我国严寒地区既有住宅绿色改造措施与减碳效果分析.pdf

安徽建筑中图分类号：TU201.5文献标识码：A文章编号：1007-7359（2023）5-0118-03DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.5.0440引言为更好的应对全球气候的变化，我国做出了“双碳”目标的承诺，展现出我国的大国担当，绿色低碳是我国各领域未来的发展方向。随着我国经济的快速增长带动我国城市化进程的飞速发展，我国既有建筑的面积仍将不断增长。21世纪前严寒地区既有住宅有着碳排放量极高的通病，对既有住宅进行绿色改造迫在眉睫。绿色改造要求以达到绿色建筑性能要求为目的，即以节约能源资源、改善人居环境、提升使用功能为目标1。自2022年4月1日起实施的 建筑节能与 可 再 生 能 源 利 用 通 用 规 范（GB55015-2021）也为我国严寒地区既有住宅绿色改造提供了更新的技术依据。对既有建筑进行绿色改造，研究绿色改造的主要措施与减碳效果，总结出更高效的绿色改造模式，对实现“双碳”目标和平衡发展与减碳的关系都有着重要的意义。1我国严寒地区既有住宅建筑存量规模与使用现状我国目前的既有住宅建筑总量超过 600 亿 m2，严寒和寒冷地区既有住宅建筑约为265亿m2，占全国既有住宅建筑比例为 43.3%2。我国严寒地区在21世纪前所采用的标准多为 民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)（JGJ26-1986），该标准所规定的建筑节能率仅为30%，在1995年该标准进行了相应的修订，要求建筑节能率达到50%。我国严寒地区80年代、90年代的建筑多以上述标准作为参考，建筑节能率低。在2018年标准的修订中，要求建筑节能率达到 75%，见表 1。从我国节能设计标准演进路径看，我国在21世纪前完工的建筑，即使不考虑围护结构的老化所造成能耗水平的提高，此类建筑所产生的能耗也比2018年以后完工的项目产生的能耗高一倍以上。我国在城市化进程中，多以拆除旧的建筑物、建设新的建筑物为主，忽视绿色改造，存量建筑的年翻新率不足 0.5%3，造成了巨大的资源浪费。通过绿色改造能够极大地提升既有住宅建筑的节能率，进而减少CO2的排放。我国严寒地区 21 世纪前所产生的既有住宅建筑存量多，缺乏相应的修缮改造措施，建筑形象差且能耗高，且我国严寒地区由于采暖时间长，仅采暖所产生的能耗就占我国建筑能耗总量的 28%4,在我国“双碳”目标的指引下，采取高效的节能手段来降低能源的消耗迫在眉睫。比照 民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)（JGJ26-2018），2018年前所完工的建筑中，大多数建筑都无法满足当前所要求的建筑节能率，所存在问题逐步暴露，具体问题有：小区内绿化率低，休闲娱乐空间和基础设施匮乏，居民的生活舒适度不高；多数建筑设备使用时间长，存在老化的现象，在设备使用时存在安全隐患；围护结构脱落，建筑外观形象差，建筑保温性差，能耗高；小区内部停车位缺乏甚至没有停车位，车辆无秩序的排放，道路堵塞；智能技术的应用率低，节能率低；采用煤炭锅炉的传统供热方式，能源消耗量大。由以上问题可见，既有住宅建筑与我国绿色建筑内涵相距甚远，严重阻碍了我国“双碳”目标的实现。2北方某住宅小区绿色改造的背景与主要措施2.1北方某住宅小区改造前工程概况与性能检测该小区位于哈尔滨市道里区，在1999 年施工完成，建筑总面积为 29 万m2，共有28栋住宅，3150余户居民。一期项目改造 15 栋住宅楼，改造面积为168159m25。经过 20多年的使用以及严寒地区长期冻融因素的影响，该小区的外墙以及防水保温层受到严重的破坏。该住宅外窗采用的是双玻塑钢窗，经过多年的使用，门窗的气密性以及保温隔热性能大幅降低。该建筑经过检测，没有发现不均匀沉降现象。在对该建筑的供暖方面检测时发现该建筑采用的是锅炉房集中供热，供热管网老化，冬季供暖期平均室温在16左右，室温较低。该建筑改造前有着水压较大、缺乏相应的智能节水检测系统等问题，且部分排水管老化，水资源浪费严重。