北方采暖地區(qū)建筑節(jié)能改造問題分析

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摘要：如今，建筑業(yè)飛速發(fā)展的同時(shí)建筑功能也在直線提升。建筑能耗在社會(huì)總能耗中所占的比例越來越大，推動(dòng)建筑向綠色節(jié)能發(fā)展成為國內(nèi)外建筑業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，本文就以我國北方的既有建筑為研究對(duì)象，探討北方的建筑的能耗情況與節(jié)能潛力，以及深入探究適合北方采暖地區(qū)的居住建筑的節(jié)能改造方案，提出適合北方采暖地區(qū)的建筑節(jié)能改造措施，如維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造等，為該地區(qū)節(jié)能改造工程提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；采暖地區(qū)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；節(jié)能改造

采暖的熱量問題、采暖系統(tǒng)以及熱量的來源問題一直是采暖系統(tǒng)中對(duì)效率造成困擾的三大因素。對(duì)目前的社會(huì)關(guān)注我國的北方建筑采暖政策和技術(shù)的奇點(diǎn)這些問題，引發(fā)了業(yè)內(nèi)人員的激烈討論，探討北方的建筑的能耗情況與節(jié)能潛力，以及深入探究適合北方采暖地區(qū)的居住建筑的節(jié)能改造方案，我們開展了對(duì)于天然氣采暖、提供熱能的收費(fèi)改革、挖掘電聯(lián)產(chǎn)能的系統(tǒng)調(diào)節(jié)的專項(xiàng)研究，對(duì)2025年后的采暖節(jié)能潛力進(jìn)行了大膽預(yù)測(cè)，進(jìn)一步提交了全面推進(jìn)新能源改革的建議。

一、中國北方城鎮(zhèn)采暖能耗的現(xiàn)實(shí)狀況

我國采暖地區(qū)分布于長江流域以北的地區(qū)，主要包括北方的城鎮(zhèn)建筑、農(nóng)村的合法住宅和一些地區(qū)（我國以前非法定采暖的城鎮(zhèn)地區(qū)）。農(nóng)村和長江地區(qū)按照以往的印象對(duì)于采暖的工作量非常之大，主要的問題出在北方城鎮(zhèn)與長江以南的農(nóng)村和城鎮(zhèn)的采暖機(jī)制完全不一樣[1]。本文僅僅討論北方的一些城鎮(zhèn)既有建筑的節(jié)約能源問題，并對(duì)其開展深入的研究。至2015年，我國列入采暖地區(qū)的北方城鎮(zhèn)民用建筑總面積為90億m2，采暖總耗能為每年1.785億tce。這些建筑中有80％采用分散供熱方式采暖，其余為集中采暖或無采暖設(shè)施。分散供熱系統(tǒng)的熱源一半由熱電聯(lián)產(chǎn)方式提供（主要為燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)，極少為燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)），剩下一半由燃煤、天然氣鍋爐提供。一些新的采暖方式（各種熱泵采暖、電采暖等）都?xì)w入集中采暖方式。建筑采暖的能源消耗主要由建筑采暖需要的熱能的消耗、供暖系統(tǒng)的過量供熱以及熱量能源與采暖系統(tǒng)效率四大因素決定。

二、中國北方建筑的節(jié)能評(píng)估

建筑節(jié)能的終極目標(biāo)，便是技能滿足居民對(duì)于供暖的要求，有使其保持綠色節(jié)能、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。筆者認(rèn)為必須判斷那些建筑不滿足于節(jié)能要求，并對(duì)其開展討論分析。為此，居住建筑節(jié)能改造前應(yīng)首先進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)、方陣功能安全評(píng)估，對(duì)可以保證繼續(xù)安全使用50年的建筑，尤其適宜開展建筑節(jié)能改造，或者對(duì)可以保證繼續(xù)安全使用50年的建筑應(yīng)同時(shí)開展防震和節(jié)能改造。對(duì)居住建筑進(jìn)行節(jié)能診斷、了解該建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、采暖系統(tǒng)能耗及運(yùn)行控制情況、室內(nèi)熱環(huán)境狀況應(yīng)該同步進(jìn)行，通過設(shè)計(jì)監(jiān)察和以一年為限的能耗分析，對(duì)擬改造建筑的能耗狀況及節(jié)能潛力做出評(píng)價(jià)并出具報(bào)告，作為該建筑節(jié)能改造的依據(jù)。一般情況下，該建筑進(jìn)行節(jié)能診斷主要是診斷其以下幾方面內(nèi)容：

