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唐山市既有建筑节能与供热计量改造效果研究
2013年第二期    发布时间:2013-7-1 10:14:58

唐山市既有建筑节能与供热计量改造效果研究

河北联合大学 唐山市热力总公司 陈立刚

      摘要: 节能减排、既有建筑节能改造和热计量改造内容与效果分析
      主题词:建筑节能、热计量

 

前  言


      随着地球能源日趋紧张和全球气候变暖,上世纪“节能减排”即已成为国际共识,其中建筑节能成为各国的节能重点领域,而供热计量改革是建筑节能的重要内容。为此,2003年7月21日,国家原建设部、国家发展和改革委员会等八部委发布的《关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见》(建城[2003]148号)中明确指出城镇供热体制改革的基本原则,实现用热商品化,加大新型墙体材料建筑节能技术的推广应用和供热采暖设施的技术改造力度,提高热能利用效率,此后各地的既有建筑节能改造和热计量改造工作陆续展开。
      就唐山而言,由于历史原因,唐山在震后城市恢复重建过程中,受当时经济条件和技术水平的限制,全市建设了大量保温隔热性能差的住宅。这些老建筑基本未考虑建筑保温隔热措施,建筑功能不完善,外表陈旧,与近年来新建成的节能建筑相比较,群众的居住条件较差,与城市经济发展水平和群众的愿望要求不相称。因此,自2006年起唐山市开始进行既有建筑节能改造和供热计量改造。

      1  建筑节能改造内容与实际效果
      1.1 建筑节能改造内容
      2006年,当年唐山市作为建设部试点城市之一,实施了中德“既有建筑节能改造”项目,并选择河北一号居民小区509#、512#和515#三栋住宅楼进行实验性质的既有建筑节能与供热计量改造,改造内容包括:对建筑维护结构进行保温处理;对室内供热系统进行不同计量方式的改造;对室外管网进行配套改造。其中在建筑维护结构保温方面进行了增加楼宇楼顶及墙体保温、更换中空玻璃外窗、增加楼宇门等内容,具体内容如下:
      1.1.1 勒脚节点
      为了减少因墙面保温材料吸潮对整个保温系统的影响,从室内地平向下至散水不足70厘米时,在保温材料与墙体之间架设了横向与纵向防水材料,从而可有效的减少了水汽通过虹吸作用从墙体与基础进入保温系统,在底层第几形成一个保温热饼;如从室内地平向下至散水高于70厘米时,可从散水以上做保温,同时采用铝合金地步托架。
      1.1.2 墙面保温
      外墙面粘贴PS15SE 10cm保温板,保温板外侧做纤维增强抹灰胶与玻璃纤维网格布,最后外刷含小碎石的外墙涂料。
      1.1.3 楼顶保温
      在结构层上先铺设一层蒸汽隔离膜,防潮层上用珍珠岩做找平层,然后铺设14cm保温板,在保温板的上面做找坡层,最后做两层防水,并与女儿墙的防水材料做好有效搭接。
      1.1.4 外窗与窗口节点
      更换中空玻璃外窗,外窗窗框与外墙外侧平齐,保温板由墙面直接盖压外窗塑钢窗框,从而减少冷桥,保温板与窗框间用膨胀密封条密封,以解决渗水与开裂问题

      1.1.5 楼梯间
      把楼梯间视为室外空间,楼梯间做外墙保温,楼梯间外窗更换为中空玻璃外窗,楼梯间入口增加楼宇门,从而增加楼梯间保温性能、减少烟囱效应、降低用户室内的热损。
      以改造楼509为例,维护结构导热系数对比如下表:
      表1

      

