农村既有居住建筑节能改造与经济性研究-以临渭区官道镇为例

郑英  

通讯地址：陕西咸阳文汇西路12号陕西工业职业技术学院

（陕西工业职业学院  土木工程学院 陕西 咸阳 712000）

摘要：通过调研官道镇居住建筑平立面设计相关数据，建筑构造做法，找出基本规律，用一个典型建筑形式，计算出建筑能耗，依据相关建筑规范，给出符合当地建筑情况的，满足农村居住建筑节能设计规范的改造方案，并采用经济学投资回报期的方式，对本方案的经济性给予评估，期望给予官道镇及类似的既有农村居住建筑节能改造提供理论指导，期望推动当地节能改造，以便于增加本地居住建筑的热舒适性，减少能耗。

关键字： 农村既有居住建筑；节能改造；经济性研究 ；官道镇

中文分类号：TU24     文献标志码：A     文章编号：

Study on Energy Conservation Reform and Economy of Rural Existing Residential Buildings -- A Case Study of Guandao Town in Linwei District
Zhengying
(Shaanxi Industrial Vocational College   School of Civil Engineering  Shaanxi Xianyang 712000)

Abstract: this paper investigates the relevant data on the design of the facades of residential buildings in guandao town, finds out the basic laws, calculates the energy consumption of buildings with a typical building form, and gives the relevant building codes according to the local construction conditions. To meet the standard of energy conservation design for rural residential buildings, and adopt the method of economic investment return period to guide the economy of this plan, we hope to provide theoretical guidance to official towns and similar existing rural residential buildings for energy conservation transformation, in an attempt to promote local energy conservation transformation. In order to increase heating comfort, reduce energy consumption.

Key words: rural existing residential buildings energy conservation reform economic research official town

0引言

随着冬季空气环境的恶化，国家提出“铁腕治霾”的政策，冬季霾仍持久不散。临渭区冬季治霾政策指出，农户禁止燃煤、禁止燃烧农作物废料取暖，做饭等，改用电，天然气等清洁燃料。冬季，常规农民以燃烧农作物废料取暖，以节省冬季取暖成本。此做法不环保，不可持续发展，且对冬季环境污染有影响。农村既有建筑节能改造，可改善农村居住环境的热舒适性，将购买能源、破坏环境、治理环境的钱，用与补贴建筑节能改造上，有利于环境、经济的可持续发展。

1 典型建筑提取

官道镇属于渭南市临渭区渭河以北，境内地势平坦，辖区总面积98.6平方公里，总人口52451人，地势平坦，地形开阔，属季风气候，四季分明，光照充足，雨量适宜。冬季主导风向为西北风，夏季主导风向为东南风，春秋季为过渡期。根据民用建筑热工分区，本地区属于寒冷地区B级^［1］。

1.1 本地居住建筑平面、立面设计调研

本地居住建筑的典型形象：建筑方位南北朝向，建筑南北墙体向各有较大的门窗，门窗相对，形成穿堂风，左右邻居连墙布置，如图3本地既有居住建筑形象。具体尺寸，开间以三间为主，偶有两间、四间、五间；进深以10米左右为主，5~25米都可见；高度以4米为主，3.3米~4.5米都可见；门宽2.5米左右，高度3米左右；窗宽2米左右，高2米左右。经调研发现，本地建筑极少有建筑有建筑保温节能相关措施。

图 1本地既有居住建筑形象

1.2典型建筑平面、立面提取

根据以上调研，作者选取具有典型性的建筑，其建筑平面如图2典型建筑平面图，开间、进深尺寸如图所示，门窗尺寸如门窗编号所示，立面图样如图3典型建筑立面图所示。

图2典型建筑平面图

图3典型建筑立面图

1.3典型建筑围护结构参数提取

我们调研当地正在修建的建筑，观察其构造做法，走访当地承接居住建筑的负责人（包工头），与他们核对出当地建筑施工基本构造层次及做法，如表1典型建筑围护结构构造层级及做法。

表1    典型建筑围护结构构造层级及做法

2节能诊断

2.1节能改造方案分析

2.1.1建筑平面、立面改造分析

典型建筑的门窗、体形基本参数与设计标准限值对比见表2，经分析，体形系数、南侧窗墙比均满足要求，北侧窗墙比不满足要求。因本地建筑有南北窗户大小相等的风俗，且北侧为入户门方向占据一半左右的居住建筑，门窗比例问题，所以，在不必要的情况下，不宜动北侧门窗大小。

建筑层高4米不满足寒冷严寒地区室内净高3米的要求，后期需要在室内做吊顶，适当降低室内净高。

平立面的改变比较复杂，优先考虑新建建筑，在既有建筑改造中，优先考虑建筑围护结构改造。

表2   门窗、体形基本参数与设计标准限值对比

2.1.2围护结构改造分析

采用斯维尔建筑节能软件计算，获取传热系数，典型建筑围护结构传热系数与限值比对见表3。经分析典型建筑的围护结构传热系数与限值差异较大，所以，本次改造主要从围护结构入手。

表3  典型建筑围护结构传热系数与限值比对

2.2典型建筑基本能耗计算

我们将以上数值带入以下公式中计，计算出单位面积通过围护结构的传热耗热量。

2.2.1门窗热辐射的热量

q_mc=F_mcixI_tyixC_mci  ^［3］                                       （3）

式（4）中：qmc为门窗的热量；Fmci为门窗面积；Ityi为太阳辐射强度，取南侧127/北侧28W/m2^［1］；Cmci为太阳辐射修正系数，取0.43^［1］。经计算，窗单位面积的热量为5.29 W／m2。

