碳达峰碳中和背景下老旧小区节能改造探索性研究_姜岳.pdf

能 源 与 环 境 2023 NO.2 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯碳达峰碳中和背景下老旧小区节能改造探索性研究姜岳 张云 乔超男(河北水利电力学院 河北沧州 061001)摘要：老旧小区改造作为全面建设小康社会的重要节点，老旧小区节能优化则是双碳政策、节能环保的战略点，科学、合理的改造技术，可降低基础能源的耗损度，助力和谐、稳定社会的发展。基于此，该文以碳达峰碳中和为背景，分析老旧小区改造意义，探讨我国老旧小区能源消耗现状，并对老旧小区节能改造模式进行研究，以期为我国老旧小区节能改造提供建议。关键词：碳达峰 碳中和 老旧小区 节能改造中图分类号：TU99文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)02-0091-04Exploratory Research on Energy-saving Transformation of Old Residential Areas under the Background of Carbon Peak and Carbon NeutralizationJIANG Yue ZHANG Yun QIAO Chaonan(Hebei University of Water Resources and Electric Engineering,Cangzhou,Hebei Province,061001 China)Abstract:As an important node of building a well-off society in an all-round way,the transformation of old residential areas is the strategic point of dual carbon policy,energy saving and environmental protection.Scientific and reasonable transformation technology can reduce the consumption of basic energy and help the development of a harmonious and stable society.Based on this,the paper takes the carbon peak and carbon neutralization as the background,it analyzes the significance of the transformation of old residential areas,discusses the current situation of energy consumption of old residential areas in China,and studies the energy-saving transformation mode of old residential areas,in order to provide suggestions for the energy-saving transformation of old residential areas in China.Key Words:Carbon peak;Carbon neutralization;Old residential areas;Energy-saving transformation碳达峰、碳中和战略是以绿色环保节能为核心，降低碳排放量，对基础生态环境进行保护。在城市化战略的不断推进下，先进建筑技术、建筑结构的大范围应用，助力可持续化战略、节能环保战略的开展，但也间接凸显老旧小区的高耗能、高污染问题，产生此类问题的主要原因是由于老旧小区基建设施、建筑技术及电气设备存在落后问题，造成小区能源耗用超出固定指标，由技术及设备所引发的实质性问题，必然增加老旧小区的功率耗能指数。对此，应加强完善老旧小区节能体系，结合双碳战略导向，对基础设施起到优化及完DOI：10.16661/ki.1672-3791.2206-5042-5817基金项目：2022年度沧州市社会科学发展研究课题 碳达峰碳中和背景下老旧小区节能改造探索性研究（项目编号：2022098）。作者简介：姜岳（1988），男，硕士，讲师，研究方向为结构工程。张云（1982），女，硕士，副教授，研究方向为结构工程。乔超男（1993），女，助教，硕士，研究方向为结构抗震。