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武汉居住建筑节能改造技术路线的讨论 2012年武汉市建筑节能办资助项目李玉云1,彭波2，胡贵华1,陈桂营3,杨运国3，刘晓芳2，谢华2，汤淼2，彭力2(1.武汉科技大学 城市与建设学院，武汉430070;2.武汉市建筑节能办 3.湖北中城科绿色建筑研究院 ，武汉430022)摘 要论文给出了武汉市既有居住建筑的建筑信息及能耗现状。通过现场调研、测试与诊断，并运用Dest-h能耗模拟软件对遴选的典型既有建筑能耗模拟，分析了外窗、外墙、屋面保温隔热的改造技术及节能潜力。根据当前保温隔热材料的产品价格及湖北省相关造价定额，比选了武汉市居住建筑节能低、中、高三个层次改造技术经济方案，得出了适宜武汉市居住建筑改造方案。关键词 既有居住建筑；节能改造；经济性根据国务院印发“十二五”节能减排综合性工作方案，我省首批既有居住建筑节能改造的工作任务100万，武汉市2013年改造任务43万。我国北方已有居住建筑节能改造的典型案例1，但武汉是夏热冬冷地区，气候、文化、经济等与北方不同。为实施武汉居住建筑节能改造，需讨论武汉居住建筑节能改造的技术路线，节能改造技术路线一般宜为：既有居住建筑的基本信息调研节能诊断节能改造技术途径技术经济分析节能改造方案的评判验收标准。下面分别讨论。1 武汉既有居住建筑现状1.既有居住建筑图1 武汉市不同年代居住建筑面积统计根据武汉市统计年鉴，截至2012年，武汉市城区既有总建筑面积22948.94万，其中住宅建筑面积14825.09万，占总建筑面积的64.60%，人均住宅面积为32.25。武汉市城区各年代的居住建筑面积统计见图1。从图中可知，武汉市1984年以前的居住建筑占19.06 %，19851989年占8.51%，19901999年占12.22%，20012005年占27.96%，20052011年占32.25%，居住建筑逐年平均增长率为6.47%。80 年代至90年代初建造的多为砖混结构，90 年代末建造的住宅多为钢混结构。80年代的城区住宅以多层为主，90年代开始以小高层建筑为主，高层住宅的数量相对较少，非中心城区住宅则以低层为主。低层占86.60%，多层为12%，小高层0.85%，高层仅0.35%。2.室内热环境居民对夏季的住宅内部的闷热情况反响较大，降温用空调的开放时间也比较长；冬季用户普遍觉得阴冷潮湿，有一半以上的住宅居民对室内环境不是很满意。通过对典型建筑夏季的测试发现：典型建筑夏季屋顶外表面温度升降幅度最大，最高时能达到 60以上，西墙外表面温度最高值达到 40以上，西外窗玻璃的温度可达60度以上。测试房间室内各表面温度由大到小依次为屋顶内表面西墙内表面东墙内表面南墙内表面室内温度。3.既有居住建筑能耗现状2008年对武汉市对既有居住建筑的用能情况调查统计，单位建筑面积电耗指标为16.40 (kWh/)。单位建筑面积综合能耗指标为4.26Kgce /（a）（按当量值折算）。2010年对近240栋既有居住建筑进行能耗抽查统计，单位建筑面积电耗指标为26.0 kWh/(a)；2013年对将近500栋居住建筑进行能耗调查统计，得到的单位建筑面积电耗指标增长到47.7kWh/(a)。表1 2013年住宅能耗现行值 建筑功能单位建筑面积能耗限额现行值(m2a)人均能耗限额现行值(人a)户均能耗限额现行值(户a)综合能耗kgce电耗kWh综合能耗kgce电耗kWh综合能耗kgce电耗kWh住宅9.0746.20366.101864.171171.045963.83住宅普通90m2以下8.9935.26223.37872.13652.562571.2790m2及以上6.0026.75231.071030.81766.303417.96高档10.8058.84496.252704.461587.988654.274.既有居住建筑围护结构现状根据调查、现场测试以及查阅图纸，上世纪80、90年代武汉地区典型既有居住建筑围护结构的构造及热工参数如下所述。（1）外墙。外墙结构以砖混、框架为主,异形柱框架结构及剪力墙结构相对较少。