该小区内部环境较差，杂草丛生、车辆摆放混乱、没有安装路灯、小区内线网杂乱、没有相应的安防系统等问题。2.2北方某住宅小区绿色改造的主要技术措施2.2.1绿化改造和空间利用改造改造前该小区缺少绿化植被以及基我国严寒地区既有住宅绿色改造措施与减碳效果分析郭威，丁晓欣（吉林建筑大学，吉林长春130119）摘要：“十四五”时期是贯彻落实“双碳”目标的关键时期。在2021年，我国建筑行业碳排放量占全国碳排放总量的40%以上，建筑行业减碳是助力我国“双碳”目标实现的重中之重。我国当前既有住宅存量大、节能水平低、碳排放量高，因此对既有住宅进行绿色改造是应对“双碳”目标的最优措施。文章以北方某住宅小区为例，深入挖掘严寒地区绿色改造的特点与难点，以点带面，对我国严寒地区既有住宅绿色改造的主要措施与减碳效果进行综合探究，为我国严寒地区既有住宅绿色改造提供有效的参考。关键词：严寒地区；既有住宅；绿色改造作者简介：郭威（1997-），男，山东青州人，硕士就读于吉林建筑大学土木水利专业。专业方向：建筑工程管理。表1 民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)节能率演进路径节能率JGJ26-8630%JGJ26-9550%JGJ26-201065%JGJ26-201875%建筑节能118安徽建筑础的娱乐健身设施，停车位没有系统的规划，大多数车辆乱停乱放。通过引入哈尔滨优良花草树种在小区栽培，提高绿化场地的比例；将地面进行透水砖铺装，加快了雨水入渗速度，有利于补充地下水和土壤湿度；对地下空间加以充分利用，方案为半地下室与地下车库共同建设，这种举措节省了施工材料并有利于地下空间的采光；将车库与车位的销售资金再用来进行绿化改造，从而进一步扩充了该小区的绿化体量。2.2.2建筑功能改造对楼梯间进行整体改造，粉刷楼梯间墙面，修复破损楼梯；对楼梯间线路进行整体改造，并在楼梯间安装智能节能灯；增建具有保温、防火功能的门斗，阻挡冬季寒风直吹室内，增加建筑保温性能，美化建筑形象。2.2.3围护结构改造建筑围护结构所占能耗份额较大，因此围护结构改造是已有建筑物绿色改造的重要部分6。围护结构改造严格依据 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ26-2018)加以改造。首先进行外墙面清理，外墙增加100mm 厚 EPS 聚 苯 板 用 于 保 温，以5mm厚的抗裂砂浆（加入破纤网格布）用于防护，各层设置A级防火材料。将原外窗的密封条换为三元乙丙胶条，外侧增加一层单框双玻塑钢窗。阳台窗采用双玻塑钢窗。拆除原屋面原有的保温性差的材料，并对屋面保温防水层进行重新铺设。采用120mm厚硬泡聚氨酯作为保温层以及 1.5mm 厚聚氨酯防水涂料作为隔汽层。2.2.4暖通供热系统的改造通过改造，形成槽式太阳能集热器与天然气锅炉结合的联合供热模式，并采用追日系统使其能够最大程度的收集太阳能。以小区独立栋作为单位进行准确供热，减少电力输送过程中所造成的损耗，进而减少CO2的排放。在供暖系统中增设智能温度监控设备以及能源消耗检测系统，减缓供暖温度的波动幅度，进而减少能源的消耗。对非室内的供暖管道加做保温措施，减少供暖过程中的热损失。2.2.5给排水及节水系统改造将外排水改为内排水，防止冬季管道外壁结冰，影响居民安全；每户安装减压阀，减少由于压力过大导致水流量过大而造成的浪费；同时安装智能报警装置以及进水阀门自动联动关闭装置，避免由于管道的损坏造成水资源浪费。2.2.6智能化技术应用小区全部更换为智能照明系统，照明系统采用 LED 照明技术，环保安全，并可以节约用电。在各居民家中安装智能报警求助系统和室内温湿度智能采集系统，小区居民配备智能一卡通，对小区进行封闭式管理，降低了居民的安全隐患。3北方某住宅小区绿色改造效果与减碳效果分析3.1改造后单位建筑面积采暖耗热量分析对改造后的建筑随机抽取一单元楼对其各项数据进行持续监测，将各指标带入公式（1）进行计算，得出在供暖期内单位面积采暖耗热量由改造前的30W/m2降低为 17W/m2，比改造前降低了43.3%。由数据可得改造后建筑单位面积采暖耗热量大幅降低，改造效果显著。