太原市既有公共建筑節(jié)能改造適用技術研究

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　1引言

　　建筑能耗一般是指在建筑正常使用的條件下消耗的能量,包括采暖、空調(diào)、熱水供應、照明等系統(tǒng)的能耗。由于建筑能耗已經(jīng)成為繼工業(yè)之后,與交通并稱為城市能耗的主要大戶,因此,建筑能耗日益受到專家和社會的矚目。建筑節(jié)能已經(jīng)成為一個關系社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、關系百姓切身利益的綜合性課題。國家建設部已明確提出:在建筑的建造和使用過程中,要求切實做到節(jié)約使用土地、能源、水和材料。

　　根據(jù)一些大城市的能耗實測資料,大型公共建筑的單位面積能耗約為普通居住建筑能耗的10倍～15倍。2005年以前設計建造的公共建筑多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和幕墻結(jié)構(gòu),不符合現(xiàn)行國家標準的要求,通過技術改造進行節(jié)能的空間非常大。在《公共建筑節(jié)能設計標準》中指出,公共建筑50%的節(jié)能任務由建筑圍護結(jié)構(gòu)、空調(diào)設備和照明設備3個方面的節(jié)能來分擔。因此,公共建筑應從上述3個方面入手進行節(jié)能改造。

　　本文以太原市某辦公樓的節(jié)能改造為討論對象,針對建筑圍護結(jié)構(gòu)、采暖設備,給排水系統(tǒng)和電路系統(tǒng)的改造措施和節(jié)能效果進行了分析。

　　2改造前辦公樓項目現(xiàn)狀分析

　　太原屬暖溫帶大陸性氣候,四季分明,春季干旱多雨,日照充足,蒸發(fā)量大;夏季高溫炎熱,雨量集中;秋季多雨,天高氣爽;冬季寒冷、干燥、少雪。年極端最高溫度39.4℃;極端最低溫度-25.5℃。最熱月平均最高氣溫29.5℃;最冷月平均最高氣溫-13℃。日平均溫度低于+5℃139天。冬季采暖室外計算溫度-11℃;冬季通風室外計算溫度-6.7℃;夏季通風室外計算溫度28℃。夏季室外平均風速為2.2m/s;冬季室外平均風速為2.4m/s;年主導風向為西北風。

　　該項目為既有建筑的節(jié)能改造,由主樓和裙樓兩部分組成,該建筑物于1982年開始建設,1983年投入使用。本次節(jié)能改造只針對主樓(3層～14層)進行改造施工,3層～13層層高3.60m,14層層高5.50m,3層～14層建筑面積為6867.38m²,平均每層建筑面積為572.28m²。

　　外墻原為360厚黏土空心磚填充,外墻面為面磚,內(nèi)抹白灰麻刀砂子水泥砂漿找平,8厚捷羅克防水卷材。屋面上沒有作保溫處理,達不到《公共建筑節(jié)能設計標準》(DBJ04-241-2006)所要求的保溫指標。外門窗原為單層鋁合金外門窗,經(jīng)過10多年的風吹日曬,現(xiàn)已變形,已遠遠不能滿足節(jié)能建筑外墻氣密性的要求,亟待進行改造。

　　給排水方面上下水系統(tǒng)問題嚴重,管道嚴重銹蝕,跑、冒、滴、漏現(xiàn)象十分嚴重。衛(wèi)生間堵塞現(xiàn)象日趨嚴重,樓道經(jīng)常出現(xiàn)污水。一堵就是幾天,由于管道腐蝕嚴重,結(jié)構(gòu)不合理,維修難度特別大,且無節(jié)水措施。

　　采暖方面供熱系統(tǒng)嚴重滯后,為上供下回單管同程式系統(tǒng),供熱管道設計不合理,管道直徑細,散熱器采用四柱813鑄鐵散熱器,暖氣片散熱不充分,管道堵塞,閥門銹蝕不易調(diào)節(jié),供水、回水速度慢,熱損失量較大,使機關在采暖期辦公區(qū)域多處不能正常供熱,廣大職工深受困擾,在冬季部分辦公室不得不采用電爐、電暖氣等各種電取暖工具,既消耗能源又使辦公環(huán)境存在較大的安全和火災隱患。無熱計量裝置和調(diào)節(jié)室溫裝置。

　　電路方面,由于該樓系20世紀80年代初建造,當時用電設備很少,用電負荷較小,使用的電線還是鋁線,目前已嚴重超負荷運轉(zhuǎn),已遠遠不能滿足用電的需求,現(xiàn)辦公區(qū)域時常跳閘、斷電,如果用電量集中時,大量電腦都無法正常啟動,嚴重影響各處室的正常辦公。

