夏熱冬冷地區(qū)既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目成本分析

孫 麗 （湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410100）

0 前 言

建筑作為人們?nèi)粘Ｉ钆c工作中最為重要的活動場所之一，應(yīng)在為人們提供良好的生活環(huán)境的同時(shí)，具有一定的節(jié)能環(huán)保效益，從而最大程度地滿足人們的工作和生活需求。為了實(shí)現(xiàn)這一建筑目標(biāo)，對于不同地理環(huán)境和氣候區(qū)，應(yīng)當(dāng)采用不同的建筑節(jié)能技術(shù)。由于冬熱夏冷地區(qū)的氣候特殊性，對該類地區(qū)范圍內(nèi)的既有建筑展開全方位分析，并從節(jié)能技術(shù)改造的角度，對其外圍結(jié)構(gòu)及暖通空調(diào)設(shè)施的改造方案進(jìn)行深入的探討，對影響壽命周期成本的各因素進(jìn)行探討，對改造方案的成本進(jìn)行合理的計(jì)算，既能保證工程的有效性和實(shí)用性，又能保證其經(jīng)濟(jì)性。從而為改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)者探索更加科學(xué)的改造方案提供有利的參考。

1 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)與措施

1.1 墻體結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)措施

1.1.1 外墻外保溫

通過外墻外保溫技術(shù)，可充分利用保溫建筑材料，加強(qiáng)外側(cè)墻體的保溫效果，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)建筑溫度的合理調(diào)控。選用外墻保溫節(jié)能技術(shù)，其優(yōu)勢在于：第一，采用外保溫，可有效防止熱橋，避免過多能耗的產(chǎn)生；第二，采用外保溫，能夠更大程度地提升室內(nèi)環(huán)境的舒適度；第三，從現(xiàn)階段發(fā)展潮流來看，外保溫的恰當(dāng)運(yùn)用，將使室內(nèi)生活面積擴(kuò)大2%;第四，對于建筑主體結(jié)構(gòu)來說，能夠得到更大程度地維護(hù)，延長使用壽命[1]。

1.1.2 外墻內(nèi)保溫

通過使用聚苯板或保溫砂漿等建筑材料，可達(dá)到外墻內(nèi)保溫的效果。內(nèi)保溫工程的實(shí)施，能夠?yàn)槭┕み^程提供便利，同時(shí)降低對建筑立面的施工標(biāo)準(zhǔn)。但不足之處在于冷橋及熱橋的存在，從而導(dǎo)致溫差的產(chǎn)生，使外圍部分無法均勻受熱。在其墻體內(nèi)部，甚至?xí)a(chǎn)生結(jié)露問題，降低了建筑的使用性能，不利于設(shè)施壽命的延長。

1.2 門窗結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)措施

1.2.1 玻璃保溫性能

目前，在我國夏熱冬冷地區(qū)的節(jié)能改造工程當(dāng)中，應(yīng)用最為普遍的節(jié)能玻璃包括吸熱玻璃、熱反射玻璃、Low-e玻璃。

1.2.1.1 吸熱玻璃

吸熱玻璃對陽光的吸收能力較強(qiáng)，主要為可見光和紫外線。當(dāng)陽光穿過吸熱玻璃，光能可被轉(zhuǎn)換為熱能，被玻璃所吸收。同時(shí)，還可通過對流及輻射，使匯聚的熱能散發(fā)出去。這樣就可降低室內(nèi)環(huán)境的空調(diào)負(fù)擔(dān)[2]。

1.2.1.2 熱反射玻璃

從材料加工技術(shù)的角度來看，熱反射玻璃采用了鍍膜技術(shù)加工而成。不僅保證了可見光的吸收，波長在0.8μm～2.5μm范圍內(nèi)的紅外線也可穿透，從而對太陽光進(jìn)行反射。

1.2.1.3 Low-e玻璃

通過真空沉淀技術(shù)的應(yīng)用，使玻璃表面增加涂層，具有低輻射的特性。玻璃表面在Low-e膜的作用下，將獲得更低的長波輻射率，以及更多的表面間熱阻。因此，使用Low-e玻璃能夠達(dá)到更加優(yōu)化的保溫效果。