砖混建筑外墙以240mm厚的砖墙为主，无内外保温隔热层，其主体部分的传热系数约为2.0 W/（K）（实心粘土砖墙）与1.62 W/（K）（KP1砖墙），与混凝土抗震构造柱和圈梁等热桥按面积加权计算的平均传热系数分别为2.32 W/（K）、2.12 W/（K）；框架和异形柱框架结构及剪力墙结构建筑的外填充墙，主要采用200mm厚加气混凝土砌块、190mm厚水泥炉渣空心砌块及粘土空心砖砌体。加气混凝土砌块(200mm)墙、水泥炉渣空心砌块(190mm)墙主体部分传热系数分别为1.1 W/（K）、2.36 W/（K），但综合混凝土框架等热桥部位在内的平均传热系数约为1.86 W/（K）、2.68 W/（K）。异形柱框架和剪力墙结构建筑外墙的平均传热系数则大于240mm砖墙，剪力墙结构建筑外墙以180mm厚的钢筋混凝土为主，其传热系数约为3.27W/（K），其热工性能较差 。（2）屋面。屋面以平屋面为主, 以120mm厚预制空心板为结构层,屋面的做法主要有仅有隔热层或仅有保温层的屋面。保温层以现浇水泥珍珠岩和100mm厚加气混凝土砌块为主，各种屋面的传热系数一般在2.1 W/（K）以上和1.0 W/（K）左右。（3）外窗。外窗以单框单玻木窗、钢窗和铝合金窗为主，其传热系数约为4.76.7 W/（K），气密性很差，单腔单玻推拉塑料窗应用并不普遍，到2005年以后武汉市新建住宅建筑才开始采用塑料单腔玻璃窗。窗墙比一般在0.180.40范围内。表2为80年代典型武汉住宅围护结构参数。表2 80年代典型武汉住宅围护结构参数围护结构围护结构构成传热系数W/(m2 K)外墙水泥砂浆20mm+粘土砖砌体240mm+抹灰砂浆层20mm2.35屋面预制圆孔板120mm+水泥炉渣找坡层70mm+水泥砂浆20mm2.69楼板预制圆孔板120mm+水泥砂浆20mm2.845挑空楼板预制圆孔板120mm+水泥砂浆20mm3.58外窗单层玻璃 钢腹窗 SC=0.746.60换气次数1.6次/小时 （按实心型材窗气密性等级求得）-5.居住建筑改造面临的问题武汉市既有居住建筑中，不节能居住建筑占了绝大多数，若整体改造，不仅规模、投资巨大，且居住建筑的设计使用年限一般为50年，从改造经济效益角度而言，在建筑全寿命周期内能否完成改造成本的回收也是应重点考虑的因素。其次,居民对住宅节能改造不了解，一部分居民对节能改造是持支持态度的，只是对改造费用的负担方存在疑虑，也有相当一部分居民对既有住宅节能改造持反对意见。2既有居住建筑节能诊断根据所调研的信息，既有居住建筑面临改造的内容有建筑物围护结构、用能设备及室外环境。围护结构包括外窗、遮阳、外墙、屋面以及架空楼板等；建筑物用能设备包括空调供暖设备（或空调供暖系统）、照明系统以及热水系统等；室外环境主要指小区的生态环境。居住建筑的空调供暖能耗与围护结构、空调供暖系统（或设备）有关，建筑物的用能系统选择主要取决于用户，因此，论文主要讨论围护结构节能改造的技术方案与经济性。其方法是选取典型案例，采用模拟法，结合建筑实际状态，诊断居住建筑的节能潜力，探讨既有居住建筑改造方案。2.2典型住宅模型1.住宅模型基本信息 图2是武汉某小区住宅楼的标准层。该栋建筑有3单元，第一层为架空层，层高3m，28层为居住部分，层高2.9m。住宅朝向为南偏西22，体形系数0.31，窗墙比东、西向为0.017，南向为0.33，北向为0.20，总建筑面积8104，其中空调采暖面积4311.48。该住宅功能包括卧室、客厅、厨房、楼梯间、卫生间等。每户面积108，三室一厅。2. 模拟参数设置模拟软件采用清华大学研发DesT-h。不节能建筑围护结构参数设置依据表2，节能建筑的参数设置分别依据 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ 134-2010 2、低能耗居住建筑节能设计标准DB42/T559-20133。空调房间室内温度，冬季18oC,夏季为26 oC；室内照明得热按每平方米每天0.0141KWh取值, 其他室内设备得热、人员得热的平均强度为4.3W/；不节能建筑的换气次数为1.6次h-1，节能建筑的换气参数为1.0次h-1；采用间歇空调供暖模式，即空调采暖日运行时间与室内人员同步；采暖期为12月1日至次年3月1 日，空调期为5月15日至9月12日4。