（一）了解建筑需要的熱量

當(dāng)維持室溫不低于19℃時(shí)，目前北方地區(qū)城鎮(zhèn)建筑冬季采暖需要的熱量為70～150kWh/m2•a（或0.41～0.78GJ），平均為52kWh/m2•a（0.253GJ/m8•a）。這一數(shù)值由建筑密閉水平、外面窗戶狀況、建筑的高度系數(shù)（建筑物外表面積與體積之比）、建筑保溫效果、室外氣候條件等因素決定。上世紀(jì)80年代的部分建筑保溫和密閉程度都很差，建筑需熱量高達(dá)135～165kWh/m2；近年來，由于落實(shí)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，推行外保溫、雙層窗，同時(shí)大幅度改善密閉效果，使新建建筑和經(jīng)過改造的既有建筑采暖需熱量降低至78kWh/m2以下。沈陽的商品住宅建筑已有降低到98kWh/m2的實(shí)測(cè)案例。這是近年來建筑節(jié)能工作產(chǎn)生的最顯著的成效。同樣氣候條件的北歐、英格蘭等的采暖需要提供的熱能一般在33～56kWh/m2，嚴(yán)格貫徹建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的新建建筑已達(dá)到55～62kWh/m。這表明我國還有進(jìn)一步改善的潛力。然而最重要的是通過節(jié)能改造把那些高于153kWh/m2的高能耗既有建筑改造到90kWh/m2以下。我國建筑體形大、高度指數(shù)小，導(dǎo)致同樣圍護(hù)結(jié)構(gòu)件下采暖需熱量大，這是我國系統(tǒng)效率從前景上低于歐盟某些地區(qū)的重要原因。嚴(yán)格壓制建筑的高度指數(shù)，北方建筑大型的別墅都是政策所不允許的。應(yīng)該與規(guī)范北方城鎮(zhèn)建筑結(jié)構(gòu)保溫同樣作為建筑節(jié)能的要點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)管。

（二）對(duì)該建筑節(jié)能改造技術(shù)進(jìn)行安全性評(píng)

例如評(píng)估該建筑的節(jié)能減排改造的資金運(yùn)作和資金回流期等等，是否節(jié)能改造后有更好的經(jīng)濟(jì)收益效果等。

三、北方建筑采暖問題的改造措施

從上面的北方建筑評(píng)估我們就可以清楚的了解到，依照不同的城鎮(zhèn)建筑，對(duì)建筑的改造也會(huì)采用不同的方法，所謂因地制宜，劃分不同采暖建筑的依據(jù)為體形系數(shù)、使用的年限、內(nèi)部的采暖設(shè)施、實(shí)際建筑的運(yùn)行情況。并追求在安全和防震功能上的節(jié)能方案，建筑功能與城鎮(zhèn)熱能改造能夠有機(jī)的結(jié)合才可行的方案。對(duì)北方建筑的節(jié)能改造通常為以下的幾個(gè)點(diǎn)考慮。

（一）對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的改造

這方面主要是對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)的改造。重點(diǎn)方法是以墻外加熱的技術(shù)，輔以對(duì)墻體的系統(tǒng)，墻面保溫系統(tǒng)的具體措施。做到防震，防火，防水的一體化裝飾型改造，同時(shí)做好對(duì)隱私的陽臺(tái)，頂板事故的預(yù)防，樓梯間的保護(hù)等部位的封閉，提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的綜合保溫效果[3]。

（二）實(shí)施對(duì)外面窗戶的改造

外窗外窗是建筑熱量散熱的主要部位，對(duì)原來密封性、隔熱保溫效果差的外窗進(jìn)行“推拉變平開、單玻變雙玻、通體變斷橋”改造，使其達(dá)到保溫隔熱、密封降塵的效果。對(duì)有條件的可推廣使用三層玻璃、加貼玻璃保溫膜等新型外窗。

