伍景

摘 要 能源系統(tǒng)效率太低、能源總體利用率不高已成為制約中國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的主要障礙。建筑能耗是社會(huì)的主要能耗，積極進(jìn)行建筑節(jié)能刻不容緩。既有建筑大多存在建筑能耗大、用能效率低的情況，節(jié)能改造潛力巨大。本文從圍護(hù)結(jié)構(gòu)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、空調(diào)采暖系統(tǒng)和可再生能源利用出發(fā)，詳細(xì)介紹了適用于既有建筑節(jié)能改造的相關(guān)技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】既有建筑；建筑節(jié)能；節(jié)能技術(shù)

改革開發(fā)以來，中國經(jīng)濟(jì)在保持穩(wěn)定高速增長的同時(shí)各種能耗也呈現(xiàn)高速增長的態(tài)勢。能源系統(tǒng)效率太低、能源總體利用率不高已成為制約中國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的主要障礙。“節(jié)能減排、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”是我國政府結(jié)合我國國情和現(xiàn)代化建設(shè)實(shí)踐做出的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略決策。其中，建筑能耗已成為社會(huì)主要能耗之一，我國既有建筑面積已超過450億平方米，僅有不足1%采取了節(jié)能措施；此外，每年我國有新建房屋大約20億平方米，其中95%都是高能耗建筑，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。隨著建筑領(lǐng)域投資的持續(xù)攀升、建筑總量的大量增加以及人們對建筑室內(nèi)熱環(huán)境舒適度的要求逐漸增加，建筑能耗占總能耗的比重還會(huì)加大，積極進(jìn)行建筑節(jié)能工作刻不容緩。由于既有建筑面積中高能耗建筑占比重，因此對于既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造十分必要。

為解決既有建筑高能耗的問題，本文對適用的節(jié)能改造技術(shù)進(jìn)行了介紹，節(jié)能改造不僅涉及到外墻、門窗、屋頂、陽臺(tái)等建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，還涉及到空調(diào)、照明、采暖系統(tǒng)及其運(yùn)行管理等其他方面。在節(jié)能技術(shù)選擇時(shí)應(yīng)因地制宜，從地理環(huán)境、建筑特點(diǎn)、能耗特點(diǎn)、設(shè)計(jì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)境價(jià)值方面出發(fā)，充分考慮，選擇合適的節(jié)能改造技術(shù)。

1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造

既有建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)多數(shù)存在保溫標(biāo)準(zhǔn)低、隔熱效果差的問題，對其進(jìn)行節(jié)能改造能有效的減少能源浪費(fèi)，包括外墻節(jié)能改造、外窗節(jié)能改造、屋面節(jié)能改造和遮陽設(shè)計(jì)等。

1.1 外墻節(jié)能改造

外墻是建筑物的外圍護(hù)構(gòu)件，是建筑物室外與室內(nèi)的分隔屏障，通過外墻傳熱所造成的能耗損失約占建筑外圍護(hù)構(gòu)件總能耗損失的一半左右，外墻的熱工性能好壞決定了室內(nèi)的舒適程度。外墻保溫改造后既可以在冬季防止室內(nèi)熱量的散失，又可以在夏季起到隔熱的作用。外墻節(jié)能措施的重點(diǎn)在降低傳熱系數(shù)增加其熱阻，提升其保溫性能，包括外墻外保溫和外墻內(nèi)保溫兩種方式。外墻內(nèi)保溫由于會(huì)占據(jù)一定的建筑使用面積，同時(shí)會(huì)破壞墻面原有裝飾故應(yīng)用較少。外墻外保溫僅在建筑外表面涂抹反射隔熱涂料而不改變原有圍護(hù)砌體，具有保溫、隔熱、防火、阻燃功能，是最佳的改造措施。其中，保溫層常用的材料包括以聚苯乙烯、聚氨酯為代表的發(fā)泡保溫類，以膠粉聚苯顆粒、?；⒅闉榇淼谋貪{料類，以膨脹聚苯板為代表的保溫板類，以半硬質(zhì)巖棉板為代表的礦物保溫類材料。此外，墻面覆蓋綠色植物也能起到一定的節(jié)能作用。