1.2.2 框型材料性能

在使用更加節(jié)能的玻璃材料的同時(shí)，也應(yīng)重視窗框、門框等構(gòu)件的節(jié)能效應(yīng)。可選擇合適的非金屬材料，以保證其導(dǎo)熱系數(shù)更低，但同時(shí)應(yīng)具備一定的強(qiáng)度，這樣做不僅提升了框架的隔熱保溫性能，同時(shí)也更加經(jīng)濟(jì)。

2 暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)與措施

2.1 水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用

與普通空調(diào)相比，水源熱泵具有以下的優(yōu)點(diǎn)：第一，高效節(jié)能。在使用水源熱泵的情況下，如果當(dāng)前消耗電量1kWh，則實(shí)際可利用熱量4.3kWh～5.0kWh，或冷量5.4kWh～6.2kWh。與常規(guī)空調(diào)相比，運(yùn)行效率明顯提高，一般可高出20%～60%，同時(shí)降低了使用成本，整個(gè)運(yùn)行成本僅占普通空調(diào)的40%～60%；第二，節(jié)水省地。不消耗水資源，不產(chǎn)生環(huán)境污染，省去各設(shè)施的安置空間；第三，環(huán)保效益顯著[3]。設(shè)備運(yùn)行過程中，不會對周邊環(huán)境和空氣質(zhì)量造成影響，是理想的綠色環(huán)保設(shè)備；第四，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維修方便。在整個(gè)年度當(dāng)中，水體溫度保持不變，與周圍氣溫變化相比，波動幅度較小，這就給設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行創(chuàng)造了條件，維護(hù)費(fèi)用少，使用壽命較長。

2.2 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用

在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中，包括以下四個(gè)功能模塊：第一，末端裝置。整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵性設(shè)備，能夠?qū)Ξ?dāng)前室內(nèi)的顯熱負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測，從而對室內(nèi)所需風(fēng)量進(jìn)行實(shí)施調(diào)控；第二，空氣處理與輸送。對空氣流動進(jìn)行調(diào)控，可完成熱、濕處理等功能，完成通風(fēng)換氣。同時(shí)，采用變頻裝置，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的空氣循環(huán)；第三，風(fēng)管系統(tǒng)。利用風(fēng)管系統(tǒng)，可對空氣進(jìn)行輸送，調(diào)節(jié)其分布狀態(tài)；第四，自動控制系統(tǒng)。在各個(gè)房間或區(qū)域，可對其空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括溫度，濕度，風(fēng)量等一系列參數(shù)，不僅可使室內(nèi)環(huán)境更加舒適，還可有效降低能源消耗[4]。

3 基于壽命周期的成本分析

本文以典型的夏熱冬暖地區(qū)——長沙地區(qū)某辦公樓為背景進(jìn)行分析，該辦公樓地上層數(shù)8層，無地下室，層高3.8m，建筑總高度30.4m，標(biāo)準(zhǔn)層面積1500m2，建筑總面積12000m2，建筑方向朝南，墻窗比取0.4。

3.1 建筑節(jié)能影響因素的生命周期成本分析

為了研究不同建筑節(jié)能影響因素對周期費(fèi)用的影響，為項(xiàng)目改造方案的選取提供依據(jù)，本文對本節(jié)能改造建筑進(jìn)行了壽命周期投入與各影響因素間模擬計(jì)算。

3.1.1 建筑朝向的影響

表1反映了在不同建筑朝向的情況下，所帶來的不同經(jīng)濟(jì)效益影響。

不同建筑朝向的壽命周期投入 表1

3.1.2 窗墻比的影響

由于窗墻比的變化，會形成不同的墻體及窗體面積，從而壽命周期費(fèi)用產(chǎn)生一定的影響。

3.1.3 外窗綜合遮陽系數(shù)的影響

不同的窗體材料類型，會對壽命周期費(fèi)用帶來較大的影響。

不同窗墻比的壽命周期費(fèi)用 表2

3.2 改造項(xiàng)目的全壽命周期成本計(jì)算

3.2.1 改造初始投資計(jì)算

第一，門窗改造。為提高建筑的保溫性能，保證門窗的密封性優(yōu)良，淘汰以往的鋁合金單扇玻璃窗，或塑鋼單扇玻璃窗，替換為中空玻璃節(jié)能窗，成本支出平均值按180元/m2來計(jì)算，換掉實(shí)腹鋼窗，改為全包塑鋼框鋁扇中空節(jié)能窗，成本支出平均值按300元/m2來計(jì)。

