江苏省裕国大厦建筑节能改造方案的探讨

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　　摘要：既有建筑的节能改造，既要考虑宏观的环境和社会效益，也要使业主在改造后受益。本文针对夏热冬冷地区城市既有公共建筑节能改造的研究，从建筑的墙体、屋顶等围护结构及窗户体系等内部结构改造提出行之有效的节能改造技术，使既有建筑节能技术系统化、节能构件产品标准化，以实现城市建筑可持续发展的目的。
　　关键词：既有建筑 围护结构 节能改造
　　
　　前言
　　目前，公共建筑能耗占建筑总电耗的20%～25%。尤其是大型公共建筑，单位面积年耗电量高达70～300 kW•h，为普通居民住宅的10～20倍，因此，对公共建筑的改造，效果极其明显。同时，公共建筑由于其公众形象的需要，其改造的主观意愿较强，也客观上促成了对于公共建筑的改造应该是今后建筑节能的重点之一。大量的既有建筑95%以上仍属于高能耗建筑，建筑能耗已对国家国民经济发展及可持续发展产生了巨大影响。
　　建筑与其所共生的环境之间的热交换是造成建筑耗能的主要负荷，而交换的热量与建筑外围护结构材料的导热系数近似成线性关系。而既有建筑物的平面布置、建筑密度、间距、朝向与体型、体量等已经确定，因此，既有建筑的节能改造技术主要应集中在研究如何增大围护结构材料的隔热系数上，主要体现在三个方面:一是提高外墙体材料的隔热系数;二是改用节能门窗材料，加强门窗的密封性;三是积极研究屋面节能技术。本文围绕降低建筑物能耗开展对既有建筑的遮阳处理、外窗改造、墙体保温隔热、屋面保温隔热、楼地面节能改造等方面的相关研究，对夏热冬冷气候条件下城市既有建筑提出具体的、全面的、适用的节能改造技术。
　　
　　1. 工程概况
　　江苏省监狱管理局裕国大厦位于南京江东北路188号，建筑面积11211m2，空调面积9829m2。裕国大厦初期主要为宾馆类建筑，现拟将建筑进行重新改造为一栋综合办公大楼。本公司受业主托付对大厦进行节能改造，主要改造包括：围护结构节能及装饰改造及空调系统改造、电气系统改造、给排水系统改造。以下是对该工程节能改造方案的分析。
　　
　　改造前后图
　　
　　2. 围护结构节能改造
　　2.1 窗户改造
　　使用双层玻璃窗代替原有单层玻璃窗是一种发展的方向，是夏热冬冷地区节能建筑兼顾通透明亮和节能、增大窗墙面积比、提高外窗热工性能的主要技术途径：用料以中空玻璃窗为主。全部窗户都采用中空玻璃相对于单层玻璃窗能够减少5%左右的耗电量(视窗墙比大小而不同)。提高外窗热工性能所需资金不多，约10~20元/m2，比提高外墙同等热工性能的资金效益高3倍以上。建筑物所在外窗安装断桥铝合金中空玻璃窗户，同时通过改善窗户制作与安装精度，加安密封条等办法，减少空气渗漏和冷风渗透耗热。可大大地降低窗户的热损失，提高节能效果，同时解决了传统玻璃窗强度、耐久性不足的问题。
　　裕国大厦原窗户部位内侧为一道铝合金单玻窗，内窗外侧约30cm处为透光率很低的玻璃幕墙。窗户整体传热系数为2.6 w/(m2.k)，遮阳系数为0.33。对窗户改造方法是将原窗户部位铝合金单玻窗拆除，玻璃幕墙部位改为断桥铝合金双层中空low-e 玻璃窗。传热系数为2.5 w/(m2.k)。窗户外侧外墙的铝塑板翻边装饰，窗户外侧上下面加铝塑板条，并做封闭、防水处理。以石材做窗台板装饰边，侧边木工装饰板装饰。
　　
　　
　　改造前窗户原貌
　　 2.2外墙内保温改造
　　外墙内保温施工简单，在外墙内表面贴岩棉或聚苯板，再贴石膏板抹饰面材料，也可贴预制保温板。此法与外保温相比，有占用建筑面积、存在冷桥和施工时影响住户正常生活、工作等缺点。常见做法有:饰面石膏聚苯板复合内保温，纸面石膏板复合内保温，无纸石膏板复合内保温，加气混凝土内保温。本工程对外墙内保温节能改造措施是拆除内墙壁纸，原外墙为240mm砖墙，在外墙内侧增加30mm厚水泥基聚苯颗粒保温砂浆，使墙体传热系数约为3.0 w/(m2.k)增加到0.5(m2.k)/w。内墙批了腻子，并做内墙乳胶漆，以达到良好的保温效果。
　　2.3内部功能结构改造
　　裕国大厦原为中间走廊，两面对称为宾馆标准间。房间均有独立卫生间，每层还另设公共卫生间，要想改成日常办公楼模式。改造方法拆除标准间内卫生间隔墙及其内部设施和墙面砖，拆除标准进门左侧衣柜，并在衣柜中间部位补满隔墙，扩大为一个整间办公室，重新吊顶、铺地板、墙面批腻子，做内墙乳胶漆。对卫生间的改造要拆除每间办公室的独立卫生间，保留每层的公共卫生间，并进行适当扩建，增加蹲位。按每层实际办公人数计算，并考虑实际男女比例，每层男卫生间需设置4个蹲位，女卫生间为3个蹲位。
