867.38m²,平均每层建筑面积为572.28m²。

　　外墙原为360厚黏土空心砖填充,外墙面为面砖,内抹白灰麻刀砂子水泥砂浆找平,8厚捷罗克防水卷材。屋面上没有作保温处理,达不到《公共建筑节能设计标准》(DBJ04-241-2006)所要求的保温指标。外门窗原为单层铝合金外门窗,经过10多年的风吹日晒,现已变形,已远远不能满足节能建筑外墙气密性的要求,亟待进行改造。

　　给排水方面上下水系统问题严重,管道严重锈蚀,跑、冒、滴、漏现象十分严重。卫生间堵塞现象日趋严重,楼道经常出现污水。一堵就是几天,由于管道腐蚀严重,结构不合理,维修难度特别大,且无节水措施。

　　采暖方面供热系统严重滞后,为上供下回单管同程式系统,供热管道设计不合理,管道直径细,散热器采用四柱813铸铁散热器,暖气片散热不充分,管道堵塞,阀门锈蚀不易调节,供水、回水速度慢,热损失量较大,使机关在采暖期办公区域多处不能正常供热,广大职工深受困扰,在冬季部分办公室不得不采用电炉、电暖气等各种电取暖工具,既消耗能源又使办公环境存在较大的安全和火灾隐患。无热计量装置和调节室温装置。

　　电路方面,由于该楼系20世纪80年代初建造,当时用电设备很少,用电负荷较小,使用的电线还是铝线,目前已严重超负荷运转,已远远不能满足用电的需求,现办公区域时常跳闸、断电,如果用电量集中时,大量电脑都无法正常启动,严重影响各处室的正常办公。

　　3办公楼节能改造做法及效果分析

　　3.1维护结构节能改造

　　因该建筑外墙外部面砖已有剥落,因此选择外保温处理。从实用性考虑,经过计算,该项目外墙如果用60厚模塑聚苯板保温材料将能达到保温要求,而且造价经济,施工时降低了对细部处理的难度。外墙节能改造做法为:拆除原有面砖墙面;钢丝网架60厚模塑聚苯板保温层;15厚1∶3水泥砂浆打底,5厚1∶3水泥砂浆找平;外墙面贴面砖。改造后外墙传热系数为0.56W/(m²K)小于《公共建筑节能设计标准》DBJ04-241-2006限值0.6W/(m²K)。

　　屋面保温材料强度要求比较高,拟采用挤塑聚苯板保温。改造做法为:铲除原有屋面防水层;20厚1∶3水泥砂浆找平层,掺聚丙烯0.75kg/m³～0.90kg/m³;4厚高聚物改性沥青防水层一道;50厚挤塑聚苯板保温层;干铺无纺聚酯纤维布一层;C20细石砼,内配ф4@150×150钢筋网片,每隔6m设一道伸缩缝。改造后不上人屋面传热系数为0.53W/(m²K)小于限值0.55W/(m²K)。

　　该项目南向选用间隔层为9mm辐射率小于等于0.25Low-E的中空玻璃塑料窗,传热系数为2.1W/(m²K),小于限值2.3W/(m²K);东、西向选用6mm空气厚度PA断桥铝合金窗时,传热系数为3.255W/(m²K),小于限值3.5W/(m²K);北向选用12mm空气厚度PA断桥铝合金窗,传热系数为2.977W/(m²K),小于限值3.0W/(m²K)。

　　3.2建筑设备节能改造

　　根据山西省政府机关办公楼节能改造方案,结合建筑围护结构的保温,采暖系统作如下改造:①采暖入口装置按现行标准图05N1-P13进行改造,加装热计量表及流量平衡阀,以便于建筑采暖耗热计量和系统水力平衡调节。②对敷设在地沟、吊顶、管井的采暖干管进行保温,保温材料采用离心玻璃棉。③每组散热器供水水平管上安装三通温控阀,温控阀可设定温度,调节通过散热器的流量,以保证室内恒温,可充分利用太阳能及到内余热以节约能源。采暖采取节能措施后,本楼的采暖设计负荷指标约50W/m²,每年大约可节煤110t标煤。

　　更换原供水设施及系统,将原系统:市政给水→水池→水泵→高水箱→用水点更换为:市政给水→叠压变频供水设施→用水点。系统管道改造,原给排水管道管材均已不符合现行国家规范要求,全部更换:给水系统管道,全部换为PP-R给水塑料管;排水系统管道,全部换为超级静音PP排水塑料管。卫生设备改造:卫生间蹲式大便器全部改为节水型连体水箱冲洗坐式大便器;小便器冲洗阀改为节水型感应开关式;洗手盆水龙头全部改为节水型感应开关。改造后比原系统节水30%,节能20%。

　　因原有线路老化,容量不足,电线材质为铝线,无法满足现在的负荷要求,拟对配电箱进行全部更换,电缆电线全部更换为铜芯。通过改造使办公室照度标准达到300LX,照明功率密度值达到11W/m²。灯具选型均采用高效光源、高效灯具,并采取节能控制措施。原有低压配电室照明系统全部更换,原有照明供电电源进线改为YJV22铠装交联聚乙烯电缆,照明配电柜均要求加装计量装置。照明光源选用高效光源、高效灯具。

　　4结论

　　山西省目前既有建筑约4.4亿m²(达节能50%标准的建筑不足5%),如果以节能50%计算,年可节约标准煤660万t以上,相当于6个百万吨煤矿的年产量,可减少温室气体约165万t,由此可见,对既有建筑的节能改造,在全社会节能和减少温室气体排放有着举轻重的位置和巨大的潜力。

　　建议:山西省人民政府尽快出台按节热计价采暖收费模式;按用水量指标、用电量指标分段梯级计价收费模式。