太原市既有公共建筑节能改造适用技术研究

2010-08-15戴从娟

科学之友 2010年2期

戴从娟

（太原理工大学建筑与土木工程学院，山西太原 030024）

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2.2 m/s；冬季室外平均风速为2.4 m/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3.60 m，14层层高5.50 m，3层～14层建筑面积为6 867.38 m²，平均每层建筑面积为572.28 m²。

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0.56 W/（m2·K）小于《公共建筑节能设计标准》DBJ04－241－2006 限值 0.6 W/（m2·K）。

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0.75 kg/m3～0.90 kg/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6 m设一道伸缩缝。改造后不上人屋面传热系数为0.53 W/（m2·K）小于限值 0.55 W/（m2·K）。

该项目南向选用间隔层为9 mm辐射率小于等于0.25 Low－E的中空玻璃塑料窗，传热系数为2.1 W/（m2·K），小于限值2.3 W/（m2·K）；东、西向选用6 mm空气厚度PA断桥铝合金窗时，传热系数为 3.255 W/（m2·K），小于限值 3.5 W/（m2·K）；北向选用12 mm空气厚度PA断桥铝合金窗，传热系数为2.977 W/（m2·K），小于限值 3.0 W/（m2·K）。

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50 W/m²，每年大约可节煤110 t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300 LX，照明功率密度值达到11 W/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。