既有建筑节能综合改造前后效果对比分析——以乌鲁木齐某小区为例

王 喆

新疆大学

既有建筑节能综合改造前后效果对比分析
——以乌鲁木齐某小区为例

王 喆

新疆大学

新疆乌鲁木齐属于严寒地区，冬季采暖期长达半年左右，采暖期间建筑能耗占社会总能耗的三分之一左右。本文分析乌鲁木齐某小区既有建筑节能综合改造项目测试报告，从围护结构的传热系数、室内环境温湿度、改造前后围护结构传热耗热量等角度总结出该技术推广应用的价值，指出不足及需要改进之处。

节能改造；传热系数；耗热量

引言

当今，我国的经济发展与能源消耗之间的矛盾日益尖锐，而建筑能耗占总能耗的百分比仍以每年1个百分点的速度增加。一方面，新建建筑这几年如雨后春笋般拔地而起；另一方面，随着我国国名生活水平的提高，人们对室内热环境的舒适性也不断提高。因此，建筑节能工作的开展意义重大，效果将会十分显著。此前，建设部提出了我国将在以下三个领域开展实施建筑节能工作：新增建筑节能、既有建筑节能以及可再生能源在建筑中的应用。在以上三个领域中，既有建筑的存量最大，能耗也最大，因此既有建筑的节能工作将直接影响整个建筑节能工作的开展。

乌鲁木齐市作为首府城市，属严寒地区，建筑拥有量占全区的50%左右，长期以来，由于历史原因，围护结构中墙体的热阻连《民用建筑热工设计标准》中规定的低限热阻的要求都不能满足，从而造成居住建筑室内结露现象普遍存在，既有建筑室内温度偏低的现象，居民对既有建筑改造的愿望很高。通过乌鲁木齐市某小区既有建筑节能综合改造项目，引进德国既有建筑改造的先进理念和技术，改善采暖期能耗太大的问题，提高居民室内环境热舒适度，提高和培养一支既有建筑节能综合改造的技术和施工队伍，其意义重大。

一、改造方案

建筑外墙小、中、大改方案分别采用100mm、120mm、140mm厚聚苯板外保温做法。楼栋住户窗户小改方案改为60系列单框双玻塑钢平开窗，中、大改方案采用65系列单框三玻塑钢平开窗，屋面保温层保留原屋面后小改方案采用50mm厚聚氨酯喷涂，中、大改方案采用60mm、80mm厚聚氨酯喷涂。在采暖系统方面，其原先为水平串联，小改方案未作改动，中改方案改为水平单管跨越，每组上安装手动温控阀，大改方案垂直双管系统，每组上安装温控阀。采暖系统节能设计：1.原有的垂直单管采暖系统全部改造成垂直双管采暖系统。2.原有四柱760型铸铁散热器更换为RK-65-060∕10_钢制散热器。3.实现分楼栋热计量，在楼宇热力入口加装楼栋热表，并且在就近单元加装数字传输显示系统。4.实现分室室内采暖温度控制，加装分室温控阀。通风设计方面，大改方案增加室温控制，安装朗士新风系统。这其中140mm的聚苯板外保温和朗士新风系统的运用在新疆使用还是首次。

二、数据来源

为测试改造效果，该小区在改造前一个采暖期对将要改造的8栋楼以及对比楼分别安装楼栋热表和单元热表。新疆大学建筑工程学院在采暖期对节能改造后的热表进行了跟踪实测，并在典型房间安装了温湿度自计仪。但是，由于改造前未进行室内温度测试。在运行过程中，发现个别热表第二年数据有出入，所以采用理论计算与实测对比的办法，有实测数据以实测数据为准，无实测数据进行推算，然后加以修正。在修正中考虑室内温度修正和室外温度修正，及温度修正系数和气候修正系数。对于节能率，以室内16℃为基准，用耗煤量来比较。按照《民用建筑节能设计标准》（JGJ-95），改造前后换气次数分别取0.8和0.5。