      备注:表中外墙与屋顶的K值均为当年试验阶段提供的实测值
外窗K值为唐山市节能办提供的厂家数据

      1.2 建筑节能改造实际效果
      经实测,2006-2007采暖季三栋改造示范楼的室内平均温度为23℃,而未进行节能改造的514对比楼室内平均温度仅为15℃,同时示范楼的实际平均耗热量为0.20GJ/m2,而对比楼实际耗热量为0.30GJ/m2,实现节能30%。用户室内温度大幅度上升、居民生活的幸福指数得到大幅度的提高主要依赖于外围护的节能改造。
      鉴于2006年河北一号居民小区509#、512#和515#三栋住宅楼既有建筑节能改造的成功经验,2009及2010年唐山市对诸多既有居民住宅小区及公共建筑进行了大范围的改造,其中对外围护结构与河北一号相似的、节能率低于50%的既有居民小区进行了全方位的建筑节能改造;对于外围护结构保温性能高于河北一号、节能率低于65%的既有居民小区进行了部分的建筑节能改造,即采取了只对楼宇的楼顶、东西侧墙和地下室顶板进行了保温改造、南北外墙维持现状的改造方式。改造后,经第三方检测,以上改造的居民小区的建筑节能指标全部达到了原建设部65% 的节能标准。
      2  热计量改造内容与理论效果
      2.1 热计量改造内容
      作为实验,2006年河北一号居民小区509#、512#和515#三栋住宅楼既有建筑热计量改造采用了户用超声波热表、户用机械式热表和热分配表等多种计量方式。在2009及2010年大规模热计量改造时计量方式已发展到机械式热表、超声波热表、热分配表、流温法、通断时间面积法等多种计量方式。同时为适应改造后供热系统变流量运行的需求,根据不同情况改造的楼宇前加装了压差控制器或流量控制器;为便于供热运行分析管理及分步计量的需求,各热力站内加装了站级热量总表、循环泵变频装置和气候补偿自动控制系统。
      2.2 运行分析
      2.2.1 同一既有建筑改造前后室内温度对比与耗热量数据对比
以河北一号改造示范楼与对比楼2006-2007、2007-2008及2008-2009连续三个供热季的数据为例(详见表3)。

         表3

         
      2006-2007年供热期(室外平均气温1.77度)
      由于2006-2007采暖季以后三栋改造示范楼才开始执行供热计量收费的政策,而这三栋楼在2006-2007、2007-2008及 2008-2009年的折合耗热量虽有逐年下降的趋势,但下降的比例并不很大,所以通过典型的河北一号既有建筑建筑节能与热计量改造前后的数据分析说明,计量供热虽然可以调动起用热与供热双方的节能热情与积极性,但建筑节能占总体节能的比例最大,所以建筑的节能减排工作重点应放在既有建筑的外围护保温改造上。
      2.2.2既有建筑改造后与新建节能建筑室内温度与耗热量对比分析
      天元3#小区建成于2000年,总建筑面积为61051.92平米,共580户,属于既有建筑居民小区,2009年该小区进行了部分建筑节能(楼宇的南北外墙未进行保温改造)和全部供热计量改造。2010-2011采暖季天元3#小区有效平均能耗110.47 KWh/平米,室内平均温度为21.2℃。以下为该小区2010-2011采暖季能耗分布(详见表4)。
     表4 天元3#小区2010-2011采暖季能耗分布   (单耗:KWh/平米)
         表4

                      
      龙泉新景小区建成于2005年,为6层居民住宅小区,共730户 总建筑面积55662.3平米,属于典型的新建节能建筑。2010-2011采暖季龙泉新景小区有效平均能耗105.81KWh/平米,室内平均温度为20.7℃。以下为该小区2010-2011采暖季能耗分布(详见表5)。
      表5  龙泉新景2010-2011采暖季能耗分布   (单耗:KWh/平米)

      表5

              
         通过以上数据分析对比,两个小区的能耗数据基本属于正态分布,也基本符合广大用户的用热规律。同时通过人员实际调查用热量过高和过低的用户该采暖季生活习惯与其耗热量高低相符。因此进一步通过供热实际运行与分析验证了建筑物的外围护结构保温性能的提高对于实际运行节能有重大意义。
      2.2.3 改造后建筑物的室内温度变化分析
      河北一号512楼改造前后室内温度对比
      表6
   

                

      以上数据显示,外围护结构改造后居民室内温度得到大幅度提升。
      3  结论
      通过以上分析可以看出计量供热虽然可以调动起用热与供热双方的节能热情与积极性,但建筑节能占总体节能的比例最大,所以建筑的节能减排工作重点应放在既有建筑的外围护保温改造上。但既有建筑应根据其保温性能和地域气候情况分类进行,可全部也可部分的进行节能改造,还可抓大放小,对能耗最高的优先进行改造,用有限的资金创造更大的节能效益。