太原市既有公共建筑節能改造適用技術研究

戴從娟

（太原理工大學建筑與土木工程學院，山西 太原 030024）

1 引言

建筑能耗一般是指在建筑正常使用的條件下消耗的能量，包括采暖、空調、熱水供應、照明等系統的能耗。由于建筑能耗已經成為繼工業之后，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。建筑節能已經成為一個關系社會經濟可持續發展、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，要求切實做到節約使用土地、能源、水和材料。

根據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構和幕墻結構，不符合現行國家標準的要求，通過技術改造進行節能的空間非常大。在《公共建筑節能設計標準》中指出，公共建筑50 %的節能任務由建筑圍護結構、空調設備和照明設備3個方面的節能來分擔。因此，公共建筑應從上述3個方面入手進行節能改造。

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

2 改造前辦公樓項目現狀分析

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2.2 m/s；冬季室外平均風速為2.4 m/s；年主導風向為西北風。

該項目為既有建筑的節能改造，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3.60 m，14層層高5.50 m，3層～14層建筑面積為6 867.38 m2，平均每層建筑面積為572.28 m2。

外墻原為360厚黏土空心磚填充，外墻面為面磚，內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，經過10多年的風吹日曬，現已變形，已遠遠不能滿足節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問題嚴重，管道嚴重銹蝕，跑、冒、滴、漏現象十分嚴重。衛生間堵塞現象日趨嚴重，樓道經常出現污水。一堵就是幾天，由于管道腐蝕嚴重，結構不合理，維修難度特別大，且無節水措施。

采暖方面供熱系統嚴重滯后，為上供下回單管同程式系統，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，閥門銹蝕不易調節，供水、回水速度慢，熱損失量較大，使機關在采暖期辦公區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境存在較大的安全和火災隱患。無熱計量裝置和調節室溫裝置。

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，已遠遠不能滿足用電的需求，現辦公區域時常跳閘、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 辦公樓節能改造做法及效果分析

3.1 維護結構節能改造

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，而且造價經濟，施工時降低了對細部處理的難度。外墻節能改造做法為：拆除原有面磚墻面；鋼絲網架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為0.56 W/（m2·K）小于《公共建筑節能設計標準》DBJ04－241－2006 限值 0.6 W/（m2·K）。

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0.75 kg/m3～0.90 kg/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，內配ф4@150×150鋼筋網片，每隔6 m設一道伸縮縫。改造后不上人屋面傳熱系數為0.53 W/（m2·K）小于限值 0.55 W/（m2·K）。

該項目南向選用間隔層為9 mm輻射率小于等于0.25 Low－E的中空玻璃塑料窗，傳熱系數為2.1 W/（m2·K），小于限值2.3 W/（m2·K）；東、西向選用6 mm空氣厚度PA斷橋鋁合金窗時，傳熱系數為 3.255 W/（m2·K），小于限值 3.5 W/（m2·K）；北向選用12 mm空氣厚度PA斷橋鋁合金窗，傳熱系數為2.977 W/（m2·K），小于限值 3.0 W/（m2·K）。

3.2 建筑設備節能改造

根據山西省政府機關辦公樓節能改造方案，結合建筑圍護結構的保溫，采暖系統作如下改造：①采暖入口裝置按現行標準圖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水力平衡調節。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，調節通過散熱器的流量，以保證室內恒溫，可充分利用太陽能及到內余熱以節約能源。采暖采取節能措施后，本樓的采暖設計負荷指標約50 W/m2，每年大約可節煤110 t標煤。

更換原供水設施及系統，將原系統：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。系統管道改造，原給排水管道管材均已不符合現行國家規范要求，全部更換：給水系統管道，全部換為PP－R給水塑料管；排水系統管道，全部換為超級靜音PP排水塑料管。衛生設備改造：衛生間蹲式大便器全部改為節水型連體水箱沖洗坐式大便器；小便器沖洗閥改為節水型感應開關式；洗手盆水龍頭全部改為節水型感應開關。改造后比原系統節水30 %，節能20 %。

因原有線路老化，容量不足，電線材質為鋁線，無法滿足現在的負荷要求，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300 LX，照明功率密度值達到11 W/m2。燈具選型均采用高效光源、高效燈具，并采取節能控制措施。原有低壓配電室照明系統全部更換，原有照明供電電源進線改為YJV22鎧裝交聯聚乙烯電纜，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 結論

山西省目前既有建筑約4.4億 m2（達節能50 %標準的建筑不足5 %），如果以節能50 %計算，年可節約標準煤660萬t以上，相當于6個百萬噸煤礦的年產量，可減少溫室氣體約165萬t，由此可見，對既有建筑的節能改造，在全社會節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。

1 劉志堅、張 靜. 既有公共建筑節能改造技術初探

2 李崢嶸、趙明明.上海既有公共建筑節能改造方案對比分析

3 《公共建筑節能設計標準》（GB50189－2005）

4 《建筑給水排水設計規范》（GB50015－2003）