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最具潜力的内需市场

2013-05-24既有建筑改造是目前我国建筑节能的最大市场

中国建筑金属结构 2013年9期
关键词:夏热冬源热泵建筑节能

既有建筑改造是目前我国建筑节能的最大市场

董 赛

随着各地建筑节能标准的提高,我国新建房屋的建筑能耗会不断地下降,但新建建筑比起既有建筑,毕竟所占比例不大,真正影响建筑节能效果的是我们现有的量大面广的既有建筑。

我国城镇既有居住建筑量大面广。据不完全统计,仅北方采暖地区城镇既有居住建筑就有大约35亿平方米需要和值得节能改造。这些建筑已经建成使用20年~30年,能耗高,居住舒适度差,许多建筑在采暖季室内温度不足1 0℃,同时存在结露霉变、建筑物破损等现象,与我国全面建设小康社会的目标很不相应。

同时,我国南方地区建筑因过去不采暖,对建筑保温不够重视。这些地区建筑墙体结构普遍偏薄,房屋墙体及门窗的保温性能较差,窗户仍然大量采用单玻窗,北方已经大范围普及的双玻窗、Low-E窗等在南方很少投入使用,这类建筑在目前夏季空调使用和冬季分户取暖普及的情况下,不仅居住环境的舒适度无法与经济水平相适应,而且造成大量能源浪费,因此人们对建筑节能的需求越来越迫切。

建筑节能是国家节能减排工作的重要组成部分。既有建筑节能改造,不仅是严寒和寒冷地区(也称北方采暖地区)既有居住建筑的节能改造,而且包括冬冷夏热地区的建筑的节能改造,是当前和今后一段时期建筑节能工作的重要内容,对于节约能源、改善室内热环境、减少温室气体排放、促进住房城乡建设领域发展方式转变与经济社会可持续发展,具有十分重要的意义。

既有建筑节能改造,是指对不符合民用建筑节能强制性标准的既有建筑的围护结构、供热系统、采暖制冷系统、照明设备和热水供应设施等实施节能改造的活动。节能改造的主要内容有:

(1)外墙、屋面、外门窗等围护结构的保温改造;

(2)采暖系统分户供热计量及分室温度调控的改造;

(3)热源(锅炉房或热力站)和供热管网的节能改造;

相关信息显示,截至201 2年年底,北方15省(区、市)及新疆生产建设兵团共计完成既有居住建筑供热计量及节能改造面积2.2亿平方米。北京、天津、内蒙古、吉林、山东5个与财政部、住房城乡建设部签约的重点省(区、市)共计完成改造面积8969万平方米。夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造工作已经启动,共安排改造计划1 200万平方米。

同时,住建部也在推动可再生能源建筑应用。截至201 2年年底,全国城镇太阳能光热应用面积24.6亿平方米,浅层地能应用面积3亿平方米,光电建筑已建成及正在建设装机容量达到1079兆瓦。全国有21个城市、52个县、3个区、10个镇被确定为可再生能源建筑应用示范市(县、区、镇)。

在绿色建筑与绿色生态城区建设方面,截至2012年年底,全国共有742个项目获得绿色建筑评价标识,建筑面积7543万平方米,其中2012年当年有389个项目获得绿色建筑评价标识,建筑面积达到4094万平方米。上海、江苏、深圳等省市在保障性住房建设中,全面强制推广绿色建筑。据相关测算,如果到2020年中国有20%的建筑使用可再生能源,将占建筑总能耗的12%至15%,对完成全社会可再生能源应用目标贡献率超过30%。官方此前提出,“十二五”期间(201 1年至201 5年),中国要实现节约能源6.7亿吨标准煤;到2020年非化石能源占能源消耗的比重达到1 5%。

一、既有建筑改造的基本情况

2013年初,国务院一号文件《绿色建筑行动方案》提出,要在“十二五”期间内,完成北方采暖地区既有居住建筑供热计量和节能改造4亿平方米以上,南方夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造5000万平方米,公共建筑和公共机构办公建筑节能改造1.2亿平方米,实施农村危房改造节能示范40万套。并且要求要在到2020年末,基本完成北方采暖地区有改造价值的城镇居住建筑节能改造。

据相关媒体报道,住建部近期强调将深入推进既有居住建筑节能改造。继续加大北方采暖地区既有居住建筑供热计量及节能改造实施力度,力争2013年完成改造面积1.9亿平方米以上;力争完成南方夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造面积1 200万平方米以上,下达改造计划指标1 500万平方米以上;选择有工作基础、积极性高、配套政策落实的城市,实行规模化改造试点。

这其中,北方地区的既有居住建筑节能改造,以加快实施“节能暖房”工程为最基本措施。其主要内容包括以围护结构、供热计量、管网热平衡改造为重点,大力推进北方采暖地区既有居住建筑供热计量及节能改造,并鼓励有条件的地区超额完成任务。

