基于PKPM模型的既有居住建筑節能改造應用

高利瓊

(太原市熱力公司，山西太原 030001)

基于PKPM模型的既有居住建筑節能改造應用

高利瓊

(太原市熱力公司，山西太原 030001)

通過節能改造實際工程案例，闡述了既有居住建筑節能改造的重要性，給出了既有居住建筑節能改造的重點部位，并利用PKPM軟件建立了模型，根據保溫材料實測值設置邊界條件，計算出了某建筑改造后的節能效果，為既有居住建筑節能改造工作提供參考。

既有居住建筑，節能改造，PKPM模型，能效分析

0 引言

在我國的能耗組成中，建筑能耗、工業能耗以及交通能耗是三個能耗大戶，其中建筑能耗占到了總的消費能耗的27.8%，并逐漸呈上升趨勢。而在建筑能耗中，民用非節能建筑總量大且能耗高，具有較大的節能潛力。

目前，太原市新建、擴建的民用建筑已全面執行建筑節能設計標準，而原有的既有居住建筑外圍護結構沒有任何的保溫措施，并且開窗面積大，氣密性差，設備及系統效率低下，造成能耗極大的同時還達不到標準規定的最低熱舒適性要求，這已經遠遠不能滿足社會、經濟以及生態環境可持續發展的要求。在能源日益短缺的今天，對既有非節能居住建筑進行節能改造將大有可為。本文以太原市1棟居住建筑為例，詳細的分析了節能改造前后能耗的變化。

1 項目概況

本工程位于太原市杏花嶺區，該住宅樓共計五個單元，為一梯兩戶，地下1層，地上5層，其中地下室層高2.200 m，1層～5層層高均為3.000 m，室內外高差0.550 m，總建筑高度為15.550 m，平屋面。地下建筑面積968.88 m2，地上建筑面積5 122.56 m2，總建筑面積6 091.44 m2，外墻形式為清水磚墻，結構形式為磚混結構。建筑設計使用年限為50年，抗震設防烈度為8度。

2 改造前建筑概況

改造前建筑為清水磚墻，墻體保溫形式為自保溫，有結露霉變的情況發生;外窗密封條脫落嚴重，有結霜現象發生;原有屋面無保溫，夏熱冬冷，有結露現象;冬季室內溫度16℃～18℃，住戶不太滿意;首層地面溫度偏低，有結露隱患。熱源為集中供熱，無任何調節裝置;室外管道局部銹蝕，管道保溫有一定破損;樓棟熱力入口未設平衡裝置，無水力調節設施;戶內采暖管道為單管系統，管路有輕微腐蝕;室內采暖系統末端為鑄鐵采暖散熱器，有輕微腐蝕，散熱器無調節裝置。對冬季室內熱環境進行調查可知:冬季室內溫度在14℃～16℃之間，未達到采暖要求;相對濕度在45%左右，輕微干燥，相對濕度略低;外墻內表面溫度為7℃～10℃，有結露隱患;外窗內表面溫度為5℃～7℃，有結露、結霜隱患;屋頂內表面溫度為7℃～12℃，有結露隱患;非采暖房間隔墻內表面溫度為8℃～11℃，首層地面溫度為6℃～9℃，局部有結露隱患。

樓棟主要熱橋部位為外墻外掛空調外機支架處、電線電纜支架處、外窗護欄固定螺栓處、屋面太陽能與屋面結構層固定螺栓處。上述熱橋部位未經任何保溫隔熱處理，冬季時造成室內結露、結霜現象。對樓棟整體熱工性能影響較大。該項目圍護結構及熱源具體情況、熱工缺陷和體形系數、窗墻情況比如表1～表3所示。

表1 圍護結構及熱源現狀

表2 樓棟熱工缺陷表

表3 體形系數、窗墻比

3 改造方案

根據調研結果及熱工缺陷診斷可知，該項目圍護結構熱工大部分都存在較大缺陷，節能改造應圍繞各個圍護結構進行，考慮到樓梯間等部位施工存在較大困難，因此樓梯間部位不進行改造，因而本次節能改造涉及到的圍護結構包含屋面、外墻、外窗、地下室頂板等部位，熱源部分的改造涉及到熱源、管網及室內等部位。具體改造方案如表4所示。

表4 改造方案

4 改造前后能耗計算分析

由于目前熱計量數據采集不完善，無法利用實測值進行能耗分析，現用計算機軟件模擬的方法確定改造前后的采暖能耗。經過對比分析選用PKPM能效測評軟件，該項目進行建模以及工程設置，計算出改造前后的耗熱量指標。經過軟件分析計算，得出圍護結構面積計算表如表5所示，得出圍護結構傳熱量計算表如表6，表7所示，建筑實體圖及模型圖如圖1，圖2所示。

表5 圍護結構面積計算表

圖1 建筑實體圖

圖2 建筑模型圖

為便于同等氣象條件下節能量評價，軟件模擬數據基于相同的氣象參數分析。根據軟件分析計算，得出改造前后項目的耗熱量指標為53.23 W/m2及19.83 W/m2，則根據公式可得出如下計算結果:

1)改造前采暖能耗qc前。

qc前=24×采暖期天數×建筑物耗熱量指標×改造面積/(標準煤熱值×室外管網輸送效率×鍋爐運行效率)=24×150× 53.23×6 091.44/(8 140×0.85×0.55)=306.74 tce。

表6 改造前圍護結構傳熱量計算表

表7 改造后圍護結構傳熱量計算表

2)改造后采暖能耗qc后。

qc后=24×采暖期天數×建筑物耗熱量指標×改造面積/(標準煤熱值×室外管網輸送效率×鍋爐運行效率)=24×150× 19.83×6 091.44/(8 140×0.85×0.55)=114.27 tce。

3)節能量計算。

其中，標準煤熱值取為8 140 W·h/kg;室外管網輸送效率取為0.85;鍋爐運行效率取為0.55;§1為供熱計量收費價格系數，根據固定熱價收費比例，取為1;§2為熱環境修正系數，根據用戶滿意度調查結果，取為1.1;§3為氣象修正系數，根據氣象局統計資料，取為1。

5 結語

本文經過調研、總結及實際計算，得出如下結論:

1)既有居住建筑節能改造圍護結構部分應主要圍繞屋面、外墻、外窗地下室頂板等部位進行。經過實際計算可知，僅僅改變圍護結構的做法，改造后節能量達到了節能65%的標準，如果熱源及管網再進行改造，節能量將有意想不到的結果。

2)經過改造，居民室內熱舒適性得到了很大的改善，提高了生活質量。據調查，改造后居民冬季室溫可提高4℃～5℃，夏季可降低2℃～3℃。

3)對既有居住建筑進行節能改造不僅可以改善民生，還能節約能耗，同時減少了污染。如果對所有的既有居住建筑進行節能改造，由此將會帶來極大的社會及環境效益。

on application of architectural energy-saving and reconstruction of existing residential buildings based on PKPM model

Gao Liqiong
(Taiyuan Thermal Power Company，Taiyuan 030001，China)

Combining with the energy-saving and reconstruction engineering cases，the paper illustrates the importance of the energy-saving and reconstruction of existing residential buildings，establishes the model by adopting PKPM model，and calculates the energy-saving effect after the reconstruction according to the allocation of the boundary conditions for the architectural energy-saving reconstruction，so as to provide some reference for the architectural energy-saving reconstruction.

existing residential building，energy-saving reconstruction，PKPM model，energy-efficiency analysis

TU201.5

:A

1009-6825(2016)36-0195-03

2016-10-18

高利瓊(1980-)，女，工程師