三、测试结果及分析

1、围护结构主体部位传热系数检测（热流计法）

检测所选楼栋为节能改造大、中、小改方案中选取的各一栋典型楼栋。检测项目有：1.墙体主体部位的传热系数；2.屋顶顶板的传热系数；3.顶层阳台顶板的传热系数；4.阳台侧板的传热系数；5.阳台底板的传热系数。其中由于改造过程中地下室窗均做封堵处理，地下室顶板传热系数检测需打洞引线，难度较大，故未作此项检测。检测结果见表1、表2：

表1 操场巷小区围护结构改造前传热系数检测结果

从检测结果来看：改造前，围护结构的各个部位传热系数均远远达不到新疆节能50%标准中关于乌鲁木齐市的传热系数限值，改造后小改方案的围护结构所检测部位均达到新疆50%标准中关于乌鲁木齐市的传热系数限值，达到了并超过了设计标准。中改方案中墙体主体部位传热系数达到了新疆65%（试行）标准，屋顶较接近。大改方案中墙体主体部位传热系数远大于新疆65%（试行）标准，也达到了改造设计要求。屋顶几乎与新疆65%（试行）标准一致。总体来说，各部位均达到设计要求，屋顶欠缺。

表4 围护结构的改造前后各主要部位的传热耗热量（W）

2、室内温湿度测试

新疆大学建筑工程学院对已进行改造的8栋楼和对比楼中选择了具有代表性的19个住户，客厅和卧室各放置一块温湿度自动记录仪，共计44块。对温湿度记录仪得到的数据进行平均处理得到表3。

表3 各方案数据平均处理

对于上述结果可以分析之：单从室内温度平均值来看小改方案的温度平均值最高，中改次之，大改最低，这似乎与改造方案不符。但实际上这正好符合改造的目标。其一是改造方案中小改未安装温控调节阀，大中改安装了温控调节阀，并且大改方案还对采暖系统进行了改造。这都说明在室内舒适度方面大改方案自行调控的能力最优。其二是温度值最高不能说明最节能，从对一个采暖期中各方案的采暖能耗分析可以看出大改要小于中小改方案的采暖能耗。其三，大改方案中大部分的住户都安装了朗士新风系统，这对温度偏低也有一定的影响。而对比楼相对湿度偏高的原因是由于室内温度偏低和冷风渗透等原因造成的。

3、围护结构主要部位改造前后的传热耗热量的计算与分析

计算过程中按照《民用建筑节能设计标准（居住建筑部分）》计算，采暖期选定为162天，采暖期室外平均温度为-8.5℃，换气次数：改造前为0.8次，改造后为0.5次，建筑面积改造前不考虑开敞部分，改造后阳台纳入采暖面积。分别对小改、中改、大改选定一栋建筑进行分析。

从表4中可以看出外墙的传热耗热量在总传热量中所占比例最大，外窗的比例也较大。改造后地下室顶板（地板）保温效果明显提高，外窗虽然改为单框双玻塑钢窗，但由于传热系数降低幅度有限，造成窗为围护结构中的最薄弱部位。另外，分析外墙的传热耗热量随着墙体保温层厚度的增加（2cm）而变化的趋势得出，中改方案比小改方案保温层增加的厚度带来的效果要比大改方案相比中改方案保温层增加的厚度带来的效果显著。其主要原因在于在总能耗中，冷风渗透耗热量部分降低幅度有限，传热耗热量与冷风渗透耗热量的比例逐渐接近。因此，在改造方案中我们需要确定一个最佳厚度，同时考虑如何提高新风的温度，这也是下一步提高建筑节能率需要考虑的问题。

结论

该工程为乌鲁木齐市既有建筑节能改造的示范工程，从实际综合改造节能效果来看，不仅可以保证整个采暖期节能率的提高满足新疆节能65%标准的同时，还很大程度上提高了居民的室内环境热舒适程度。因此，既有建筑综合节能改造的尝试还是很成功的，它的市场应用价值还是值得推广的，但这次工程中的不足和失败之处仍需要我们重视并不断地总结经验加以改进。乌鲁木齐市既有建筑改造工程是中德技术合作的第二批示范项目，该示范项目的尝试和实践为下一步乌鲁木齐市既有建筑节能改造的全面开展提供有益的参考和借鉴。

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