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1引言

本工程節能改造設計緊緊跟蹤國內外先進建筑節能技術發展方向，立足西北地區氣候、地理、水文等實際條件，積極探索可再生能源建筑一體化應用技術，在綜合辦公實驗樓改造中采用了一系列先進的技術與產品，進行了有益的嘗試和探索。

2工程概況

該綜合試驗樓始建于1987年，包括主樓一棟，附屬建筑三棟，總建筑面積10800m2，主樓高度31．5m，為八層框架結構。建筑抗震設防執行《工業與民用建筑抗震設計規范TJ11-78》。距今23a，經全面檢測，結構基本完好，能夠繼續使用多年，是典型的既有公共建筑。主要功能為:試驗、辦公、會議、多功能會議廳及配套設施等。

3技術目標

⑴建筑節能目標≥65%。⑵采暖－制冷低能耗。⑶建筑生活污水零排放。

4應用技術

4．1泡沫玻璃外墻外保溫體系。建筑外圍護結構外墻外保溫體系采用了泡沫玻璃為保溫層的構造形式，該材料為A級不燃燒材料，正常使用溫度可達500℃。融合了建筑保溫與防火安全兩方面的性能，代表了未來外墻保溫發展的新趨勢。4．2太陽能光熱與土壤源熱泵復合采暖(制冷)系統。針對北方地區冬季采暖期長、夏季制冷期短，可能導致土壤源溫度場熱不平衡的特點，采用光熱系統補充溫度，達到熱平衡，突破了北方地區土壤源熱泵的技術推廣的瓶頸制約。4．3太陽能光伏發電。北方地區普遍太陽能資源較豐富，蘭州所處的地理位置，顯示其太陽能資源為II類區，為太陽能資源較豐富區，為此在整個體系中設計了發電功率為50．05kWh的光伏電站，電池組采用多晶硅電池板，系統轉換效率16%以上，年發電量為6．5萬kWh。可以提供建筑物大部分的用電量。4．4中水回用系統。針對北方地區和我國大部分城市普遍水資源缺乏的現狀，積極探討中水回用的技術體系。將辦公實驗綜合樓的生活污水進行回收后進行處理，處理后的水用于植物澆灌、洗車等用途，節約了用水量。4．5綜合布線與智能化用能管理。通過系統設計，將電線、網線、電話線等線路綜合布置，方便維護，減少線路長度。同時，對主要的節能系統進行動態在線管理，通過各種技術手段實現長期的運行監測，積累數據，為今后既有建筑節能改造提供更為完善的技術支撐。

5效果分析

5．1外圍護結構。建筑外窗的氣密性等級達到了國家標準《建筑外窗氣密性能分級及檢測方法》GB/T7107中規定的4級。未采取節能措施前每采暖季耗標煤332t，改造后采用地源熱泵，不消耗燃煤(表1)。5．2太陽能光伏電站。每年發電約6．5萬度，光伏電站基本是免維護的，其使用壽命為25a以上，按照使用25a計算，可累計發電162．5萬度。基本解決了本單位的大部分用電需求。5．3土壤源熱泵。每年直接節約的取暖費及管道維護費用約為25萬元。5．4中水回用技術。每年節約用水約2000t。5．5環境影響分析。本項目不向環境產生新的排放物，對環境友好。同時，在運行過程中，還會對環境產生好的積極影響。太陽能光伏電站每年節標準煤24．59t，直接減少CO2排放71．29t。土壤源熱泵每年節約減少排放NOx24．4t，減少耗煤400t以上，同時直接減少CO2排放1176t，減少SO2排放40t。對減少環境壓力有著顯著的作用，具有顯著的環境效益。