3.围护结构节能改造效果（1）外墙保温隔热改造。在空调、供暖能效比不变的条件下，外墙保温与空调供暖能耗的关系如图2所示。从图2中可知，当建筑外墙传热系数K值由2.35降到0.5W/(K)时，全年的节能率为2.47%13.29%，其中制冷季节能率0.81%3.57%，供暖季节能率3.86%21.44%。外墙隔热与空调供暖能耗的关系见图3。从图3中可知，当外墙外表面太阳辐射吸收系数值从0.98（光学镜面黑色涂料饰面）变化到0.2（白色喷漆饰面）时，空调供暖的节能率为-1.43%2.35%，其中夏季制冷节能率随着外墙外表面的太阳辐射吸收系数的减小而不断增加，供暖季节能率则是随值的减小而不断降低。外墙隔热性能的改造对建筑夏季制冷的能耗影响效果比较显著，建筑节能率最高可达10.63%；总体来说，建筑的节能率是随着太阳辐射吸收系数的减小而逐渐增加的，当太阳辐射吸收系数由0.7（水泥砂浆饰面）减小到0.2时，建筑全年的空调供暖节能率从0.23%增长到2.35%。（2）屋面保温隔热改造。屋面保温隔热与建筑能耗的关系分别见图4、图5。当屋面传热系数K值从2.0降到0.3W/(K)时，建筑全年的空调供暖节能率为0.82%3.34%，其中制冷空调季节能率为0.62%2.48%，供暖季节能率为0.98%4.06%。由于该建筑模型层数为8层，屋面面积相对较小，仅占外墙面积的1/3左右，故对整栋建筑的空调供暖能耗影响较小。但顶层房间的节能率4.15%17.72%，其中制冷季节能率为4.11%17.21%，供暖季的节能率为4.18%18.12%，屋面节能改造的效果还是可行的。图2 传热系数改造对建筑能耗的影响 图3 太阳辐射吸收系数对建筑能耗影响图4传热系数改造对建筑能耗的影响 图5太阳辐射吸收系数对建筑能耗影响（3）外窗保温隔热改造。1）外窗气密性改造。在建筑模型其他参数不变的情况下，仅改变建筑外窗的换气次数。换气次数对建筑能耗的影响详见表3。由表中数据分析可得，当换气次数由原来的1.6次/h降低到1.0次/h时，建筑的节能率13.79%，其中制冷季节能率为0.43%，供暖季节能率则为24.98%，可见换气次数的节能改造对建筑冬季供暖能耗的降低效果明显。表3 换气次数对建筑能耗影响换气次数（次/h）供暖节能率 （%）制冷节能率 (%)年节能率 (%)1.60 0001.0 24.980.4313.792）外窗传热系数对建筑空调供暖能耗的影响。外窗传热系数对建筑能耗见图6。从图中可知，当外窗传热系数由4.7降到2.2 W/（K）时，建筑全年节能率变化为5.59%11.52%，其中，随着传热系数的减小，夏季空调节能率从4.99%变化到3.61%，冬季供暖节能率则由6.25%逐渐增加到20.29%。武汉既有居住建筑外窗传热系数改造对冬季供暖需要较大的住户具有可观的节能改造价值。图6 外窗传热系数对建筑能耗影响 图7 外窗遮阳系数对建筑节能率影响 3）外窗遮阳系数对建筑能耗的影响。外窗遮阳系数对建筑空调供暖能耗影响的模拟结果见图7。从图中可知，当外窗遮阳系数SC由0.7降到0.2时，建筑全年的节能率变化为0.57%7.01%，其中，建筑夏季空调节能率变化为2.30%31.67%，冬季供暖节能率-0.88%-13.64%。外窗遮阳系数的改造对建筑冬、夏能耗的影响效果是截然相反的，随着外窗遮阳系数的降低，夏季制冷能耗是减小，建筑冬季供暖能耗增加，但对夏季制冷能耗的影响程度明显大于冬季供暖能耗。因此，在进行建筑外遮阳改造时，如果能兼顾建筑冬夏两季对阳光的不同需求，节能改造效果更佳。由于实施楼板改造扰民，所以不宜对楼板节能改造，论文不讨论楼板节能改造。3 既有居住建筑技术经济分析3.1外墙改造方案技术经济方案比选表4 外墙保温造价定额保温类型造价元/每增减5mm造价元/EPS聚苯板外墙外保温20mm 涂料饰面69.359.07XPS聚苯乙烯挤塑板外墙外保温25mm 涂料饰面90.289.59外墙保温分为外保温与内保温，内保温扰民，不宜用于居住建筑改造（但不包括需要保护的历史文物建筑）。