鞍山市铁西区国税局办公楼节能改造技术应用探析

摘要: 以鞍山市铁西区国税局办公楼节能改造工程为例, 分析了既有公共建筑的能耗现状及常见问题, 并根据办公楼既有能耗情况调查进行了节能诊断和办公楼改造的可行性评估, 设计了具体可行的改造方案, 提出了针对既有公共建筑进行节能诊断和节能改造的方法, 为今后既有公共建筑大范围节能改造提供了一些节能改造技术与参考。

关键词: 办公楼; 节能改造; 诊断分析; 改造方案

中图分类号: TU 文献标识码：A 文章编号：

据多个大城市调查显示: 公共建筑与居住建筑相比数量虽然不多,但能耗比较高, 不足总建筑面积6% 的公共建筑, 却占建筑能耗的30%以上, 公共建筑普遍存在30% 以上的节能潜力。近年以来国家相继出台了针对公共建筑的节能法律法规, 其中要求对公共建筑要实施有步骤的节能改造、能耗统计审计、能耗监测等。鞍山市在此基础上于2007年率先开展了公共建筑节能改造的示范工程。本文将根据此工程实例进行公共建筑节能分析。

1 工程概况

鞍山市铁西区国家税务局办公楼位于铁西三道街26号，占地面积1500m², 总建筑面积为4068m², 建筑体积V0 =13500 m³，体型系数0.28。该办公楼一期1987年建成投入使用, 5层砖混结构; 二期1993年建成并投入使用, 6层框架结构。该楼框架部分外墙采用250mm厚加气混凝土, 砖混部分外墙为370mm 厚实心粘土砖墙,外墙饰面为浅黄色涂料饰面, 窗户为铝合金窗框, 单层玻璃。屋面采用改性沥青防水卷材。

2 建筑节能诊断

2.1 改造前建筑状况

为了解建筑物的情况及能耗状况, 从2009年3月开始, 笔者对办公楼围护结构、采暖制冷、用电照明等分项进行了详细的调查。改造前, 办公楼围护结构的构造和传热系数见表1。

改造前, 办公楼采暖存在采暖期南热北冷现象, 围护结构外墙和外窗保温性能差, 冬季北侧室温低于16℃ , 库房及其他无人办公室没有温控与调节装置, 存在浪费热量现象; 办公楼制冷采用分体式空调, 由于围护结构不保温, 每年空调运行时间长, 运行温度低, 造成很大的能耗; 办公室内部照明设备为普通荧光灯, 镇流器类型为普通电感镇流器, 不满足国家现行节能标准; 办公楼卫生间用水量不易控制, 部分水龙头有滴、漏水现象。

2.2 改造前能耗分析

根据调查所得数据, 对办公楼进行了能耗分析。其中, 采暖期能耗情况根据围护结构情况和相关计算参数见表2。室内设计温度参数为: 办公室20℃ , 会议室18℃ , 走廊16℃ ; 采暖期天数为144d, 采暖期平均温度计算值为- 4.8℃ , 室外风速3.4m / s。

根据近几年的统计, 整栋办公楼平均每年冬季采暖费用12.5万元, 夏季空调用电费8万元, 办公、照明用电费用12万元, 用水费用2.1万元; 每年合计总运行费用34.6万元。

2.3 节能改造可行性分析

在改造方案制定之前, 对于办公楼主体结构进行了全面的损伤普查、检测结构构件的强度进行了现场检测, 对办公楼进行了抗震演算, 检测和演算结果表明满足国家规范要求, 从结构安全角度来考虑, 该办公楼可以进行节能改造。对办公楼进行了节能检测, 现场实测围护结构情况见表1。结果显示, 外墙传热系数高于现行国家标准; 屋顶传热系数是现行节能标准的2倍; 窗户传热系数是现行节能标准的2.5 倍。与国家现行节能标准相比, 该办公楼不满足《公共建筑节能设计标准》GB50189- 2005 的要求, 而且办公楼的热舒适度较差, 依据“辽宁省《既有公共建筑节能改造技术规程》DB21/1824- 2010”对该建筑物进行节能改造。

3 办公楼改造方案

3.1 围护结构的改造方案

经对比研究, 选择聚苯乙烯泡沫塑料板薄抹灰外墙外保温体系, 这种体系性价比高、对建筑影响小、能消除热桥。砖混部分采用外加100mm 厚聚苯板保温层进行改造, 改造后传热系数计算值为K = 0.34W/( m²•K ); 框架部分采用外加50mm 厚聚苯板保温层进行改造, 改造后传热系数计算值K = 0.24W/(m²•K);