2.2.2单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量计算

q _H.T=(t_i-t_e)( )/ A₀    ^{［1］  ［3］  ［4］}                        (1)

式（1）中：ti为全部房间平均室内计算温度，取14℃^［2］；te为采暖期室外平均温度，取1.3℃^［1］；εi为围护结构传热系数的修正系数；南墙0.83，北墙0.96，东墙0.93，西墙0.93 ，屋顶1.00，门窗地面，1.00 ^［3］；Ki为围护结构的传热系数，W／(m2·K)，对于外墙应取其平均传热系数,由表3获得；Fi为围护结构的面积，㎡；A0为建筑面积，㎡。经计算，屋顶、墙体、门窗、地面单位面积耗热量指标分别为：18.58、 10.25、20.04、4.13，合计单位建筑面积通过围护结构的传热耗为53 W／m2。

2.2.3单位建筑面积的空气渗透耗热量应计算

^{［1］［3］ ［4］}              （2）

式（3）中 ： Cp为空气比热容，取0．28W．h／(kg·K)；ρ为空气密度，取te条件下的值；取1.29 kg／m3^［1］；N为换气次数，住宅建筑取0．5次／h；V为换气体积，取m3。 q_INF为5.49 W／m2。

2.2.4建筑物耗热量指标

  ^{［1］ ［3］ ［4］}                             （4）

式（4）中 qH为建筑物耗热量指标，W／m2；qH·T为单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量，W／m2；qINF为单位建筑面积的空气渗透耗热量，W／m2；qI·H为单位建筑面积的建筑物内部得热(包括炊事、照明、家电和人体散热)，对于住宅建筑，取3．80W／m2。

经计算，qH为54.69

2.2.4结论

得到建筑物耗热量指标qH=54.42 W／m2，渭南市临渭区能耗限值为15.6 W／m2，^［1］其能耗为规范能耗的约3.5倍。

3典型建筑改造及能耗计算

按照既有居住建筑节能改造技术规程指出，严寒地区外保温无法施工或需保持既有建筑面貌时，可采用内保温技术，本次改造给予墙体、屋顶内保温改造^［5］。在调整其各项参数，使其满足设计规范，且总能耗满足要求，调整后qH为15.55 W／m2。其改造方案及传热系数如下表4。（围护结构传热系数来自斯维尔节能计算软件）

表4   改造方案及传热系数

4．既有居住建筑节能改造经济性研究

4.1既有建筑耗煤量折合人民币计算

4.1.1采暖期耗能量计算

Qc=24*Z*(qH1- qH2)/Hc    ^［4］                                          (5)

式（5）中：Qc为采暖耗煤量指标（kg.m²）；Z为采暖期天数，d=84天^［1］；qH1为改造前建筑物耗热量指标，(W/m²)；qH2为改造后建筑物耗热量指标, (W/m²)；Hc标准煤热值，取8.14x10³（W.h）/kg。经过计算，Qc为9.6kg/㎡。

4.1.2年节煤效益计算

年节能量与年节煤量转换，计算年节煤效益见公式6。

G=Q_c*A₀➗R➗1000*P    ^［7］                                             （6）

式（6）中：G为节煤效益；Q_c为节能改造后的节能量，单位为kwh；R为燃煤和标煤的转换系数，取值0. 7143；P为燃煤市场价格，取900元/吨(2019年初市场价)。经过计算，G为1270元。

4.2改造成本计算

我们调研到当地相关建筑材料及施工工费，其中EPS阻燃板市场价格为300元/m³，塑钢中空玻璃平开窗300元/㎡，劳务工费150元/人.天，合计相关费用，改造做法、综合单价、费用合计及总价见表5

表5   改造做法、综合单价、费用合计及总价

4.3投资回收期计算

静态投资回收期计算见公式（7）

n=I/A       ^［8］                                             （7）

式（7）中：n为静态投资回收期(年)；I为节能投资(元)；A为节能收益(元/年)。

经计算，n为14年。

4.4经济性分析

1．投资回收期比对。本建筑是2010年建造，按照建造使用年限为50年计算，还有42年，本改造投资回收期为14年，仍有28年使用期，改造价值高。

2．节能污染量计算。按照燃煤排放污染物的比对关系^［7］，我们核算出本次改造对空气污染物的数量。官道镇约5万人，约1万户计算，改造节能减少污染物估计见表6.

表6    改造节能减少污染物数量估计

污染物	二氧化碳	二氧化硫	氮氧化物	烷类	粉尘
1吨标煤	2.4（kg/年）	备案信息 举报中心 举报中心 行业协会 网络110 互联网协会 举报热线 首都协会 本站持《出版物经营许可证》 仅从事《中国骨与关节损伤》杂志的网上订阅工作,非任何杂志官网,并不涉及杂志社的出版等事务,特此声明！ 工信部备案：湘ICP备2025122662号-1，营业执照统一社会信用代码：91430721MAEHMRR7OE， 出版物经营许可证号：新安新出发证字第2025002号 特别声明:本站资料均源于网上的共享期刊资源，请特别注意，勿做其他非法用途。 如有侵犯您的版权或其他有损您利益的行为，请联系指出，期刊咨询服务平台会立即进行改正或删除相关内容! 扫码添加微信咨询 QQ客服：1663286777 电话：137-1883-9017 收到信息将及时回复