1.2 外窗節(jié)能改造

外窗是建筑物同外界進(jìn)行熱交換最頻繁的部位，是整個(gè)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱工性能最薄弱的環(huán)節(jié)。絕大部分既有建筑在設(shè)計(jì)過程中為了追求通透的立面效果和景觀視野，采用大面積的窗戶，較少考慮到節(jié)能要求。外窗改造一般是從采用新型材料增大熱阻和改變外窗結(jié)構(gòu)提高氣密性、減少滲透量兩個(gè)方向入手。當(dāng)原窗還能使用時(shí)，可對原窗進(jìn)行改造，形成中空或雙層實(shí)現(xiàn)保溫效果；也可在原窗上加密封條，提高氣密性。當(dāng)原窗整體熱工性能較差無法達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可安裝節(jié)能型窗。窗框材料采用導(dǎo)熱系數(shù)較小的框料，包括鋁合金斷熱型材、鋁木復(fù)合型材及鋼塑整體擠出型材等；玻璃選擇吸熱玻璃、鍍膜玻璃或復(fù)合玻璃。

1.3 屋面節(jié)能改造

屋面的作用是防水、隔熱和保溫。對于建筑頂層來說，是比例最大的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。如果屋面的保溫隔熱性能太差，對頂層室內(nèi)熱環(huán)境和建筑能耗的影響還是比較嚴(yán)重的。屋頂?shù)墓?jié)能措施包括保溫屋面、平改坡、種植屋面、蓄水屋面及通風(fēng)屋頂。保溫屋面在改造時(shí)盡量選用重量輕、力學(xué)性能好、傳熱系數(shù)小的材料，一般通過加厚保溫層，或選擇傳熱系數(shù)小的加氣混凝土屋面、擠壓型聚苯板、水泥珍珠巖屋面或在屋面板內(nèi)側(cè)貼鋁箔等方式來改善屋頂?shù)谋馗魺嵝阅?。?dāng)原有屋面有保溫層，但保溫性能較差時(shí)，可進(jìn)行平改坡工程，同時(shí)還可以把屋面做成屋頂檐口與屋脊通風(fēng)或老虎窗通風(fēng)，達(dá)到通風(fēng)散熱效果。屋面節(jié)能改造還有個(gè)有效措施就是種植屋面，通過屋頂綠化提高屋面隔熱性能，常用于夏熱冬暖地區(qū)。蓄水屋面是在屋頂制成蓄水池，通過水的蒸發(fā)和隔熱作用，起到阻隔夏季日曬從屋面向室內(nèi)傳遞的目的。通風(fēng)屋頂是在屋頂上設(shè)置通風(fēng)間層，利用流動(dòng)的空氣帶走熱量起到隔熱作用。

1.4 遮陽設(shè)計(jì)

遮陽設(shè)計(jì)可分為室內(nèi)遮陽和室外遮陽。室內(nèi)遮陽多使用鍍膜窗簾，但對通風(fēng)和采光會(huì)有較大影響。室外遮陽是較好的一種隔熱方式，夏季通過將能量阻擋室外實(shí)現(xiàn)降低室內(nèi)制冷能耗的目的。

2 照明系統(tǒng)節(jié)能改造

照明系統(tǒng)節(jié)能改造應(yīng)從提高系統(tǒng)總效率、照明方式、自然光利用以及維護(hù)管理等方面綜合考慮，在滿足工程照度基礎(chǔ)上，通過更換節(jié)能燈具、安裝智能照明控制系統(tǒng)、自然采光等措施來實(shí)現(xiàn)最大化的照明節(jié)能，涉及的區(qū)域包括公共路燈和景觀照明、樓道照明、辦公建筑照明和地下停車庫照明等。

2.1 充分利用自然光源

自然光是人類視覺工作中最舒適、最健康的環(huán)境。充分利用自然光可減少約20%的照明用電。開窗采光、減少遮擋是最直接引入自然光的方式。但是由于建設(shè)用地的日益緊張和建筑功能的日趨復(fù)雜，建筑尤其是辦公建筑體量越來越大，依靠傳統(tǒng)手段已無法實(shí)現(xiàn)自然采光，可利用光的反射、折射或衍射等特性，將自然光引入并傳輸?shù)叫枰牡胤?，包括?dǎo)光管、光纖纖維法、采光擱板、導(dǎo)光棱鏡窗等。

2.2 選用綠色節(jié)能照明器具

在滿足照明質(zhì)量的前提下，盡可能選擇高效光源，包括鹵素?zé)?、高光通量的高效熒光燈、?jié)能燈、LED燈等。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷加大，節(jié)能燈具的成本逐步降低，已成為公共照明及家庭裝修的第一選擇。此外，鎮(zhèn)流器也是一個(gè)非常重要的光源配件，在節(jié)能改造時(shí)應(yīng)合理選用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器替代普通型電感鎮(zhèn)流器。