91 2023 NO.2科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 能 源 与 环 境SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯善作用，在满足结能需求下提高民众的生活品质，逐步增强节能效果。该文则是针对双碳背景下老旧小区节能改造探索性进行探讨，仅供参考。1 老旧小区改造意义中国共产党第十九次全国代表大会指出，打造共建共治共享的社会治理格局，加快老旧住宅小区的整治，对基础生产环节以及产业结构进行定向化调整，稳步推进经济建设。正因如此，才可从宏观条件下对基础生产环节以及耗能环节进行改善。从双碳背景以及生态环保战略的推动形式而言，老旧小区改造则是社会高速发展产生脱节问题的重要补偿机制。1.1 民生优化举措的重要实现点党的十九大报告指出，目前群众美好生活的需求指标与社会发展之间呈现的不均衡指标，已经成为社会发展的主要矛盾体。此类矛盾作用在老旧居住小区群体之上，极易在基础生活支出能力的前提下，无法通过既有经济水平支持社会发展、民生发展之间的问题。从我国现有的老旧住宅统计数据来讲，在2000年之前的小区约为22万个，受到建成年限的限制，在部分建筑技术以及建设标准方面存在问题，比如：部分老旧小区是按照道路建设情况而修建的，小区内部缺乏活动空间，且公共设施相对不足，后期城区改造以及城市化推进过程中，对老旧小区居住人员呈现缺位问题。对此，需在后期的建设及改进中，加强对基础民生工程的开展，从不同层面完善小区基建设施，结合应用需求点，在民众的日益增长的需求指标下，实现正向驱动及调节，提高民众的幸福点1。1.2 社会转型发展的重要着力点在城市化建设发展下，我国人口城镇化率已经高达66%，伴随土地规划以及城市边缘化的拓展，城市建设主体在适宜居住性、系统性、包容性方面呈现多元发展态势。但是从我国城乡建设以及城市发展主旋律而言，部分方面则呈现局限性问题，特别是在持续性上涨的房价机制之上，大部分人们缺乏对基础内生力量的正向调节功能，无法利用自身经济条件提高生活水平。此方面，国家加强完善老旧小区的建设指标，坚持落实“房住不炒”的政策机制，扩大资金的投入力度以及宏观规划、建设管理机制等，加强对惠民惠生政策的调整，只有这样才可保证在新城市建设过程中，资源体系的完善及拓展是符合城市转型需求，同时也可对老旧小区的整体规划塑造提供切入点2。2 我国老旧小区能源消耗现状据中国建筑能耗研究报告显示，2021年我国建筑总能耗达到12.58亿t标准煤，占全国总能耗量的21%。受限于技术组成以及政策机制的调整，在能源利用方面存在滞后问题。从具体的耗能原因角度来讲，大体可以分为以下几点。2.1 建筑构件方面老旧小区各类基础构件的建筑耗能基准相对较高，例如：在建筑构件组成期间，基础隔热能力相对较低，在热量产出以及耗用过程中，大多数是通过外墙屋顶或门窗结构中产生热量溢散问题，气密性不足造成的热损耗现象，将加剧建筑结构耗能。除此之外，长时间的使用过程中，各类构件将受到内外部因素影响产生冷桥现象，如果未能进行定期的运维处理，极易产生阶段性破损问题，降低建筑结构的隔热效能3。2.2 供暖系统方面供暖系统作为建筑物的重要耗能载体，特别是在北方区域，冬天季节需要大量煤进行供热，此过程将消耗大量的煤炭资源，才能热能持续性供应效果。但是，现目前部分老旧小区供热采暖设施相对落后，甚至部分供热管道裸露在外部，在供暖期间供暖管将消耗大量热能，引发结构散热现象。此外，部分老旧小区在设计安装以及后期运维过程中存在不规范现象，致使热功率下降。2.3 机电系统方面照明空调系统作为老旧小区的耗能点，部分老旧住宅小区证明系统落后、设计不合理以及设施老化等现象，均将产生照明能源耗用度持续增高现象。除此之外，部分空调系统存在年久失修，将产生大量的能源消耗，例如：部分老旧建筑小区多采取半集中式空调系统，在运行过程中将产生更高阻值，同时内部管线存在腐蚀、保温材料存在破损、元器件存在锈蚀问题，增加能源耗用量4。3 碳达峰碳中和背景下老旧小区节能改造探索性研究3.1 建筑结构节能改造探索3.1.1 外墙保温外墙作为建筑物能耗的关键点，针对外墙外立面进行保温处理，提高建筑结构的整体保温性能，在冬季供暖期间有效抑制热量散发。目前，大部分外墙保温体系以及相关建筑结构的设定，是在原有的老旧建筑结构之上进行外加式的防护处理，提高保温功能。在改造施工中期，应针对各类契合工艺以及结构搭建环节等进行整体优化处理，严格保证每类设施在组建过程中不会产生形变问题，避免建筑结构长时间使用期间的冷桥现象。改造完毕后期，应对建筑结构进行质量核验处理，按照前期预设的机制，对不同的建筑功能或材料结构之间的配比参数进行核验，保证改造后期的精确性5。