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建筑节能改造技术策略研究范文

时间:2022-11-09 11:47:59

建筑节能改造技术策略研究

国外研究者,对住宅改造的各种技术方法的效果、应用条件等做了广泛的研究。大量研究表明,护结构的改造是重点,而增加可再生能源的利用也有助于减少碳排放。如,对外墙、门窗、屋顶等进行节能改造,提高护结构的热工性能、优化家庭用能设备效率、辅助以可再生能源利用,可以明显改善住宅建筑能耗和降低CO2排放。国内研究者,运用全生命周期方法研究低碳城市建设策略、建筑(含钢结构住宅)的碳排放性能、住宅能耗及减排对策。如,林宪德以通风、遮阳、隔热保温、生物多样性等角度实证研究了绿色住区节能问题;陈飞运用全生命周期方法研究低碳城市建设的内涵、模型和策略;葛坚等研究钢结构住宅的碳排放性能,量化与普通钢混住宅的碳排放差异;陈滨等分析中国住宅能耗情况,提出减排对策;尚春静等以钢混结构低层住宅为例,界定了建筑生命周期内的核算范围,建立了碳排放核算的基础模型。国内实践方面,天津、唐山、合肥、深圳等城市已率先提出了建设低碳城市的目标;天津滨海生态城、深圳光明城等建设试点工程也已全面开展;杭州市于2009年提出了基于“低碳经济、低碳建筑、低碳交通、低碳生活、低碳环境、低碳社会”目标的低碳城市建设纲领。田轶威等以杭州市米市社区2号、7号住宅楼为例,提出适宜杭州地区的改造方法。夏热冬冷地区既有建筑节能改造尚处于探索阶段。本文以金华市中心医院食堂宿舍楼改造工程为例,利用动态能耗模拟研究改造前后的节能效果,最终确定适宜的节能改造技术措施。

1.建筑诊断

金华市中心医院食堂宿舍楼工程建于上世纪90年代初,建筑朝南,建筑面积3217.32m2,建筑高度24.4m,六层砖混结构;其中,1至2层为洗衣房及食堂,3至6层为宿舍。根据收集的建筑物施工图、房屋以往装修改造和历年修缮资料、设备的技术参数、运行及改造记录等,结合现场调研对既有建筑进行改造诊断:(1)使用功能诊断:内部装修日趋老化,许多顶棚、墙面、卫生间墙角等处均出现线路老化、漏水、发霉、生锈等现象,严重影响日常生活;(2)围护结构诊断:改造前围护结构构造见表1;经计算,建筑规定性指标未满足要求,进行围护结构节能动态计算(建筑围护结构热工性能的权衡计算表2);(3)外墙:建筑外墙现为面砖饰面,多处出现面砖剥落、破损、开裂等现象。由于当时未设计空调外机位,许多外墙面都临时打洞、布线、空调管等等,存在严重的安全隐患;(4)外窗材料及气密性等级:外窗为普通铝合金推拉窗,单层透明玻璃。不能满足居住建筑外窗的保温隔热性能,且气密性等级和水密性等级都相当差;多数外窗已变形,与墙角的交界处有裂缝渗漏;(5)屋面:原屋面采用钢筋砼刚性防水、水泥隔热板,已无法满足防水及保温的要求;(6)外遮阳设施和综合遮阳系数:未采用任何外遮阳措施。

2.改造措施

根据建筑诊断结果,确定本次改造内容如下。(1)建筑扩容建筑物东侧新建205.7m2的建筑面积,功能包括电梯、候梯厅、配电间、检修楼梯、电梯机房等。(2)立面、屋面翻修原建筑物一层为干挂花岗岩外墙,需要将干挂部分拆除干净并清理基层,再进行改造;上部二至六层为面砖外墙,需要先对外墙面砖进行安全检测,在确认不存在安全问题后,清理面砖墙面,再涂上一层界面剂,再按外墙做法进行改造。外立面增设空调室外机位。原有屋面隔热层拆除并重新翻修,增加太阳能集热器。(3)增设太阳能热水系统生活热水系统采用太阳能与热泵热水机组相结合热水系统,太阳能热水系统采用“集中集热储热太阳能热水系统”。屋顶安装124块1000×1800承压平板式集热器,总面积为223.2m2;在屋顶设一个6T立式容积式热交换器(RV-6-0.6,¢1800,H3100)及6T承压立式储热水罐(¢1800,H3100),合计总储热容积为12T。(4)室内重新装修对三至六层宿舍部分重新装修,内容包括:①清除原有地面、墙面、顶棚,拆除原有门窗;②对地面、墙面、顶棚进行重新装修;③更新原有卫生间洁具、房间内家具及所有内门窗;④对原有给排水系统进行改造;⑤对原有输配电系统及弱电系统进行改造;⑥对原有暖通、空调系统进行改造。

3.节能计算

根据调查结果,提出多种不同的改造方案,并通过节能动态能耗模拟计算软件PKPM,计算出每种节能改造方案的能耗情况;对外墙、屋面、门窗、遮阳及楼梯间等重点改造部位进行建筑整体节能贡献率、造价及施工难易度比较。根据热工环境的调查和模拟结果,在节能改造的策略方法中选择相应的技术措施,为了能更好地突出低碳性能与工程效益的平衡,最终确定如表3所示的节能技术组合。建筑物的节能综合指标采用《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2010)所提供建筑节能综合指标计算方法进行计算。计算条件为:整栋建筑每套住宅室内计算温度,冬季应全天为18℃,夏季应全天为26℃。采暖计算期为当年12月1日至次年2月28日,空调计算期应为当年6月15日至8月31日。室外气象计算参数采用典型气象年。采暖和空调时,换气次数为1.0次/h。采暖、空调设备为家用气源热泵空调器,制冷时额定能效比取2.3,采暖时额定能效比取1.9。室内得热平均强度应取4.3W/m2。建筑维护结构热工性能及能耗计算见表4。

4.结论

通过该项目研究与实践,夏热冬冷地区既有建筑节能改造的技术策略主要有以下方面:(1)重点改造护结构。对外墙、门窗、遮阳、楼板、屋顶等进行节能改造,提高护结构的热工性能,建筑节能效果明显。(2)优化建筑用能。通过优化用能设备效率,辅助以屋顶太阳能可再生能源利用,可以降低建筑能耗。(3)完善建筑周边配套设施。在进行建筑节能改造的同时,对建筑周边小环境进行绿化配置、照明改造、中水利用等,改善建筑小气候;同时,可考虑增设电梯等无障碍设施、停车位等。既有建筑节能改造涉及到技术与经济的平衡问题,适宜的改造技术仍有很大的研究空间。

作者:郑朝灿 杜礼琪 傅双燕 单位:金华职业技术学院建筑工程学院

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