　　2.4屋面保温防水改造
　　2.4.1采用喷涂聚氨酯硬泡体的节能改造
　　在既有建筑中，考虑到原屋面已使用一定的年限，建议采用喷涂防水保温聚氨酯。该技术特点：具有隔热保温和防水双层功效；综合造价较低，这在我省大面积推广应用提供了可能和保证；有效解决“热、裂、漏”等质量通病；聚氨酯密度小、力学性能好、抗侵蚀、耐老化、寿命较长、施工方便、工序少、周期短。
　　2.4.2采用绿化屋面的节能改造
　　绿化屋面是指不与地面自然土壤相联接的各类建筑物屋顶绿化，即采用堆土屋面，进行种植绿化。该技术利用绿色植物具有的光合作用能力，针对太阳辐射的情况，在屋面种植合适的植物。绿化屋面不仅要满足绿色植物生长的要求，而且最重要的是应具有排水和防水的功能，所以绿化屋面应进行合理设计。绿化屋面与传统保温隔热屋面不同，其需要日常维护与管理。该技术的优点为：造价与普通隔热保温屋面相似；隔热保温效果良好；改善城市热环境，降低热岛效应；吸收有害物质，减轻大气污染；改善居住生态环境，美化城市景观，达到与环境协调、共存、发展的目的。
　　在大厦屋面保温防水改造中原大楼屋面未采取保温隔热措施。 改造方法是屋面统一增加50mm聚氨酯保温层，保温完成后，敷设防水层和保护层后铺种100mm绿化屋面，使得屋面传热系数可以降到0.42w/(m2.k)（标准限值为0.7 w/(m2.k)），大大提高建筑屋面的保温隔热性能。
　　
　　3. 空调系统改造
　　据调查目前建筑系统中风机水泵的电力消耗(包括集中供热系统水泵电耗)占我国城镇建筑运行电耗的10%以上，而这部分电耗有可能降低60%～70%。降低运行中风机和水泵的能耗，可以充分利用变频技术。变风量(VAV)系统可以通过改变送风量的办法来控制房间的温湿度，效果显著。有资料显示，采用变风量系统可以节省能源达到30%。水泵变频也可获得相当大的收益。笔者在对重庆某酒店应用水泵变频技术的研究中发现，变频技术的采用使得2台冷冻水泵电耗分别减少48%和43%，2台冷却水泵电耗分别减少50%和52%。
　　裕国大厦空调系统现状：大楼为中央空调系统，由冷热源（溴化锂吸收式机组、冷却塔、锅炉）、输配系统（水泵、空调风机）及末端空调设备（新风机组、风机盘管等）组成。
　　改造方案：1) 冷冻机房机房主要改造设备：原有溴化锂制冷机组改为常规螺杆式冷水机组2台；冷冻水泵、冷却水泵各3台，2用1备；各水泵基于节能角度考虑，均采用变频泵；冷却塔进行重新选型，台数2台。2) 空调系统末端新风系统采用温湿度独立处理设备，风机盘管根据实际的尺寸及维修后作了适当后移，出风口距墙约1.3m。以上改造方案在后来的使用情况中取得很好的效果。
　　
　　
　　空调末端示意图
　　4. 电气系统改造
　　该大厦初期主要为宾馆类建筑，其电气设计参数均参照宾馆类，在对电气系统改造方面为满足日常办公使用需求，电气系统主要针对以下部分改造：建筑内部照明、插座系统改造；空调主机房水泵配电改造。其余大楼配电系统均保持原有线路。
　　
　　5. 项目改造测评效果
　　该改造工程于2009年5 月开始到9月竣工验收，项目的节能效果显著。经测评，通过对节能改造部分进行的热工测试，其节能率达到50%以上。改造前的建筑全年采暖空调能耗为90.0 kWh/m2，改造后的建筑全年采暖空调能耗为67.6 kWh/m2，围护结构满足《公共建筑节能设计标准》（GB50189）节能的要求。改造前后围护结构的节能率为24.8%。节能效果显著，同时，建筑物室内舒适度大大提高。
　　
　　6. 结语
　　在我国实施既有建筑节能，有望使广大人民的居住环境质量得到改善和提高，同时能够带动相关新型建筑墙体、节能门窗、采暖空调、太阳能新能源等产业的发展，增加新的经济增长点，创造更多就业机会。建筑节能是“功在当代、荫及子孙”的世纪工程，是实现社会可持续发展的有效途径。从建筑本身出发，通过对既有建筑节能改造的技术研究，推动既有建筑节能改造持续发展，深化我国的建筑节能工作。可以预见，随着人们对实现资源节约、环境友好型社会的迫切要求，我国的建筑节能事业将日益落到实处，走向纵深。
　　
　　参考文献：
　　[1]中国工程院咨询项目组，清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2008[M].北京:中国建筑工业出版社，2008.
　　[2]季翔，张宝军，田国华.苏北地区既有公共建筑节能改造技术研究[J].徐州建筑职业技术学院学报，2006.
　　[3]GB50189―2005公共建筑节能设计标准[S].

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