92能 源 与 环 境 2023 NO.2 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATIONSCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科技资讯3.1.2 门窗保温门窗作为建筑结构热交换的重要设施，部分老旧小区中的门窗装置设定仍然采用原有铁质框架，此设施密闭性较低。据调查显示，门窗结构的热量损耗比占据建筑总能耗的50%。针对此，应加强分析门窗基础结构以及相关性能，结合构件组成以及材料工艺等，建设具有正向调节功能的改造机制。这期间，可将原有的钢制门窗替换为节能类门窗，增加门窗结构的阻热系数以及密闭性。此外，门窗调整过程中，需按照区域小区内部居民的经济承载能力进行合理化、技术化调整，兼顾门窗的经济性与环保性，保证门窗结构在后期投入使用过程中达到节能指标6。3.1.3 屋面改造对屋面保温结构进行改造时，主要设置增层或保温层，提高屋面内部防护性能，但是建筑结构整体规划下，屋面内保温措施的建设极易缩减结构空间，同时，内部保温结构将对原有建筑结构产生更多负载需求。3.2 采暖供热系统改造探索冬季采暖供热系统将消耗大量的煤炭资源，并排放出大量二氧化碳气体、有毒气体等，严重危害生态环境。针对采暖供热系统进行优化处理时，应当遵循“源网末端”原则，通过分级控制对热站管道以及用户端等进行模块化改造，保证基础温度控制与后期用户终端热量计量的调控，节约电力能源以及煤炭资源。现场施工作业时，应当严格控制各阶段的工程建设指标，对人员的工作行为以及整体环境的改造状况进行宏观约束。除此之外，细化处理用户末端，做好与用户的沟通及对接，通过持续性、高效性的改造工序，避免出现施工中断问题，最后应当针对热力能源的改造效果进行验收处理7。3.3 机电系统改造探索3.3.1 照明系统改造目前，部分老旧小区照明系统建设及照明设施布局存在不合理现象，甚至是部分小区内部在天未黑之前便开启照明灯，长时间运行荷载以及老旧的灯泡设施，将产生更多能耗需求。后期节能管控下，应针对不同建筑结构进行定型化照明处理，按照不同建筑需求进行照明设定，例如：楼梯间、地下车库等空间设置感应灯，实现人来灯亮，人走灯灭。同时，对外界部分景观灯以及大型照明体系来讲，则可采用智能控制灯，对基础照明系统进行感应控制，借助智能化、集成化系统，在不同驱动机制下进行自主调节，例如：依据季节、天气以及光线等，自动调节光照强度。除此之外，可通过风能、太阳能等，实现电能转换及储备，降低小区照明系统对电力网络的耗能需求。3.3.2 空调系统改造部分老旧小区空调系统存在严重破损问题，甚至部分老旧小区内部并不具备完整的空调系统，采用局部式空调设施，此类装置极易造成内部空调系统运行期间的失效现象。针对存在问题进行优化及改造，应分析空调系统运行期间的故障问题，检查易损坏部件，分析风机不转以及冷热风交替不足的具体成因，并制定解决措施。除此之外。应定向查找系统运行中的问题点，并做好针对性防护处理，例如：针对管线进行保温处理，针对阀门进行防腐蚀处理，施行多用户同步改造，保证设施体系的建设及运行不会对居民生活环境造成干预，同时也可加大空调系统的实际节能效用。4 碳达峰碳中和背景下老旧小区节能改造案例以某小区某号楼为例，该楼共有3个单元，楼高7层，南北向。4.1 基础类改造环节4.1.1 节能改造针对主流体进行改造时，首先拆除窗户外护栏结构，结合建筑结构内部尺寸参数进行整体加固处理，避免因为结构缺失引发的缝隙或连接不足问题，同时也可增强防盗效果。针对外墙进行改造时，首先应针对建筑主体结构进行外墙保温处理，设定外立面，加设a级保温板，后期的实际使用过程中，可通过外墙保温功能增加建筑结构的热阻系数。在此过程中，应注意外墙建筑结构建设要起到保温的效果，还应在外立面起到建筑防护效果，有效增强结构整体的承载性能，以避免因外力风阻或自然风化影响造成结构破损问题。针对屋面进行改造时，主要是对屋面内里面进行保温防水以及防渗透处理，如果存在电器设施锈蚀的问题，应进行调整，避免出现雷击风险。针对外地面进行改造时，可换成具有节能效果的门窗结构，且针对各类建筑外部的单元门以及建筑楼道内的门窗等进行分析与规划，必要条件下可在建筑结构外部增设幕墙，增加保温隔热性能，保证后期使用过程中，降低空调设施的使用频率，达到节能效用。4.1.2 空调改造针对老旧小区空调系统进行优化改造时，分析外部结构组成及内部驱动模式，并做出逐步调整处理。第一，空调系统外部线路应做到整体规划、统一布局处理，保证线缆走线的合理性与整洁性，且外部线缆应避免设置在承重结构与容易积水的结构中。第二，增设冷凝水管，及时排除空调系统运行中产生的水分，确保水体的及时排除。