2.3 優(yōu)化布燈方式

合理的布燈方式也能起到節(jié)能降耗的目的。以大空間辦公室為例，應(yīng)盡量采用局部照明，減少開燈時(shí)間，在滿足長期辦公區(qū)域照度要求的前提下，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整在辦公室中走道、打印區(qū)等非長期停留區(qū)域的照度，以達(dá)到節(jié)能照明的目的。

2.4 合理選用照明控制方式

公共路燈及景觀等公共照明可采用按預(yù)設(shè)時(shí)間段使用定時(shí)開關(guān)可編程控制方式進(jìn)行分路控制；住宅建筑樓道照明可采用聲光控延時(shí)開關(guān)或紅外光控延時(shí)開關(guān)進(jìn)行延時(shí)控制；地下停車場照明節(jié)能可依據(jù)“潮汐現(xiàn)象”，選用感應(yīng)式LED燈管進(jìn)行節(jié)能改造，沒車沒人時(shí)燈管處于休眠微亮狀態(tài)，有車有人時(shí)燈管被觸發(fā)達(dá)到全亮狀態(tài)；辦公樓宇可通過智能照明控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)合理的能源自動(dòng)化管理。

3 舊設(shè)施設(shè)備節(jié)能改造

舊設(shè)備節(jié)能改造主要針對布置之初未將節(jié)能指標(biāo)考慮進(jìn)去，或長期使用后已不滿足使用要求、造成較大能源浪費(fèi)的老舊設(shè)備。這樣的設(shè)備種類繁多，廣泛分布于既有建筑內(nèi)，包括給排水、空調(diào)、采暖系統(tǒng)等。

3.1 給排水系統(tǒng)節(jié)能改造

給排水系統(tǒng)能耗占建筑能耗相當(dāng)大的比例，僅生活熱水一項(xiàng)就占建筑能耗的10%～30%。若能在滿足合理舒適要求的前提下，優(yōu)化給排水系統(tǒng)、充分利用可回收能源及管網(wǎng)余壓和使用節(jié)水型衛(wèi)生器具，可有效節(jié)約能量50%左右。

3.1.1 更換節(jié)水龍頭和節(jié)水型衛(wèi)生器

既有建筑的衛(wèi)生器具和配水器具多為普通型器具，沒有流量、大小選擇，總體流量偏大，造成水資源浪費(fèi)，應(yīng)大力推廣使用節(jié)水型衛(wèi)生器具和配水器材。

3.1.2 推廣真空節(jié)水技術(shù)

利用真空技術(shù)依靠真空負(fù)壓產(chǎn)生的高速氣水混合物，快速將潔具內(nèi)的污水、污物沖洗干凈，達(dá)到節(jié)約用水的效果，用于辦公建筑中節(jié)水率高達(dá)70%。

3.1.3 消除無效冷水的浪費(fèi)

大部分集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)在熱水裝置開啟后，需放掉部分冷水之后才能正常使用。應(yīng)盡可能選用支管或立管循環(huán)方式，減小乃至消除無效冷水的浪費(fèi)。

3.1.4 合理利用市政管網(wǎng)余壓，減少二次加壓能耗

采用分區(qū)供水方式，當(dāng)市政管網(wǎng)壓力能保證0.3Mpa時(shí)，五層及以下樓層直接采用市政管網(wǎng)供水，五層以上采用無負(fù)壓變頻設(shè)備供水。高層建筑可在配水點(diǎn)前安裝節(jié)流孔板、減壓閥來避免水壓過高、水量浪費(fèi)。

3.1.5 給排水控制系統(tǒng)改造

通過給排水控制系統(tǒng)監(jiān)視泵的運(yùn)行狀態(tài)、水箱水池的水位和給水系統(tǒng)壓力，根據(jù)水位及壓力狀態(tài)啟停相應(yīng)的水泵，自動(dòng)切換備用水泵，實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制運(yùn)行。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造

空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能與日常使用習(xí)慣密不可分，在滿足健康的情況下，夏季制冷應(yīng)盡量升高，冬季取暖應(yīng)盡量取低，離開建筑時(shí)及時(shí)關(guān)閉空調(diào)設(shè)備，季節(jié)交換期間充分利用自然通風(fēng)節(jié)能。住宅建筑主要采取的是家用空調(diào)分戶取暖或制冷，應(yīng)提倡安裝變頻節(jié)能空調(diào)；辦公樓宇多為中央空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)能包括大溫差空調(diào)，采用變風(fēng)量、變水量空調(diào)系統(tǒng)、蓄冷系統(tǒng)以及通過計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等。

