基于价值工程的既有建筑节能改造研究

摘要：本研究选取某校主楼，从提高该办公楼的舒适度，节约能源的角度出发，并以价值工程为最终理念对改造方案进行比选。利用既有建筑改造前评价软件（CASE TOOL）对某高校办公楼的现有能耗状况进行了综合分析，并提出建筑改造的必要性，通过分析结果提出以舒适、环保、经济为原则的改造方案并给出具体实施方法，对各方案经济性进行评估后确定最终改造方案。

关键词：节能减排；CASE TOOL；围护结构；价值工程

中图分类号： TU201.5 文献标识码： A 文章编号：

1引言

随着我国经济的发展，人民生活水平日益提高，建筑能耗数量不断上升。据统计我国建筑能耗占社会的总能耗的25.5%，并将继续增加。其中北方建筑冬季采暖为主要的一部分。

近年来我国对于新建建筑的设计施工都已提出严格的相关节能规范要求，因此对既有建筑的节能改造是建设节约型社会的重要步骤之一，本文通过对某大学一栋既有办公楼的节能改造实例，提出了一种行之有效的建筑改造规划及分析方法：首先采用既有建筑改造前评价软件（CASE TOOL）对既有建筑节能改造的必要性进行评估；其次，针对评价结果提出相应的改造方案；最后，将各评价方案进行技术经济分析，论证方案的可行性及其经济效益。

2工程概况

该工程共有十二层，分为两段，一段为南侧一到十二层主体结构，二段为北侧一到四层裙楼部分。从2009年1月12日至2009年1月22日8天，对该办公楼阶梯教室109全天早中2次温度统计调查，发现这八天时间该办公楼中午12：30平均温度约为10.4度，早8点平均温度约为6.2度。与人体皮肤20度的正常舒适度要求相差甚远。从节能和舒适度两方面考虑，该办公楼节能改造势在必行。

3节能性评估

对于该办公楼改造是通过CASE TOOL软件对节能方面改造必要性进行评估。软件设计过程中采用超级决策软件SD确定各因素权重，对建筑结构、室内环境、规划、人文、节能等方面进行了综合分析并给出分值。评级标准拟定为：（1）急需改造（0≤n≤30分）；（2）需要改造（30＜n≤60分）；（3）不需要改造（60＜n≤100分）。

经过调查，该建筑未采用任何一种软件中所涉及到的节能技术，所以在技术节能方面远远没有达到要求。根据对实例建筑的综合评价，经CASE TOOL计算，得出了如下结果。

表3-1该办公楼评价结果

由评估结果可以看出：该结构安全性、室内环境舒适性、建筑规划及人文价值均满足要求，不需要进行改造；节能措施较少，结构运营能耗大，需要进行节能改造。根据评估过程中的具体指标，将改造内容确定为围护结构的保温改造，即门窗及外墙屋顶的保温改造。

4针对该办公楼现有状况的节能改造方案

4.1该办公楼部分围护结构改造前后能耗模拟对比分析

方案设计过程中采用了PKPM节能设计软件对该办公楼维护结构改造前后的能耗进行了模拟。

模拟过程做如下假定：

（1）主楼正门上方2—10层有部分玻璃幕墙简化为装饰材料，并将其略去，按照正常墙体和窗户导入模型。（2）由于层间都为采暖间，对能耗影响很小，故模型采用底部四层合并为两层。（3）采暖日内室内温度为20℃。

4.1.1围护结构的改造方案及分析

围护结构改造方案一：仅对屋面和墙体墙体改造。

对于外墙围护结构改造主要是在原有墙体添加了60厚EPS保温板，对于瓷砖贴面等饰面层，未列入墙体。对于屋面改造主要是在原有屋面的基础上，添加了60厚EPS保温板。

模拟结果显示：相对于改造之前的模拟结果，其采暖负荷与热指标值明显降低。

围护结构改造方案二：整体围护结构均进行改造

对外窗围护结构进行改造模拟的时候，所有窗户安装目前建材市场较先进的塑钢窗户，传热系数为2.33 W/m2。墙体及屋顶的改造后参数均与方案一相同。

模拟结果显示：相对于改造之前的模拟结果，其采暖负荷与热指标值明显降低，且相对于仅改造屋顶和墙体的的方案也有明显降低。

表4-1各方案改造后保温性能变化比较

围护结构改造总结分析

1、通过对该工程的围护结构改造前后进行系统模拟，结果显示：仅对屋面和墙体进行节能改造，热指标明显降低24.57 W/m2.，节能效果有了明显提高，一个采暖季可节煤约173吨。

2、在此基础上，再通过对窗户进行节能改造，结果显示：热指标再次明显降低24.75 W/m2，相比改造前降低了49.32 W/m2，节能效果有了明显提高，一个采暖季可节煤约420吨。

5 改造方案技术经济性分析

5.1思源楼门窗的节能改造

5.1.1年均节约资金计算

定义，年节约总能耗为H=126Q×10-3（H单位为千瓦时）。标准煤发热量为7000千卡/ kg，即标准煤发热量为8.14千瓦时/kg。故，所节省标煤质量为M=H/8.14（kg）

其中，北京市采暖日为126天/年，2008年8月统计的标煤价格为1000元/t，则通过改造每年可节省S=M×10-4（万元）又有标煤含硫量大约为0.7%，则燃烧一吨标煤释放二氧化硫14kg，释放二氧化碳3641kg。对于门窗改造经济性分析见表5-1：

表5-1 门窗改造经济性分析

经过技术经济分析可知门窗改造成本为119万元，改造后由能耗降低所产生的年均资金节约为7.54万元，考虑我国平均年折现率进行价值折现后发现成本回收期为16年，远小于该结构预期寿命，由此可知，此方案的实施将会为该结构预期剩余寿命内的运营带来较大的经济效益与社会效益，适宜采用。

5.2围护结构改造节能分析

由表4-1可知，仅改造屋顶和墙体围护结构，改造前后全楼总采暖负荷有了一定改变，从冬季热指标来看。降低了24.57W/m2，即节约能量4.12×1012焦耳。

定义：每千克标准煤的发热量为29270千焦耳；锅炉效率按照0.65计算，则节煤216.72t。

表5-2 屋顶及外墙保温改造经济性分析

由表5-2可知，该方案改造成本约158万元，改造后由能耗降低所产生的年均资金节约为21.7万元，考虑我国平均年折现率进行价值折现后发现成本回收期约为7年，远小于该结构预期寿命，由此可知此方案的实施将会为该结构预期剩余寿命内的运营带来较大的经济效益与社会效益，适宜采用。

结束语

在节能减排的大背景下，本文章从提高某高校办公楼的舒适度，节约能源的角度出发，并以价值工程为最终理念对改造方案进行了技术经济分析，从而考查了其可行性。本研究对于既有建筑性能分析还比较浅显，只是迈出了既有建筑节能改造方法体系研究的第一步，但也是很重要的一步，还需要进一步的研究来对具体方法进行完善。

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