第三，针对空调系统内部驱动组件进行检修，如果发现锈蚀严重组件或松动结构时，应进93 2023 NO.2科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 能 源 与 环 境SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯行更换处理，且在更换完毕之后对组件进行养护，增加抗腐蚀性。第四，针对内部空调结构进行处理时，对不同房屋构造及空调出风口位置进行调整，保证冷空气与热空气可实现高效率交换。4.1.3 楼体结构改造老旧小区外立面存在严重破损问题，降低基础结构力，且影响城市美观。针对楼体结构进行整改时，先分析楼体颜色与城市环境之间的契合性，合理调整局部、整体的翻新色调，并针对建筑结构属性，采取保温或加固措施。在此过程中，应加强对建筑结构的防雨处理，避免出现建筑缝隙问题。针对外部防水管道进行设计时，应对破损区域进行修复处理，避免出现漏水现象。4.1.4 单元门结构改造单元门及建筑门窗改造的工程量相对较大，且将对民众具体生活产生一定影响。针对此类设施改造前期，应入户进行统计，成立业主委员会，合理调配时间，保证在最短时限内予以完善处理。针对单元门及室内门窗进行优化设计时，应综合考虑到新型节能门窗与建筑主体结构之间的尺寸参数，因为部分老旧小区的建设标准与新型建设标准存在差异，如果门窗尺寸较小，则极易加大结构裂缝问题。此时，应合理分析参数，必要情况应提前联系生产厂商进行加工，提高门窗结构的密闭性。4.2 完善类改造4.2.1 照明系统照明系统作为人们夜间出行的重要保证，部分老旧小区照明系统存在严重的缺失现象，且老旧设施及不合理的照明布局等会加大能源耗损问题。针对照明系统进行改造时，分析原有照明体系中的不足之处，结合电力设施的布局节点，合理设定照明系统。可引入智能感应化的照明系统，利用物联网技术，将照明系统中的各项驱动功能进行关联，例如楼道照明灯、应急照明灯、单元门照明灯、室外照明灯等，需按照灯泡设施的照明辐射距离，设定照明装置的间距位置。此过程中，应采取感应灯，通过光声传感器，控制灯泡的照明与熄灭。此外，可在室外设置太阳能转换装置，作为照明系统能源供应及转换的重要承接装置，利用不同功能点，增强能源的供给能力，有效降低能源损耗量。4.2.2 太阳能热水系统加设太阳能热水系统，将太阳能转变为热能，为用户提供热水，降低家庭热水器的使用频率。老小区改造期间，部分小区为平顶，接收太阳能的面积相对较小。对此，需将屋顶统一改变为坡屋面，此类结构在规划及使用过程的热能转换效率相对较高。同时，太阳能热水系统具有智能调节功能，当吸收的太阳能达到峰值时，转换的多余能量可存储在终端电池中，在夜晚可对小区内部照明设施进行供电处理，提高节能效果。4.3 节能减排效果分析经上述节能优化之后，测定一段时间后的能耗量，结合模拟量，得出平均值。该楼在改造前期，年耗指标为42.12 Wh/m2，改造后年耗指标经计算为32.98 Wh/m2，节约能量约为15%，按照二氧化碳排放系数而言，改造后的建筑结构每年排放量大约降低0.2 t。从经济性与环保性来讲，借助先进的技术工艺对建筑结构进行优化处理，可最大程度地降低碳排放量，助力节能减排工作的开展。5 结语综上所述，节能环保战略的推进下，老旧小区节能改造工作也逐步提升日程，分析老旧小区的高耗能点，结合先进的技术工艺、建筑材料等，分析建筑结构存在的问题点并进行逐步优化处理。为进一步加强对老旧小区的全面优化处理，应加强分析老旧小区建筑耗能模式及地区政策机制等，建立健全管控体系，全面推动小区改造。首先，结合“放管服”改革，精简城镇老旧小区改造工程审批事项和环节，让项目实施流程清晰、明确。其次，老旧小区改造中项目体系的规划及承接，应做到策划与管理对接，提高基础服务能力，并适当放宽产业扶持政策，打造良性市场环境。最后，确保安全和质量的前提下，理性分析改造项目的执行标准要求，逐步建立完善适应改造需要的技术标准体系。参考文献1 肖敏,张云艳,李翰宇,等.基于BIM的长沙市城镇老旧小区既有住宅外墙和外窗节能改造研究J.建筑节能(中英文),2022,50(5):111-117.2 王磊.EMC-PPP模式在老旧小区节能改造工程中的应用J.建筑经济,2022,43(5):57-62.3 王力梅.老旧小区楼本体节能改造设计:以北京市昌平区龙华园二区为例J.建设科技,2022(6):47-49.4 张磊.夏热冬冷地区老旧小区外墙节能改造评价体系研究J.江西建材,2021(9):257,259.5 侯越斌,宋国涛,陈黎凤,等.洛阳市某老旧小区改造节能效果模拟分析J.城市住宅,2021,28(9):229-231.6 高红霞,颜海馨.北京市老旧小区住宅楼外围护结构节能改造研究J.城市住宅,2021,28(2):133-135.7 黄榕江,曾强.夏热冬冷地区老旧小区外墙节能改造评价体系研究J.节能,2021,40(2):9-11.94