除去维护结构改造之外,还将开展夏热冬冷和夏热冬暖地区居住建筑节能改造试点。以建筑门窗、外遮阳、自然通风等为重点,在夏热冬冷和夏热冬暖地区进行居住建筑节能改造试点,探索适宜的改造模式和技术路线。“十二五”期间,要求完成改造5000万平方米以上。

实施北方采暖地区城镇供热系统节能改造的重点,是提高热源效率和管网保温性能,优化系统调节能力,改善管网热平衡,撤并低能效、高污染的供热燃煤小锅炉。因地制宜地推广热电联产、高效锅炉、工业废热利用等供热技术。推广“吸收式热泵”和“吸收式换热”技术,提高集中供热管网的输送能力。开展城市老旧供热管网系统改造,减少管网热损失,降低循环水泵电耗。

新任总理李克强要求改造1 000万户棚户区,这不仅仅意味着拆除城中村,更意味着,旧城区综合改造、城市市容整治、既有建筑抗震加固中,有条件的地区也要同步开展节能改造。在条件许可并征得业主同意的前提下,研究采用加层改造、扩容改造等方式进行节能改造。

据悉,中国中央财政将再投40亿元用于建筑节能。财政部经建司有关负责人透露,官方未来将进一步完善财政政策,在建筑领域集中连片、大规模推广利用可再生能源,财政资金将重点向保障性住房、公益性行业倾斜。

二、南方地区建筑保温是建筑节能的重要环节

目前我国的节能改造是以推进北方采暖地区既有居住建筑节能改造为主,不过,随着南方夏热冬冷地区,夏季能耗过高等问题的加深,南方地区的节能改造工作也被提上了日程表。所谓夏热冬冷地区,是指长江中下游及其周边地区,涉及上海、重庆、江苏、浙江、安徽、江西、湖南等多个省市。

传统上认为,既有居住建筑节能改造通常是指我国严寒和寒冷地区未执行《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》建设,并已投入使用的采暖居住建筑,通过对其外围护结构、供热采暖系统及其辅助设施进行供热计量与节能改造,使其达到现行建筑节能标准的活动。而南方夏热冬冷地区因为对采暖要求并不明显,因而节能改造问题并不十分迫切。然而,随着空调等高能耗取暖降温设备逐步走入寻常百姓家庭,夏热冬冷地区也出现了迫切的保温需求。201 2年7月26日,住房和城乡建设部公布了《夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造技术导则》(征求意见稿)(下称《意见稿》)。住建部相关人士表示,夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造进入实质阶段。《意见稿》针对外窗、遮阳、屋面、外墙等围护结构节能改造提出了技术要求。节能改造可以选择单一项目如门窗,也可多个项目进行综合改造,而改造项目的最终确定主要取决于项目的技术经济指标。

而据相关统计,当前南方地区的玻璃窗仍然大量采用单玻窗,北方已经大范围普及的双玻窗、Low-E窗等在南方很少投入使用,同时,南方地区墙体结构普遍偏薄,房屋墙体及门窗的保温性能较差,而高能耗取暖纳凉设备的普及,显然给节能减排任务增添了不少困难。

空调、电暖气等保暖设备在保温性能不良的房屋内工作,必然会导致效率偏低,同时,能耗损失也比较大,不仅不利于节能减排,同时也使得居住环境的舒适度无法达到与经济水平相适应的程度。

国家能源局2012年6月曾表示,空调负荷在总用电负荷中所占比重非常大,2011年华北地区最大空调负荷占用电负荷峰值的比重已超过20%,华中、华东、南方地区已超过30%,北京、上海、广州等中心城市的比重甚至接近一半。

对于房屋保温节能改造成绩显著的北方地区而言,除去北京等特大城市之外,空调负荷占用电负荷峰值的比重明显低于华中、华东、南方地区。如果将经济发展水平等原因搁置来看待这个问题,房屋墙壁过薄、门窗节能较差等问题显然也是造成南方地区整体空调能耗高于北方的一个重要原因。

据现代快报报道,江苏省2011年夏季空调用电负荷已达到2200万千瓦,占最高用电负荷的1/3。

夏季空调用电给南方地区电网造成了巨大的压力,2012年7月5日13时45分,国家电网华东电网统调最大负荷达1.7666亿千瓦,创历史最高水平,全网电力缺口约960万千瓦。

有人曾计算,功率1匹的空调,按照每天使用12小时计算,开27°C将比26°C节省1.2度电,空调温度提高1°C,可以节省大约10%的总耗电量,这也就意味着,如果南方地区实施节能改造工程,墙体、门窗等如果能多隔热1°C,那么相当于可以至少节省空调10%的耗电量。