（三）對(duì)采暖系統(tǒng)的改造

防護(hù)的供熱系統(tǒng)是建筑改造節(jié)能的重點(diǎn)項(xiàng)目，通過改造要實(shí)現(xiàn)的效果有很多，例如分室調(diào)溫、分戶可控、計(jì)熱收費(fèi)，這些都得通過改造供暖系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。對(duì)原有室內(nèi)情況不變的前提下，我們對(duì)供暖進(jìn)行改革，改變?cè)械臒嵊?jì)量方式，這樣有利于實(shí)現(xiàn)分室調(diào)溫，在樓前家裝熱計(jì)量可采用熱分配表方式。

（四）積極推廣新能源

地源熱技術(shù)是新能源應(yīng)用的重要途徑，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的高效供熱和制冷，具有經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保等多方面的優(yōu)勢(shì)；太陽能利用具有實(shí)惠的特點(diǎn)。住宅建筑節(jié)能改造要充分考慮利用太陽能，實(shí)現(xiàn)太陽能建筑一體化，利用陽能為建筑物提供生活熱水、冬季采暖和夏季制冷的需求，高檔住宅小區(qū)可以結(jié)合熱能電池技術(shù)為建筑物提供生物電能[4]。

四、供熱采暖系統(tǒng)節(jié)能改造

供熱采暖系統(tǒng)節(jié)能改造應(yīng)該優(yōu)先的去探索功能的改造（或熱力站）、外窗墻體及室內(nèi)系統(tǒng)的節(jié)能潛力，實(shí)現(xiàn)供熱采暖系統(tǒng)整體節(jié)能的現(xiàn)實(shí)方案，同時(shí)應(yīng)優(yōu)先平衡水力、氣候調(diào)節(jié)和變量調(diào)節(jié)技術(shù)。

（1）更換鍋爐時(shí)

應(yīng)選用低效率的節(jié)能鍋爐，并應(yīng)按系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷需求和運(yùn)行負(fù)荷規(guī)律，合理配備鍋爐容量和數(shù)量，如選用燃?xì)猓ㄓ停╁仩t，其燃燒器宜具備自動(dòng)比例調(diào)節(jié)功能，并同時(shí)具有調(diào)節(jié)燃?xì)饬亢腿紵諝饬康墓δ?。燃?xì)忮仩t改造時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置煙氣余熱回收裝置。

（2）為實(shí)現(xiàn)熱用戶行為節(jié)能

散熱器采暖系統(tǒng)每組散熱器均應(yīng)安裝恒溫閥；低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)中，應(yīng)在戶內(nèi)系統(tǒng)入口處設(shè)置自動(dòng)控溫的調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)分戶集中溫控，其戶內(nèi)分集水器上每支環(huán)路上應(yīng)安裝手動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥。

五、結(jié)語

本文介紹了我國北方地區(qū)既有居住建筑能耗狀況與節(jié)能潛力，北方城鎮(zhèn)建筑采暖能耗的目前狀況并開展對(duì)于建筑采暖需要的熱量、采暖系統(tǒng)的分析。眾所周知，采暖的熱量問題、采暖系統(tǒng)以及熱量的來源問題一直是采暖系統(tǒng)中對(duì)效率造成困擾的三大因素。為了探索北方城鎮(zhèn)既有建筑的節(jié)能方案，提出適合該地區(qū)的措施，為該地區(qū)節(jié)能改造工程提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]梁傳志,侯隆澍,劉幼農(nóng),董璐.北方采暖地區(qū)既有居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造工作進(jìn)展與思考[J].建設(shè)科技,2015,09:12-16.

[2]侯隆澍,梁傳志,董璐,王朝霞.北方采暖地區(qū)既有居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造技術(shù)導(dǎo)則修訂思路探討[J].建設(shè)科技,2015,12:68-70.

[3]沈秀艷,張海文.節(jié)能服務(wù)公司參與北方采暖地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造[J].建設(shè)科技,2014,09:58-59.

[4]井匯.北方采暖地區(qū)既有住宅供熱計(jì)量及節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)性分析[J].科技通報(bào),2013,08:56-57+60.

作者：劉永杰 單位：霍州煤電集團(tuán)公共事業(yè)管理局規(guī)劃設(shè)計(jì)公司