武漢居住建筑不透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析4.30節(jié)能辦

1、武漢居住建筑節(jié)能改造技術(shù)路線的討論1李玉云1彭波2，胡貴華1陳桂營3楊運國3，劉曉芳2，謝華2，湯淼2，彭力2(1.武漢科技大學(xué)城市與建設(shè)學(xué)院，武漢4300702.武漢市建筑節(jié)能辦3.湖北中城科綠色建筑研究院，武漢430022)[摘要]論文給出了武漢市既有居住建筑的建筑信息及能耗現(xiàn)狀。通過現(xiàn)場調(diào)研、測試與診斷，并運用Desth能耗模擬軟件對遴選的典型既有建筑能耗模擬，分析了外窗、外墻、屋面保溫隔熱的改造技術(shù)及節(jié)能潛力。根據(jù)當(dāng)前保溫隔熱材

2、料的產(chǎn)品價格及湖北省相關(guān)造價定額，比選了武漢市居住建筑節(jié)能低、中、高三個層次改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案，得出了適宜武漢市居住建筑改造方案。[關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞]既有居住建筑；節(jié)能改造；經(jīng)濟(jì)性根據(jù)《國務(wù)院印發(fā)“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，我省首批既有居住建筑節(jié)能改造的工作任務(wù)100萬㎡，武漢市2013年改造任務(wù)43萬㎡。我國北方已有居住建筑節(jié)能改造的典型案例[1]，但武漢是夏熱冬冷地區(qū)，氣候、文化、經(jīng)濟(jì)等與北方不同。為實施武漢居住建筑節(jié)能改造，需討

3、論武漢居住建筑節(jié)能改造的技術(shù)路線，節(jié)能改造技術(shù)路線一般宜為：既有居住建筑的基本信息調(diào)研→節(jié)能診斷→節(jié)能改造技術(shù)途徑→技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析→節(jié)能改造方案的評判→驗收標(biāo)準(zhǔn)。下面分別討論。1武漢既有居住建筑現(xiàn)狀1.既有居住建筑根據(jù)武漢市統(tǒng)計年鑒，截至2012年，武漢市城區(qū)既有總建筑面積22948.94萬㎡，其中住宅建筑面積14825.09萬㎡，占總建筑面積的64.60%，人均住宅面積為32.25㎡。武漢市城區(qū)各年代的居住建筑面積統(tǒng)計見圖1。從圖中可知

4、，武漢市1984年以前的居住建筑占19.06%，1985～1989年占8.51%，1990～1999年占12.22%，2001～2005年占27.96%，2005～2011年占32.25%，居住建筑逐年平均增長率為6.47%。80年代至90年代初建造的多為磚混結(jié)構(gòu)，90年代末建造的住宅多為鋼混結(jié)構(gòu)。80年代的城區(qū)住宅以多層為主，90年代開始以小高層建筑為主，高層住宅的數(shù)量相對較少，非中心城區(qū)住宅則以低層為主。低層占86.60%，多層為1

5、2%，小高層0.85%，高層僅0.35%。2.室內(nèi)熱環(huán)境居民對夏季的住宅內(nèi)部的悶熱情況反響較大，降溫用空調(diào)的開放時間也比較長；冬季用戶普遍覺得陰冷潮濕，有一半以上的住宅居民對室內(nèi)環(huán)境不是很滿意。通過對典型建筑夏季的測試發(fā)現(xiàn)：典型建筑夏季屋頂外表面溫度升降幅度最大，最高時能達(dá)到60℃以上，西墻外表面溫度最高值達(dá)到40℃以上，西外窗玻璃的溫度可達(dá)60度以上。測試房間室內(nèi)各表面溫度由大到小依次為屋頂內(nèi)表面＞西墻內(nèi)表面＞東墻內(nèi)表面＞南墻內(nèi)表面＞

6、室內(nèi)溫度。2012年武漢市建筑節(jié)能辦資助項目圖1武漢市不同年代居住建筑面積統(tǒng)計5.居住建筑改造面臨的問題武漢市既有居住建筑中，不節(jié)能居住建筑占了絕大多數(shù)，若整體改造，不僅規(guī)模、投資巨大，且居住建筑的設(shè)計使用年限一般為50年，從改造經(jīng)濟(jì)效益角度而言，在建筑全壽命周期內(nèi)能否完成改造成本的回收也是應(yīng)重點考慮的因素。其次居民對住宅節(jié)能改造不了解，一部分居民對節(jié)能改造是持支持態(tài)度的，只是對改造費用的負(fù)擔(dān)方存在疑慮，也有相當(dāng)一部分居民對既有住宅節(jié)能