3.2.1 大溫差空調(diào)

大溫差空調(diào)主要是指空調(diào)送風(fēng)溫差比常規(guī)空調(diào)設(shè)計(jì)溫差大的空調(diào)系統(tǒng)，減少了系統(tǒng)流量，節(jié)約了能源輸送動(dòng)力以及管道材料，適用于水泵揚(yáng)程較高的高層建筑物。

3.2.2 變風(fēng)量、變水量空調(diào)系統(tǒng)

隨著自控技術(shù)的發(fā)展，變風(fēng)、變水量空調(diào)可通過改變風(fēng)、水量來適應(yīng)負(fù)荷的變化達(dá)到熱量平衡，減少了裝機(jī)容量，節(jié)約了風(fēng)機(jī)和水泵的運(yùn)行能耗。

3.2.3 蓄冷空調(diào)系統(tǒng)

蓄冷空調(diào)避開用電高峰，利用夜間富余電力制冰和低溫水蓄冷，然后在用電高峰時(shí)段融冰和取用低溫水制冷。

3.2.4 利用自控及計(jì)算機(jī)技術(shù)來降低空調(diào)的能耗

通過對空氣處理設(shè)備、冷源熱源進(jìn)行控制，使其實(shí)際輸出量與實(shí)際負(fù)荷相適應(yīng)實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的功能。

3.3 采暖系統(tǒng)改造

我國北方地區(qū)冬季供暖的主要方式是集中供熱，通過對既有建筑供暖系統(tǒng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有供暖系統(tǒng)存在水力和熱力失調(diào)、無效供暖多、循環(huán)水泵控制方式不合理、缺乏對多臺(tái)鍋爐運(yùn)行的整體綜合控制以及對整個(gè)供暖系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控等諸多弊端，且鍋爐管理較為粗放，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，運(yùn)行成本常年居高不下。

3.3.1 鍋爐房的節(jié)能改造

增設(shè)循環(huán)水泵變頻調(diào)速裝置，提高鍋爐運(yùn)行效率；加裝氣候補(bǔ)償器，依據(jù)室外環(huán)境溫度變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，達(dá)到節(jié)能、舒適的目的；對頻繁啟停的鍋爐，增大鍋爐循環(huán)水流量至設(shè)計(jì)流量，改變鍋爐的啟?？刂品秶?。

3.3.2 管網(wǎng)環(huán)節(jié)的節(jié)能改造

在管網(wǎng)末端安裝平衡閥調(diào)節(jié)熱力平衡，降低建筑物之間的不均勻熱損失；定期檢修管段，清楚管網(wǎng)堵塞情況；對漏水嚴(yán)重的管段進(jìn)行全面檢修，個(gè)別保溫材料老化嚴(yán)重管段更換新管；降低管網(wǎng)熱損失。

3.3.3 建筑物環(huán)節(jié)的節(jié)能改造

調(diào)節(jié)管網(wǎng)平衡，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶室溫的檢測；針對具體情況，設(shè)置合理鍋爐開啟時(shí)間和開啟臺(tái)數(shù)，改善過量供熱的問題；重新制定鍋爐出力的運(yùn)行調(diào)節(jié)策略；完善管理機(jī)制，降低開窗通風(fēng)熱損失。

近年我國多地遭遇了嚴(yán)重的霧霾天氣，研究表明PM2.5污染15%～18%來源于燃煤。2013年出臺(tái)了“國家大氣污染防治規(guī)劃”，擬對能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，北京制定了至2020年的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略，以“煤改氣”的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整最為突出，節(jié)能效果顯著。

4 可再生能源的利用

傳統(tǒng)化石能源始終是有限的，節(jié)能降耗的一大重點(diǎn)就是提高可再生能源的利用效率，包括太陽能、地源熱能、雨水回收和中水回用。

4.1 太陽能的利用

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，也是目前技術(shù)最成熟、運(yùn)用推廣最廣泛的一種可再生能源。但由于太陽能是一種低密度間斷性能源，采集受氣候、晝夜的影響，只能作為輔助手段使用，主要利用途徑是太陽能采暖通風(fēng)系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)和太陽能光電系統(tǒng)等。

4.2 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

地源熱泵是一種在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都具有較大優(yōu)勢的解決供熱和空調(diào)的替代方式。該技術(shù)利用地下淺層地?zé)豳Y源實(shí)現(xiàn)供熱和制冷的高效環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)，過輸入少量的高品位能源，如電能，將能量從低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移至高溫?zé)嵩?。該技術(shù)對周圍環(huán)境無污染、無排放；無外掛機(jī)，不產(chǎn)生熱島效應(yīng)；沒有噪音；不破壞地下水資源；使用壽命長；可實(shí)現(xiàn)冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活熱水。