外墙可采取的外保温系统有EPS外保温系统、XPS外保温系统等。通过咨询相关材料市场报价及查阅相关资料确定其改造投资单价5、6见表4。各外墙外保温系统在不同传热系数条件下的改造成本见图8。从图8传热系数与改造成本关系曲线可知，改造成本随着外墙传热系数的减小增加。在节能改造方案的选择上,还应综合节能效果与节能改造经济性方面的因素，故论文引入改造的静态投资回收期T7,即,其中,为节能改造年效益, 万元/年。围护结构改造节电量计算原 则是：改造前后COP恒定，电价取武汉居民平均用电费0.6元/度, 则为节能改造的总成本。越小，节能改造的投入产出比就越高，即节能改造方案性价比高。各外墙外保温系统传热系数改造与其改造对应的静态投资回收期关系曲线见图9。由图中斜率可知：对EPS外墙外保温系统，当传热系数改造K=1.1 W/(K)时，其静态投资回收期最短，=18.40年，即投入产出比最高，为最佳改造方案。其他各外保温系统改造最佳方案分别为：XPS外墙外保温系统传热系数K=1.1 W/(K)，静态投资回收期=19.48年。图8 外墙传热系数与改造成本关系曲线 图9 传热系数改造与静态投资回收期3.2屋面改造方案技术经济方案比选表5 屋面保温系统造价定额保温类型造价元/增减5mm造价元/屋面(上人）喷涂改性聚氨酯硬泡沫 30mm75.75/屋面(上人) 喷涂改性聚氨酯硬泡沫 40mm101.16/屋面泡沫玻璃保温 30mm100.7213.88屋面EPS保温 30mm35.202.96屋面XPS保温 30mm50.805.561.屋面保温改造（1）屋面保温改造成本。屋面各保温系统的造价定额见表5。各保温系统在不同传热系数下的改造成本详见图10。从图10中曲线可知，EPS保温改造成本最低，泡沫玻璃板保温系统改造成本最高。 （2）屋面改造方案比选。各屋面保温系统传热系数改造与其静态回收期关系详见图11。从图11中曲线可直接看到，当K=1.0 W/(K)，EPS 回收期为9.45年；XPS 回收期为10.66年；屋面泡沫玻璃保温系统回收期达34.51年；屋面聚氨酯保温系统回收期为17.75年。图10 各屋面传热系数改造与成本关系曲线 图11 屋面传热系数改造与静态回收期关系 2.屋面隔热性能改造（1）改造措施。既有居住建筑平屋面的隔热性能改造方案有：屋面外表面采用浅色饰面反射隔热涂料，对于夏季漫长的武汉地区，可增加屋面对太阳光的反射程度，降低屋面太阳得热，从而使居住建筑的屋面内、外表面与顶层房间热负荷大大降低；屋顶设置通风架空层，不仅避免太阳辐射直接作用在围护结构 上，而且可以利用自然通风，带走进入夹层中热量达到减少室外热作用对室内表面的影响；采用遮阳措施，通过直接遮挡太阳辐射，使屋面太阳辐射得热降低；种植屋面的利用，不仅可有效的增加屋面隔热性能，降低屋面传热量，而且还可以增加屋面的防水作用。图12 屋面传热系数改造与静态回收期关系（2）反射隔热模拟。屋面不同太阳辐射吸收系数对建筑能耗的影响如图12所示。以原模型建筑屋面表面水泥砂浆饰面（太阳辐射吸收系数=0.7）为基准。从模拟结果看，随着屋面太阳辐射吸收系数由0.98减小到0.20，建筑的空调能耗是不断降低的，节能率为-2.44%4.15%；冬季采暖能耗则是不断增加的，节能率变化为0.82%-1.57%，从图12中总节能率曲线变化可得，随着屋面太阳辐射吸收系数的减小，空调供暖总节能率为-0.68%1.06%；屋面表面太阳辐射吸收系数对居住建筑夏季能耗的影响大于对冬季采暖能耗的影 响。当屋面外表面的太阳辐射吸收系数0.4时，该建筑的的节能率为0.66%。该建筑屋面的面积为812，经计算隔热措施的节能改造总造价为1.99万元，相应的改造静态投资回收期达29.33年。3.外窗改造方案分析武汉地区既有居住建筑外窗的节能改造是一项包括建筑外窗气密性、传热系数及遮阳系数的综合性节能改造。改造的重点是单层塑钢窗和单腔铝合金、单层玻璃窗。由于外窗的类型较多，改造时应根据现场的实际情况以及市场所生产的型材。依据不同现场条件，具体的外窗节能改造措施详见表6。