q=278 QA H（1）其中，q：建筑单位面积采暖耗热量（W/m2）；Q：持续时间内在建筑物热力入口或采暖源出口处测得的累计供热量（MJ）；A：建筑总建筑面积（m2）；H:检测持续时间（h）。3.2改造后建筑传热系数分析通过对改造前后的北方某住宅小区进行传热系数检测得到数据，见表2。通过对建筑围护结构整体改造，由表2数据对比可知。经过改造，该建筑的传热系数大幅降低，大幅提升了建筑物的热阻能力，加强了建筑物的隔热性能。经过一系列的改造，室内的平均气温也大幅提升，供暖期内室内平均温度由 16提升至 22，提升了供暖舒适性。3.3改造后社会经济效益分析通过一系列绿色改造，能够大幅提升居民的居住环境，改善城市面貌，通过改造可带动房产保值增值。改造过程中可带动相关建筑产业发展、增加居民就业、促进消费，一定程度上可带动地区经济增长，并能够为我国严寒地区建筑绿色改造提供经验，推动我国严寒地区城市住宅绿色改造进一步发展。通过改造，能够大幅度节省能源，进一步缓解我国地区资源紧张的局面，推动清洁能源的发展，减少污染，从而带来巨大的生态环境效益。通过改造可获得供暖和门斗方面的收益，国家的诸多政策补贴以及地下车库所带的各项经济效益。据统计，扣除该项工程所花费的资金外，能够获得约 0.161 亿元的经济效益。3.4改造后减碳效果分析通过对该建筑进行暖通供热系统的改造，取消燃煤供暖，每年即可减少9000t 煤炭的使用，经过换算能够减少23000t的CO2的排放量。通过对围护结构改造，降低建筑的传热系数，经过折算可得通过大幅降低传热系数的一系列改造可使该建筑每年减少 6334t 的 CO2的排放量，能够实现37.67kgCO2/(m2a)的单位建筑面积碳减排量。该建筑改造前碳排放强度为61.99kgCO2/(m2a)，通过一系列的改造，该项目目前的碳排放强度为 40.23 kgCO2/(m2a)，碳减排比例达到了35.10%，减碳效果显著。2018 年我国城镇住宅（除北方采暖）碳排放量为4.3亿tCO2，北方供暖为5.5亿tCO28，按照上述严寒地区碳减排比例进行核算，仅严寒地区城镇住宅即可减少碳排放约2.53亿tCO2，在严寒地区通过广泛的绿色改造的普及，能够极大程度上推进我国“双碳”目标的实现。4总结与展望通过对北方某住宅小区进行分析，以点带面，可以得出当前对既有建筑进行绿色改造是高效率的减碳方式，是助力“双碳”目标实现的重要途径。通过上述数据整理得知，该住宅小区碳排放强度 40.23kgCO2/(m2a)，与中国建筑节能协会发布的2018年全国居住建筑碳表2项目改造前后传热系数W（m2K）对比改造前改造后外墙1.250.31屋面1.260.35外窗2.801.80建筑节能119安徽建筑排放平均值 29.02kgCO2/（m2a）8还存在较大的差距，这一现象发生的主要原因是严寒地区供暖所产生的碳排放量大而导致整体数据被拉大，在今后绿色改造中应更加重视此方面的改造。在绿色改造过程中，也暴露出了一系列问题，诸如改造过程中可再生能源的利用较为单一、严寒地区节能建筑产业发展水平低、围护结构产品性能较差、各主体绿色改造的积极性较低、绿色改造资金不足、绿色改造后运营维护管理效率低等问题。为更好的解决此类问题，建议采取以下措施。加大对清洁能源、可再生能源的开发与利用。可将太阳能、风能等环保能源应用到围护结构与气密性材料的开发应用中，降低冬季供热需求9。对于我国严寒地区而言，较为充足的可再生能源除了太阳能外还有地热能，可安装地源热泵中央空调闭式系统，高效地运用地热能。政企合作，大力推动我国严寒地区建筑产业的更新。加大科研力度，鼓励相关企业进行创新合作、技术交流，开发适用于严寒地区气候特点的高性能建筑围护结构。大力推行碳税、建筑碳成本政策，采用碳排放交易机制。将绿色改造和碳交易相挂钩，运用奖惩措施调动各方主体进行绿色改造的积极性。政府应制定相关政策提升相关业主方进行绿色改造的积极性，加强绿色改造相关主体合作。完善严寒地区既有的金融体系，对绿色改造效果进行审核，推动信息公开，大力推行绿色金融，通过绿色金融以支持绿色改造减碳工作，助力“双碳”目标的实现。建立相关的智能数据监测平台，对各项能源的消耗以及碳排放进行精细化的动态监控与管理，对实际能耗达不到预期期望的指标进行及时纠正，确保绿色改造后建筑能够最大程度上实现绿色化。