不仅如此,空调制热的耗电量也不容小视。据新闻晚报报道称,相比起空调制冷而言,制热更耗电。在室外温度0℃以下时,一台2匹空调每小时用电量往往会从原来的1.5度电增加到3至3.5度,耗电量增加了100%以上。

而同样的,经过节能改造的墙体门窗等,可以起到有效隔温的作用,不仅室内的温度损失会大大降低,空调持续运行的时间也会相应减少。据海螺型材在北京地区农村进行门窗改造后的回访统计,改造后每户农民家庭一个采暖季平均节煤一吨多,多的家庭达两至三吨,节能效益明显。

这一问题也得到了相关政府机构的重视。据相关媒体报道,中国财政部近日表示,将对夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造项目予以财政补贴,以促进节能减排。在这些地区开工实施的建筑外门窗节能改造、建筑外遮阳系统节能改造、建筑屋顶及外墙保温节能改造等项目,都能够享受到国家财政的补贴。

财政的大力投入促进了建筑节能,也撬动可再生能源建筑应用的大市场。作为国家首批可再生能源建筑应用示范城市,江苏南京市已获得了8000万元国家财政补助资金。在财政资金的杠杆作用下,新能源产业已然成为了江苏经济新的增长点。有关人士表示,该省仅太阳能热水器产业的产值就接近200亿元,如果加上太阳能光伏发电、热泵等,带动上千亿的产值不成问题。

三、供热技术的创新是建筑节能的重要途径

长久以来,我国常规的大规模集中供暖一般采用的都是高温循环水供暖模式,这一方式特点是:供回水温差大,流量小,换热效率高。缺点是对保温的要求高,热损失相对较大。但是,由于这种方式流量低,所以用的供水管管径小,资金投入上便宜,而且因为管径小热损失也能一定程度上被弥补(相对于低温水),相对于低温水传输效率高,所以优势很明显,而且送热的过程省电,所以在实际应用中广泛运用于集中供热的一次循环水系统,用于直接入户的情况较少。

但是这一模式的缺点也是显而易见的,为了保障水温持续处于高温环境之下,因而必须增加维持高温的能源消耗,因此并不十分利于我国节能环保事业的发展。

除了高温循环水供暖模式之外,现在在一些中小城市中,逐渐出现了一种相对新型的供暖模式,即低温循环水供暖。

低温循环水供暖相比于高温循环水供暖最突出的优点在于可以采用诸如汽轮机低空运行循环水这一类的系统,将系统的循环水直接由热源送到热用户散热,因而可以避免热源损失,并且通过降低供暖温度,相对延长供暖时间,来达到用户的采暖温度标准。这可以在保证供暖温度的情况下,达到既降低输送能源损失,同时减少热电厂燃料消耗的目的,是一种比较行之有效的节能降耗的手段。

不过这种模式因为循环水相对温差小,所以要保证同样的热量必须加大流量,增加输送管道的管径,循环泵的功率需要相应增加,换热效率低,且循环末端容易不热,不适用于供热面积太大的情况。一般适合入户供暖,例如采暖地板、辐射板等。

地暖供暖模式就是一种比较常见的低温供暖方式。地暖是指是将温度不高于60摄氏度的热水或发热电缆,暗埋在地热地板下的盘管系统内加热整个地面,通过地面均匀地向室内辐射散热的一种采暖方式。地热辐射采暖与传统采暖方式相比,具有舒适、节能和环保等诸多特点。在国外这项技术不仅大量应用于民用住宅和医院、商场、写字楼、健身房和游泳馆等各类公共建筑,还大量应用于花坛、厂房、足球场、飞机库和蔬菜大棚等建筑系统的保温,甚至应用于室外道路、屋顶、楼梯、机场跑道和各类工业管线的保温。目前,韩国、日本和欧美等发达国家超过50%的新型建筑中都采用了地热辐射采暖。

地暖也是中国近几年在黄河以北地区已开始兴起的一种新型采暖方式,在中国的山东、天津、东北、内蒙、河北等地,其应用已经相当广泛。例如天津市,地面采暖已占新建筑的40%,受到居民的普遍欢迎。中国政府已将地面采暖列为重点推广应用的建筑节能技术。从发展前景看,未来的居民采暖,60%以上将会采取地面采暖,有巨大的市场开发潜力。

另一种新型的低温供暖是地源热泵。与一般的供暖方式不同,地源热泵是利用浅层地热,包括地下水、土壤等地热能源供热或者制冷的系统,与其他供暖系统最显著的区别在于,地源热泵没有任何污染,可以建造在居民区内;没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。