表6 各外窗节能改造方案、热物性参数及适用范围外窗节能改造方案造价元/改造适用条件原建筑外窗类型：单层玻璃塑料门窗不动原窗框，不破坏窗洞口内外装修，只更换门窗扇、五金件及玻璃方案(1):5+9A+5（）中空玻璃21523080、88系列塑料推拉门窗；60系列塑料平开门窗不动原窗框，不破坏洞口内外装饰，拆除原窗扇，换新门窗方案(2):5+9A+5（）中空玻璃33035080、88系列塑料推拉门窗；60系列塑料平开门窗方案(3):5Low-E+9A+5（）中空玻璃380400方案(4):内置百叶中空玻璃外窗5+21A+5（）700750只针对88系列塑料推拉门窗；60系列塑料平开门窗方案(5):内置百叶中空玻璃外窗6Low-E+21A+5()800850保留原窗，不破坏洞口内外装饰，内装新窗方案(6):5+9A+5（）中空玻璃300350原外窗保留完好且内窗台尺寸够100120；80、88系列塑料推拉门窗；60系列塑料平开门窗方案(7):5+12A+5（）中空玻璃400450原建筑外窗类型：单玻单腔铝合金门窗不拆除原窗外框，不破坏洞口内外装饰，只拆除窗扇，内装新窗方案(8):5+9A+5（）中空玻璃断热铝合金550570铝合金推拉门窗方案(9)：5+12A+5（）中空玻璃断热铝合金600650方案(10)：5Low-E+9A+5（）中空玻璃断热铝合金600630方案(11)：内置百叶5+21A+5（）中空玻璃断热铝合金900950方案(12):内置百叶6 Low-E+21A+5（）中空玻璃断热铝合金10001050保留原窗，不破坏洞口内外装饰，内装新窗方案(13):5+9A+5（）中空玻璃300350铝合金推拉门窗，原有外窗保留完好且内窗台尺寸够80100方案(14):5+12A+5（）中空玻璃400450不拆除窗外框，不破坏洞口内外装饰，不拆除单腔铝合金原窗，只换玻璃及压条方案(15):5+9A+5（）中空玻璃420450铝合金平开窗方案(16):5Low-E+9A+5（）中空玻璃480520该建筑模型外窗总面积为845，表7给出了16种不同改造方案的热工性能、节能效果及改造的静态回收期。节能改造后外窗的换气次数按节能标准的1.0次/h取值。从表7可知，外窗节能改造对表7 外窗改造节能量及经济性分析改造方案全年累计热负荷(kWh)全年累计冷负荷(kWh)节能率 (%)节能量(kWh)改造成本（元）静态回收期（年）1164986.24193811.7723.42%55953.541859005.542164986.24193811.7723.42%55953.542982858.883169098.39178754.1625.76%60336.043380009.344百叶展开垂直(夏季)160832.49138582.0036.10%82152.6661262512.43百叶收起或展开水平（冬季）5百叶展开垂直163644.23125934.9838.19%86171.5169712513.48百叶收起或展开水平6164152.25191281.1224.14%57492.762746257.967159848.55193997.6924.48%58576.7535912510.228168850.28202870.4020.66%49981.3047320015.789164627.67203238.1821.49%52043.8251545016.5110172552.30187263.2023.20%54818.6051967515.8011百叶展开垂直164627.67138920.0535.21%80008.2278162516.28百叶收起或展开水平12百叶展开垂直167624.71128779.9736.74%82839.5686612517.43百叶收起或展开水平13157583.78204184.4122.79%55339.722982858.9814157035.65204255.1722.89%55597.4535912510.7715169881.50202775.9420.46%49479.6236757512.3816175114.14184432.8923.26%54700.8342250012.87建筑能耗影响十分显著，节能率可达20.46%38.19%，有内置百叶窗的节能效果最好。