7、改造持反對意見。2既有居住建筑節(jié)能診斷根據(jù)所調(diào)研的信息，既有居住建筑面臨改造的內(nèi)容有建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)、用能設(shè)備及室外環(huán)境。圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括外窗、遮陽、外墻、屋面以及架空樓板等；建筑物用能設(shè)備包括空調(diào)供暖設(shè)備（或空調(diào)供暖系統(tǒng)）、照明系統(tǒng)以及熱水系統(tǒng)等；室外環(huán)境主要指小區(qū)的生態(tài)環(huán)境。居住建筑的空調(diào)供暖能耗與圍護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)供暖系統(tǒng)（或設(shè)備）有關(guān)，建筑物的用能系統(tǒng)選擇主要取決于用戶，因此，論文主要討論圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的技術(shù)方案與經(jīng)濟(jì)性。其方法是選取典

8、型案例，采用模擬法，結(jié)合建筑實際狀態(tài)，診斷居住建筑的節(jié)能潛力，探討既有居住建筑改造方案。2.2典型住宅模型典型住宅模型1.住宅模型基本信息圖2是武漢某小區(qū)住宅樓的標(biāo)準(zhǔn)層。該棟建筑有3單元，第一層為架空層，層高3m，2～8層為居住部分，層高2.9m。住宅朝向為南偏西22○，體形系數(shù)0.31，窗墻比東、西向為0.017，南向為0.33，北向為0.20，總建筑面積8104㎡，其中空調(diào)采暖面積4311.48㎡。該住宅功能包括臥室、客廳、廚房、樓

9、梯間、衛(wèi)生間等。每戶面積108㎡，三室一廳。2.模擬參數(shù)設(shè)置模擬軟件采用清華大學(xué)研發(fā)DesTh。不節(jié)能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置依據(jù)表2，節(jié)能建筑的參數(shù)設(shè)置分別依據(jù)《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ1342010[2]、《低能耗居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DB42T5592013[3]?？照{(diào)房間室內(nèi)溫度，冬季18oC夏季為26oC；室內(nèi)照明得熱按每平方米每天0.0141KWh取值其他室內(nèi)設(shè)備得熱、人員得熱的平均強(qiáng)度為4.3W㎡；⑤不節(jié)能建筑

10、的換氣次數(shù)為1.6次h1，節(jié)能建筑的換氣參數(shù)為1.0次h1；采用間歇空調(diào)供暖模式，即空調(diào)采暖日運行時間與室內(nèi)人員同步；采暖期為12月1日至次年3月1日，空調(diào)期為5月15日至9月12日[4]。3.圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造效果（1）外墻保溫隔熱改造。在空調(diào)、供暖能效比不變的條件下，外墻保溫與空調(diào)供暖能耗的關(guān)系如圖2所示。從圖2中可知，當(dāng)建筑外墻傳熱系數(shù)K值由2.35降到0.5W(㎡K)時，全年的節(jié)能率為2.47%～13.29%，其中制冷季節(jié)能率0.

11、81%～3.57%，供暖季節(jié)能率3.86%～21.44%。外墻隔熱與空調(diào)供暖能耗的關(guān)系見圖3。從圖3中可知，當(dāng)外墻外表面太陽輻射吸收系數(shù)ρ值從0.98（光學(xué)鏡面黑色涂料飾面）變化到0.2（白色噴漆飾面）時，空調(diào)供暖的節(jié)能率為1.43%～2.35%，其中夏季制冷節(jié)能率隨著外墻外表面的太陽輻射吸收系數(shù)的減小而不斷增加，供暖季節(jié)能率則是隨ρ值的減小而不斷降低。外墻隔熱性能的改造對建筑夏季制冷的能耗影響效果比較顯著，建筑節(jié)能率最高可達(dá)10.63

12、%；總體來說，建筑的節(jié)能率是隨著太陽輻射吸收系數(shù)的減小而逐漸增加的，當(dāng)太陽輻射吸收系數(shù)由0.7（水泥砂漿飾面）減小到0.2時，建筑全年的空調(diào)供暖節(jié)能率從0.23%增長到2.35%。（2）屋面保溫隔熱改造。屋面保溫隔熱與建筑能耗的關(guān)系分別見圖4、圖5。當(dāng)屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K值從2.0降到0.3W(㎡K)時，建筑全年的空調(diào)供暖節(jié)能率為0.82%～3.34%，其中制冷空調(diào)季節(jié)能率為0.62%～2.48%，供暖季節(jié)能率為0.98%～4.06%。由于該