　　3辦公樓節(jié)能改造做法及效果分析

　　3.1維護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造

　　因該建筑外墻外部面磚已有剝落,因此選擇外保溫處理。從實用性考慮,經(jīng)過計算,該項目外墻如果用60厚模塑聚苯板保溫材料將能達到保溫要求,而且造價經(jīng)濟,施工時降低了對細部處理的難度。外墻節(jié)能改造做法為:拆除原有面磚墻面;鋼絲網(wǎng)架60厚模塑聚苯板保溫層;15厚1∶3水泥砂漿打底,5厚1∶3水泥砂漿找平;外墻面貼面磚。改造后外墻傳熱系數(shù)為0.56W/(m²K)小于《公共建筑節(jié)能設計標準》DBJ04-241-2006限值0.6W/(m²K)。

　　屋面保溫材料強度要求比較高,擬采用擠塑聚苯板保溫。改造做法為:鏟除原有屋面防水層;20厚1∶3水泥砂漿找平層,摻聚丙烯0.75kg/m³～0.90kg/m³;4厚高聚物改性瀝青防水層一道;50厚擠塑聚苯板保溫層;干鋪無紡聚酯纖維布一層;C20細石砼,內(nèi)配ф4@150×150鋼筋網(wǎng)片,每隔6m設一道伸縮縫。改造后不上人屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為0.53W/(m²K)小于限值0.55W/(m²K)。

　　該項目南向選用間隔層為9mm輻射率小于等于0.25Low-E的中空玻璃塑料窗,傳熱系數(shù)為2.1W/(m²K),小于限值2.3W/(m²K);東、西向選用6mm空氣厚度PA斷橋鋁合金窗時,傳熱系數(shù)為3.255W/(m²K),小于限值3.5W/(m²K);北向選用12mm空氣厚度PA斷橋鋁合金窗,傳熱系數(shù)為2.977W/(m²K),小于限值3.0W/(m²K)。

　　3.2建筑設備節(jié)能改造

　　根據(jù)山西省政府機關辦公樓節(jié)能改造方案,結(jié)合建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫,采暖系統(tǒng)作如下改造:①采暖入口裝置按現(xiàn)行標準圖05N1-P13進行改造,加裝熱計量表及流量平衡閥,以便于建筑采暖耗熱計量和系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)。②對敷設在地溝、吊頂、管井的采暖干管進行保溫,保溫材料采用離心玻璃棉。③每組散熱器供水水平管上安裝三通溫控閥,溫控閥可設定溫度,調(diào)節(jié)通過散熱器的流量,以保證室內(nèi)恒溫,可充分利用太陽能及到內(nèi)余熱以節(jié)約能源。采暖采取節(jié)能措施后,本樓的采暖設計負荷指標約50W/m²,每年大約可節(jié)煤110t標煤。

　　更換原供水設施及系統(tǒng),將原系統(tǒng):市政給水→水池→水泵→高水箱→用水點更換為:市政給水→疊壓變頻供水設施→用水點。系統(tǒng)管道改造,原給排水管道管材均已不符合現(xiàn)行國家規(guī)范要求,全部更換:給水系統(tǒng)管道,全部換為PP-R給水塑料管;排水系統(tǒng)管道,全部換為超級靜音PP排水塑料管。衛(wèi)生設備改造:衛(wèi)生間蹲式大便器全部改為節(jié)水型連體水箱沖洗坐式大便器;小便器沖洗閥改為節(jié)水型感應開關式;洗手盆水龍頭全部改為節(jié)水型感應開關。改造后比原系統(tǒng)節(jié)水30%,節(jié)能20%。

　　因原有線路老化,容量不足,電線材質(zhì)為鋁線,無法滿足現(xiàn)在的負荷要求,擬對配電箱進行全部更換,電纜電線全部更換為銅芯。通過改造使辦公室照度標準達到300LX,照明功率密度值達到11W/m²。燈具選型均采用高效光源、高效燈具,并采取節(jié)能控制措施。原有低壓配電室照明系統(tǒng)全部更換,原有照明供電電源進線改為YJV22鎧裝交聯(lián)聚乙烯電纜,照明配電柜均要求加裝計量裝置。照明光源選用高效光源、高效燈具。

　　4結(jié)論

　　山西省目前既有建筑約4.4億m²(達節(jié)能50%標準的建筑不足5%),如果以節(jié)能50%計算,年可節(jié)約標準煤660萬t以上,相當于6個百萬噸煤礦的年產(chǎn)量,可減少溫室氣體約165萬t,由此可見,對既有建筑的節(jié)能改造,在全社會節(jié)能和減少溫室氣體排放有著舉輕重的位置和巨大的潛力。

　　建議:山西省人民政府盡快出臺按節(jié)熱計價采暖收費模式;按用水量指標、用電量指標分段梯級計價收費模式。