地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

以浅层地热能为例,浅层地温能是一种可再生能源,主要存储于地下200米的岩土与地下水中,温度17~21℃,具有清洁环保、取用方便、无需转换、不受天气影响等特点。开发前景十分广阔,据制冷快报报道,江西省一个省在“十二五”规划期间,将会在11个设区市推广地源热泵技术开发浅层地温能,可为超过600万平方米的建筑面积供暖制冷,潜在远景可供建筑面积5.92亿平方米。

相关专家曾表示,截止到2009年底我国地源热泵服务面积已达1.4亿平方米。项目的数量前几年每年在以20%-25%的速度增长,地源热泵应用示范项目全国有324个项目。我国热泵空调系统应用规模由中小单体建筑转向大型建筑群住宅小区,采用了地源热泵系统的几万平方米乃至几十万平方米的小区都已很多,个别城市甚至在建上百万平方米的超大型地源热泵项目。

地源热泵的最突出优点在于环境和经济效益显著。地源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少38%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上,真正的实现了节能减排,减少能源浪费和降低废气排放更多。地源热泵机组运行时,不消耗水也不污染水,不需要锅炉,不需要冷却塔,也不需要堆放燃料废物的场地,环保效益显著。地源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比也可以减少40%以上;与电供暖相比可以减少70%以上,它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%,比燃气锅炉的效率高出了75%。地源热泵夏天把室内的热量排到地下,冬天把地下的热量取出来供室内使用,相对来说,向环境排放更少的能量,维持生态环境的平衡。

其次,地源热泵可一机多用,应用广泛的地源热泵系统不仅可以供暖,还可供空调制冷,可以提供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物,地源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量的能量,而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活热水的要求,减少了设备的初投资,地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑,小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。地源热泵机组由于工况稳定,可以设计成简单的系统。由于地源热泵系统运动部件要比常规系统少,机组运行可靠,维护费用用低,自动控制程度高。系统安装在室内,不暴露在风雨中,也可免遭损坏,更加可靠,延长寿命。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管,寿命可达50年,要比普通空调高35年使用寿命。

这些新技术的广泛应用,为建筑节能带来了巨大的收益,因此说,科技创新是建筑节能的重要途径。接受新华社采访时指出,大楼外立面上大量聚氨酯泡沫保温材料,燃烧速度快产生剧毒氰化氢气体,是导致多人死亡的主要原因。

原则上来说,外墙保温结构并不应该成为火灾引发的起点,据业内人士介绍,外墙外保温系统一般由粘结层、保温层、和装饰面层构成,现行的防火规范并没有对外墙外装修的材料做出防火要求。围护结构常用的膨胀聚苯板、挤塑板、喷涂硬泡聚氨酯等保温层材料,氧指数通常在18~32,相当于建筑内装修材料的B1级或B2级的燃烧性能,在施工过程中电焊火星溅到这类材料上容易引起燃烧,但并不意味着导致火灾的就是节能保温材料。建筑幕墙系统一般不宜采用膨胀聚苯板、挤塑板等保温材料,因为幕墙的钢构件施工难以避免电焊火星,若采用上述材料则应采取防火构造措施,可在膨胀聚苯板、挤塑板、硬质喷涂聚氨酯等材料表面设置水泥砂浆等不燃材料作为保护层;非幕墙系统的建筑外墙也应考虑防火构造措施,如外墙保温层每隔一定高度设置1米高度的不燃保温材料的阻隔层,控制火势的延续。

四、施工安全是既有建筑改造的重中之重

既有建筑节能改造的对象是旧建筑,很多是在有人居住的条件下进行施工。施工安全不仅关系施工人员,更关系被改造建筑里面的居民。2010年上海某公寓楼因节能改造施工不慎,引起火灾,导致58人遇难,70余人受伤,整栋楼内居民所有东西化为乌有,生命财产遭受重大损失,就是一个典型的案例。

这栋失火的教师公寓,当时正在进行外墙节能保温改造工程施工。事件起因是因为无证电焊工违章操作,据知情人士介绍,火灾的根本原因在于可燃性外墙保温材料起燃引发大火。由于可燃性外墙保温材料亦具有一旦着火扩散速度快以及范围广的特点,所以导致火情的迅速蔓延。国务院上海“11·15”特别重大火灾事故调查组召开全体会议,调查组组长、国家安监总局局长骆琳表示,事故现场违规使用大量聚氨酯泡沫等易燃材料,是导致大火迅速蔓延的重要原因。公安部消防局副局长朱力平在

从事故发生的情况看,既有建筑改造过程安全是个很大的问题,关系到千家万户的生命财产,在材料使用和施工管理等方面,还有许多的问题需要解决。但我们也不应在问题面前停下脚步,还是需要通过加大科技创新的力度,生产价廉物美、环保安全的节能产品,不断满足既有建筑节能改造的需求,改善人民居住生活质量,减少能量损耗。

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