6應用價值

6．1市場需求我國幅員遼闊，地域寬廣。從北到南分為嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區。我國嚴寒地區、寒冷地區以及夏熱冬冷地區的部分城鎮冬季都需要采暖，采暖燃煤對大氣造成嚴重污染。與此同時，我國大部分地區夏季炎熱，近年來氣候變暖但凍害加劇，使得空調日益普及，建筑空調能耗正在迅速增加。國家大力提倡建設綠色智慧城市，打造優美生態環境，構建藍綠交織、清新明亮、水城共融的生態城市。其核心就是“綠色、生態”。而從縣城級別到國際都市，公共基礎設施及樓宇建設不可避免，因而綠色節能建筑將是首選。住建部的《建筑節能與綠色建筑發展“十三五”規劃》，旨在建設節能低碳、綠色生態、集約高效的建筑用能體系。規劃提出，“十三五”時期，城鎮新建建筑中綠色建筑推廣比例大幅提高，既有建筑節能改造有序推進，可再生能源建筑應用規模逐步擴大。節能改造面臨巨大的市場投資機遇，行業有望迎來新的發展契機。6．2項目的技術特點及優勢。無機外保溫材料－泡沫玻璃的使用不僅可以達到保溫節能的效果，最主要的是該種材料為A級不燃燒材料。防火性能優良，該材料的使用符合建筑物的防火安全規范要求。太陽能光伏電站設施具有較高的發電效率，使用太陽能這一清潔能源可以基本滿足本單位年度的耗電量要求。土壤源熱泵系統用于采暖、制冷，直接減少對煤炭的消耗，節能減排效果明顯。太陽能光熱補溫系統，突破了北方地區土壤源熱泵的技術推廣的瓶頸制約。中水回用系統，節約了用水量。綜合布線與智能化用能管理，為今后既有建筑節能改造提供更為完善的技術支撐。開發了用于土壤源熱泵系統打井使用的專用設備。形成了具有先進技術力量的打井施工隊伍。開發了用于土壤源熱泵系統地埋管鉆孔的回填材料，填補空白。對土壤源熱泵系統周圍地層溫度進行實時監控，研究土壤源熱泵系統使用過程中對周圍環境的影響范圍及幅度。總之，本項目不產生其他排放，并在建筑物使用過程中，直接減少對化石能源的消耗，節能效果顯著。本項目完成后，建筑物外墻保溫性能預計達到70%。高于國內最高的65%的標準，是一個標準的節能工程。同時，節約用電7萬度/a，節約用水2000t/a，至少節約用煤356t(標準煤)/a。具有顯著的節能降耗示范效應。6．3可復制性該示范項目1987年建造，建筑面積10800m2，占地面積1358．74m2，主樓為八層框架建筑，高度31．5m，附屬建筑均為兩層框架結構，建筑物抗震設防執行TJ11-78《工業與民用建筑抗震設計規范》。使用功能:辦公、實驗、會議及多功能會議廳等，幾乎涵蓋了絕大多數既有公共建筑的使用功能、結構類型及工程做法，在甘肅省乃至西北地區具有廣泛的代表性。本改造工程將數項節能技術集成應用于一個項目并有所創新和突破，實現了夏季低能耗、冬季超低能耗的目標，實為可復制性示范工程。7思考與啟示高速城鎮化改變了人們的生活方式，大規模的建設增加了物質的消耗，而工業文明的慣性依然在深刻地影響著人們的思維和行為。這些最后都集中體現在對能源的消耗上。據測算，目前建筑能耗約占我國全社會總能耗的28%，到2020年以后建筑能耗將占總能耗的30%～40%，成為全社會第一能耗大戶，這意味著我國建筑節能的形勢非常嚴峻，同時也面臨著前所未有的機遇，有著廣闊的發展空間。建筑物運行能耗是建筑物的主要耗能項，而公共建筑的運行能耗尤其驚人。建筑能耗日益受到專家和社會的矚目。建筑節能已經成為一個關系社會經濟可持續發展、關系百姓切身利益的綜合性課題。在這個基礎上，除了要考慮供熱系統的能耗減損以及外保溫體系的完善之外，還要考慮可再生能源的利用。其中有代表性的，就是:土壤源熱泵、太陽能光伏發電和太陽能光熱技術。外墻保溫體系是目前建筑節能中通行的保溫手段。從近年的使用情況來看，有機保溫體系的缺點是顯而易見的，出于建筑安全性的考慮(包括防火、有毒害氣體和保溫體系的耐久性等問題)，為了改善和彌補這些不足，大力發展無機非金屬保溫材料，是外墻保溫發展的一個趨勢。既有建筑改造在實踐中遇到的問題比新建建筑要多得多，單一解決方案往往不能有效地解決問題，為此，需要有一系列適用于不同節點構造要求的處理方法及配套的材料技術和施工技術作為支撐，否則，很難完成改造任務。在日益發展、高樓林立的城市中，要完全借鑒傳統建筑的經驗是有難度的。人們面臨的現實情況和需求都與傳統社會有了根本的不同，因此，建筑節能也只能在一定范圍里和某些方面借鑒傳統技術經驗，更多的是要依靠科技創新。換言之，科技創新將是現代建筑節能的重要力量，相關的高新技術和高科技產品也會在節能建筑中廣泛應用。

參考文獻:

［1］李志斌，錢霞．大型公共建筑節能改造措施和效果分析［J］．建筑節能，2009(6)．

［2］公共建筑節能改造技術規范［S］．JGJ176-009．

［3］戴從娟．太原市既有公共建筑節能改造適用技術研究［J］．科學之友，2010(1)．

作者:周真 單位:甘肅土木工程科學研究院