4.3 雨水回收系統(tǒng)

在城市用水當(dāng)中，綠化、種植、洗車、旱地除塵、沖廁、消防等所占比例越來越大，然而這些用水系統(tǒng)對水質(zhì)要求不高，合理利用雨水收集回用系統(tǒng)是有效緩解城市供水壓力的一大途徑。雨水回收是指通過雨水收集設(shè)備收集降雨，經(jīng)過初期棄流排泥，然后再由過濾消毒設(shè)備進(jìn)一步進(jìn)行水處理，使其達(dá)到雜用水規(guī)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，最后由供水設(shè)備將水供至用水點(diǎn)使用。常用的雨水回收利用包括屋頂花園雨水回收利用系統(tǒng)、屋面雨水積蓄利用系統(tǒng)和地面雨水回收利用系統(tǒng)。

4.4 中水回用

中水回用技術(shù)是指將小區(qū)居民生活廢〔污〕水（沐浴、廚房、廁所、盥洗、洗衣）集中回收并按一定標(biāo)準(zhǔn)處理后，再回用于小區(qū)的道路沖洗、家庭坐便器沖洗、綠化澆灌等，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水的目的。

5 其它節(jié)能改造

5.1 空間區(qū)劃節(jié)能設(shè)計(jì)

合理的建筑平面布局不僅能在使用上帶來極大的方便，也能有效的提高室內(nèi)的熱舒適度，利于建筑的節(jié)能。以辦公樓宇為例，不同使用功能的房間對其室內(nèi)熱環(huán)境的要求不同，辦公空間應(yīng)集中布置，并置于熱環(huán)境舒適度較高的區(qū)域。此外，在辦公室與室外空間可以設(shè)置“溫度阻尼區(qū)”，減少建筑的滲透熱損失。

5.2 能源管理系統(tǒng)

有條件的情況下可以對建筑物內(nèi)所有機(jī)電設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控和整體控制，即采用能源管理系統(tǒng)不斷優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)作模式，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。能源管理系統(tǒng)可以涉及熱水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、自來水給水系統(tǒng)、中央空調(diào)水系統(tǒng)及熱水供水系統(tǒng)。

6 結(jié)束語

既有建筑節(jié)能工作十分重要，通過采用新型的節(jié)能材料和節(jié)能系統(tǒng)，可以顯著改善既有建筑的能耗。本文總結(jié)了既有建筑節(jié)能改造的技術(shù)措施，主要包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造、照明系統(tǒng)改造、采暖空調(diào)系統(tǒng)改造、給排水系統(tǒng)改造和可再生能源利用等，具體采取何種措施需充分考慮既有建筑所處地的氣候特點(diǎn)、建筑現(xiàn)狀等因素，因地制宜的確定出最安全、最方便、最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保的節(jié)能改造方法。

參考文獻(xiàn)

[1]余張妮.中國建筑能耗現(xiàn)狀及節(jié)能途徑[J].中外企業(yè)家，2015（06）：111-113.

[2]掌軒，王麗穎.采暖地區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造設(shè)計(jì)[J].低溫建筑技術(shù)，2016，38（04）：34-36.

[3]楊愷博，楊亦貴.既有建筑節(jié)能改造技術(shù)的方法研究[J].建筑與文化，2016（04）：144-145.

[4]鄭靈杰.淺談住宅小區(qū)建設(shè)中的照明節(jié)能措施[J].福建建筑，2012（07）：112-114.

[5]張偉強(qiáng)，姜玲.淺述感應(yīng)式LED燈管在地下停車場照明節(jié)能的應(yīng)用[J].科技信息，2016（10）：113.

[6]徐濤陸，超平，王軼虹.建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施分析[J].機(jī)電信息，2016（16）：71-72.

[7]關(guān)欣，聶海亮，宋立麗.北京煤改氣問題分析[J].區(qū)域供熱，2015（06）：22-25.

[8]周洪濤，李歡哥.寒地既有居住建筑太陽能應(yīng)用節(jié)能改造研究[J].中國建材科技，2016（01）：16-17.

[9]胡綱國.雨水收集回用系統(tǒng)在營房工程的應(yīng)用研究[J].中國建設(shè)信息，2012（07）：72-73.

作者單位

后勤工程學(xué)院 重慶市 400041