屋面采用倒铺设保温层方法进行改造: 在原屋面上直接铺设挤塑板, 然后再覆盖保护层及防水层, 上铺设100mm 厚挤塑板, 改造后屋面传热系数K = 0.34W/(m²•K)。

外窗选用了断桥铝中空玻璃平开窗，传热系数为K= 2.52W/(m²•K)。同时在窗框与墙体之间的缝隙增设保温聚氨酯填缝剂以达到保温防火目的, 并采用高效气密性材料加弹性密封胶进行封堵。

3.2 其他节能改造措施

因水平串联采暖散热器过多后, 会出现散热量不够和管道的膨胀容易漏水等问题, 供暖系统所以仍采用南、北向分环的同程式垂直单管上供下回(带跨越管)式采暖系统, 解决了“南热北冷”的问题, 并能保证每个房间均能独立进行温度调节。办公楼采暖入口装置处安置热计量装置和调控装置, 对办公楼耗热量进行动态监测。

原照明灯具主要为普通荧光灯, 耗电量大, 采用可节电40% 的高效节能细管荧光灯进行改造; 照明电与动力用电分开计量, 建立“监控平台”, 对办公楼用电进行时时动态监测。

对办公楼内所有普通水龙头, 更换为可节水70%的节水型自动感应水龙头, 同时进行有效监控, 杜绝“跑冒滴漏”现象。

热水供应采用屋顶安装组合型太阳能热水器代替电热水器。

在屋顶安装小型太阳能光伏发电系统, 采集太阳能发电, 给卫生间、走廊提供绿色能源; 卫生间、走廊照明光源采用LED灯。

4 改造后节能效果

4.1 采暖节能效果

用改造后的围护结构各部分传热系数进行热工计算, 该办公楼的采暖耗热量指标由53.48W/m² 降为17.62W/m², 节能效率达到67%, 效果显著。

改造完成后, 对2010年冬季的采暖期进行调查,统计了20个房间的温度情况, 室内平均温度为21.5℃ , 其中10个南侧阳面房间三通阀基本处于关闭状态, 同时房间舒适度明显好于改造前的采暖期。

4.2 用电节能效果

改造后选办公楼的2间办公室作为测试对象, 改造前安装的是T8 型荧光灯, 改造后采用相同数量的T5型荧光灯, 按桌面高度0.75m 选取9个测量点, 改造后平均照度提高了10%以上。从节能角度看, 在改造前后灯具数量不变的条件下, 节省的效率为36%。另走廊、卫生间采用太阳能光伏发电系统供电, LED照明光源照明, 整体效果良好。实现年节电约6132kW•h。太阳能热水系统实现了热水零能耗,年节电11200kW•h。

4.3 能耗监测系统

安装能耗监测系统后, 加强了行为节能的管理。通过对能耗数据分析可以及时发现不合理用能, 随时改正, 提高了能源利用效率。节约了电能。例如通过冬季空调耗电分析可知房间内的空调待机耗电; 通过分析夜间照明插座用电可知夜间办公室内没有关灯或没关电脑等, 可随时进行处理。

4.4 改造前后经济效益

办公楼改造前后各项指标的对比分析见表3。

本工程节能改造实际投资116.2万元, 办公楼改造后实现年节约21.31万元, 预计5.5年收回成本。办公楼收回成本后, 还有近20年的使用寿命, 按此计算在办公楼的设计使用寿命期间将节约21.31×20=426.2万元。按此推广经济效益显著。

5 结语

本工程节能改造结束后, 根据监测数据分析, 节能改造后的办公楼水、电、暖能耗均有不同程度下降, 年总能耗下降65%以上, 说明公共建筑节能潜力巨大,应该针对既有公共建筑进行节能改造。同时建立能耗监测平台, 随时掌握能耗情况并进行有效能源管理, 加强行为节能管理力度。

通过节能改造, 该办公楼实现了节约能源的目的,同时改善了室内热环境、照明环境, 提高了舒适程度,一举两得。该工程节能改造的成功, 也为既有公共建筑节能改造提供了参考、积累了经验, 对实现建筑领域节能减排的目标具有重要的实际意义, 具有显著的经济和社会效益。

参考文献:

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