在今后的绿色改造中，还需对各方主体进行不断地分析总结，针对严寒地区的地域特点，建立出一套操作性高、绿色改造成本低、各方主体积极性高、运行效益好的绿色改造方案，更好地助力“双碳”目标的实现。参考文献1马素贞.既有建筑绿色改造诊断技术M.北京:中国建筑工业出版社,20152刘盈川.严寒、寒冷地区既有居住建筑绿色改造三维模型构建与能耗模型研究D.沈阳建筑大学,2019.3庄贵阳,朱仙丽.欧洲绿色协议：内涵、影响与借鉴意义J.国际经济论,2021(01):116-133+7.4王维.严寒地区公共建筑低能耗节能技术研究分析D.沈阳建筑大学,2014.5张哲,唐虎,孙洪磊,等.哈尔滨河柏小区既有居住建筑绿色改造节能效果实测J.墙材革新与建筑节能,2018(08):45-48.6嵇晓雷,杨国平.绿色建筑技术在既有建筑改造中的应用研究J.现代城市研究,2020(8):104-107.7郭振伟,王清勤,赵力.既有居住建筑绿色改造主要措施与整体减碳效果浅析J.建设科技,2022(Z1):20-23.8中国建筑能耗研究报告2020J.建筑节能(中英文),2021,49(02):1-6.9丁晓欣,谢倩怡.我国严寒地区近零能耗建筑发展及问题分析J.北方建筑,2020,5(03):48-51+55.置侧向抗震支吊架，当两个侧向抗震支吊架间距超过最大设计间距时，在中间增设侧向抗震支吊架。每段水平直管道至少设置一个纵向抗震支吊架，当两个纵向抗震支吊架距离超过最大设计间距时，按要求依次增加纵向抗震支吊架。4排水系统本工程排水系统采用污水、废水合流排水，屋面雨水和生活污水分流制排水，污水经过室外化粪池处理后排入市政污水管网。地面及以上污水排水、废水排水为重力流排水，地下室污水排水、废水排水经潜污泵等设备提升排至室外污水管网。卫生间污水排水采用污水立管和专用通气立管相结合的排水系统排水，污水立管采用中空壁消音硬聚氯乙烯管，通气管及排水支管采用UPVC塑料排水管；厨房废水管、阳台洗衣机排水管采用单立排水管，伸顶通气，管材采用UPVC塑料排水管，其中靠近卧室的排水立管采用消音降噪型 UPVC管材，管件和管材配套，由同一厂家供货；所有排水系统底层排水横管及出户管采用柔性铸铁管，柔性接口承插式或卡箍式连接；重力流雨水管、空调冷凝水排水管采用防紫外线PVC-U承压雨水排水管，其公称压力大于建筑物净高产生的静水压力，负压承压能力大于 80kPa，室外敷设雨水管采用插入式连接，室内敷设采用粘接方法连接。本工程住宅卫生间、厨房、阳台排水为装配区域排水，卫生间排水管接口管径为 100mm、厨房排水管接口管径为75mm、阳台排水管接口管径为75mm，排水地漏或存水弯的水封深度不小于50mm。装配式建筑的楼板为预制楼板，排水立管、排水支管穿过楼板处，预留大两号刚性防水套管，采取防火、防水、密封、隔声等措施。5BIM设计本工程装配式建筑与 BIM 设计相结合，BIM设计与建筑专业、结构专业、水电专业、建设单位、施工单位前期做好对接，统一协同设计。BIM技术整合数据进行建模，形成一个可视化三维模型，能直观地进行修改，可以大大提高设计、施工效率，同时协调各专业之间的冲突。在给排水设计阶段，通过BIM技术设计建立模型，确认综合管道的净空高度，观察到管道综合的碰撞问题，进行碰撞分析，直接发现存在的问题，实现高效、快速的调整和修改，优化工程设计。6总结装配式建筑是我国建筑行业未来的发展趋势，符合建筑业产业现代化、智能化、绿色化的发展方向。给排水专业作为装配式建筑不可或缺的部分，给排水系统的选择、安装方式等都影响着施工的难易程度和后期使用的安全舒适性，需要我们认真谨慎选择对待。在装配式建筑给排水设计时，我们更需要做好和各专业的协调，学习最新的装配技术，争取让给排水设计更便捷更安全。参考文献1付胜涛.BIM在建筑给排水工程设计中的应用J.四川水泥,2018(3):107.2姜丽丽.装配式建筑给排水实例分析J.建筑技术,2018,49(S1):247-248.3王守立.预制装配式建筑给水排水系统的设计J.建筑技术开发,2017,44(10):91-92.（上接第95页）建筑节能120