第二，冷水機(jī)組及冷卻塔。在暖通空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部，首先應(yīng)對冷熱負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，然后對冷水機(jī)組與冷水塔的各項(xiàng)信息加以確認(rèn)，包括生產(chǎn)廠家、規(guī)格、型號以及所需數(shù)量等，從而得出初次投入的所需資金；第三，冷凍水泵。對于冷水泵而言，其揚(yáng)程一般為30m～40m，在節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)中，使用LCC法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，對每臺冷水機(jī)組在配置一臺冷水泵的同時(shí)，另外配置相應(yīng)的備用水泵；第四，冷卻水泵。首先應(yīng)對水泵流量進(jìn)行計(jì)算，其關(guān)系表達(dá)式為：

不同外窗綜合遮陽系數(shù)的壽命周期費(fèi)用 表3

其中：G表示冷卻水流量（m3/h）；Q表示機(jī)組冷負(fù)荷（kW）；COP表示機(jī)組能效比；Δt表示與供應(yīng)水之間的溫度差（℃）。一般使用揚(yáng)程為30m的冷水泵即可，臺數(shù)為2臺，一備一用。通過對揚(yáng)程及流量的計(jì)算，可確定合理的水泵規(guī)格及臺數(shù)，以便得出初次投資的資金使用情況[5]。

3.2.2 年運(yùn)行成本

初投資當(dāng)中，除了應(yīng)考慮設(shè)備本身的費(fèi)用外，還需將年運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算在內(nèi)，主要包括人力管理支出，維修管理支出，以及系統(tǒng)設(shè)施運(yùn)行過程中產(chǎn)生的能耗支出，在冬冷夏熱地區(qū)的本建筑改造工程中，主要考慮維修管理及能耗兩方面的支出。其中，年度維護(hù)支出根據(jù)暖通系統(tǒng)的投資來決定，取后者的3%；能耗支出方面，則根據(jù)長沙地區(qū)的具體收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)而定，采用均時(shí)定價(jià)制度。

4 小 結(jié)

為了滿足人們對舒適生活環(huán)境的需要，在夏熱冬冷地區(qū)的建筑節(jié)能改造工程當(dāng)中，既要確保節(jié)能環(huán)保，又應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)效益。本文通過對夏熱冬冷地區(qū)既有建筑節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行深入探究和分析，指出了在節(jié)能環(huán)保工程開展過程中考慮其經(jīng)濟(jì)效益的必要性。分別對建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)與措施以及暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)與措施進(jìn)行了較為詳盡的論證，并在此基礎(chǔ)上，以辦公樓項(xiàng)目為背景，從基于壽命周期成本的角度，展開了各影響因素對成本影響的分析和闡述，對節(jié)能改造工程的成本計(jì)算進(jìn)行了討論。

[1]郭永昌,楊晚生,劉鋒.夏熱冬暖地區(qū)居住建筑墻體熱工性能測試分析[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013(1).

[2]常晟,魏慶芃,蔡宏武,謝俊駿,陳永康,吳稼培,陳盛業(yè).空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行與改造案例研究(2):冷水系統(tǒng)[J].暖通空調(diào)，2010(8).

[3]付玉花.推進(jìn)供熱節(jié)能事業(yè)發(fā)展的新思路——訪中國工程院院士、清華大學(xué)建筑學(xué)院江億教授[J].中國建設(shè)信息供熱制冷，2011(11).

[4]楊晚生,郭晶,梅勝,張茹,羅鵬飛.夏熱冬暖地區(qū)居住建筑室內(nèi)熱舒適性研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013(4).

[5]趙靖,武涌,朱能.基于壽命周期分析的既有居住建筑節(jié)能改造目標(biāo)考核評價(jià)體系的研究[J].暖通空調(diào)，2011(9).