太原市既有公共建筑节能改造适用技术研究

　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

沥青麻绳是有麻绳和公司的技术人员研发的一款具有防腐性沥青为主要材料的添加剂通过浸泡的一款产品。麻绳是取各种麻类植物的纤维。麻绳是麻在大水池里泡一段时间，后扒掉皮，晒干，然后用搓绳机加工。麻绳具有抗拉力和抗阻力较强，而且耐腐蚀、耐摩擦、有弹性，当突然受到冲击时不易断裂，在起重作业中用得较多。然而沥青麻绳在研究开发中通过沥青等添加剂的浸泡后，用于伸缩缝、沉降缝等填缝材料。沥青麻绳的规格有2cm~8cm之间都有。

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。