其中，节能效果最佳的是改造方案5；节能率最小的是方案15，节能率为20.46%。考虑改造方案的静态投资回收期，则方案1的静态投资回收期最短，仅T年，建筑节能率为23.42%，为节能改造优选方案之一；方案12改造的经济效益最差，静态回收期最长，达年。 从表7还可知，对该建筑南向外窗改造而言，仅改造方案5能满足节能65%的标准；对建筑北向外窗改造，方案17、12、13、14均能满足节能65%要求；对建筑东、西向外窗改造，方案3、4、5、12能满足节能65%要求，而改造方案1、2、6、7、13、14的传热系数能满足标准要求，但其综合遮阳系数均大于0.5，大于标准限值，如对其外窗改造的同时，再适当的采取固定式或活动式外遮阳措施，改造方案也能达到65%的节能标准。4围护结构的低、中、高层次改造探讨综合对比各改造方案的成本、节能率以及相应的静态投资回收期，确定改造方案。改造方案的确定方法是：一是将将围护结构改造方案按节能率50%、65%的节能标准划分；二是在此基础上，围护结构节能改造方案又分为低、中、高三个层次。低层次节能改造仅为建筑外窗的改造；中层次节能改造在低层次改造的基础上，再增加一项屋面、外墙、遮阳的组合节能改造方案；高层次节能改造即在中层次节能改造的基础之上，再增加一项或多项围护结构改造措施的综合性能改造。表8是外墙、屋面的改造方案。从表中可知，屋面保温改造方案4、方案5符合夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造技术导则（住建部）屋面保温改造节能率需达到2%的要求。外墙保温改造小于夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造技术导则（住建部）节能率需达到14%的要求，因此，外墙不适宜节能改造。表9是外窗节能改造方案。从表中可知，方案7、方案8、方案11的节能率超过了23%，符合夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造技术导则（住建部）外窗保温隔热改造节能率需达到23%的要求。表8 各单项节能改造方案效果分析改造方案外墙保温隔热性能改造(1) 节能50%（K1.5W/(K)、D2.5）(2)节能65%（K1.2W/(K)、D2.5）（3）外墙外表面为浅彩色，太阳辐射吸收系数系数=0.4胶粉聚苯颗粒外保温 K=1.5W/(K)、D=3.46 EPS保温 K=1.1W/(K)、D=3.32改造单价 （元/m2)51.97 73.63 17.53 节能率（%）6.04%8.90%1.40%静态投资回收期(年)19.17 18.40 25.64 改造方案屋面传热系数改造(4)节能50%（K1.0W/(K)、D2.5）(5)节能65%（K0.5W/(K)、D3.0）(6)屋面外表面为浅彩色，太阳辐射吸收系数系数=0.4EPS保温 K=1.0W/(K)、D=2.93EPS保温 K=0.5W/(K)、D=3.43改造单价 （元/m2)35.20 61.85 24.51 节能率（%）2.18%2.98%0.66%静态投资回收期(年)9.45 12.12 29.33 表9 各单项节能改造方案效果分析改造方案外窗传热系数改造（7）节能50%传热系数限值K3.2 W/(K)（8）节能65%传热系数限值K2.3W/(K)塑钢窗：内窗台加装一层新窗即双层窗5+9A+5()中空玻璃K=2.7W/(K)塑钢窗：6 Low-E+21A+5（）内置百叶中空玻璃外窗K=2.2W/(K)改造单价 （元/m2)325825节能率（%)24.14%38.19%静态投资回收期(年)7.9613.48改造方案外窗遮阳改造（9）贴膜（10）活动外遮阳（11）5+21A+5（）内置百叶中空玻璃外窗综合遮阳系数SC=0.25综合遮阳系数SC=0.20综合遮阳系数 SC=0.18改造单价 （元/m2)168.38700725节能率（%)6.33%14.43%36.10%静态投资回收期(年)23.6033.5412.434.1低层次改造效益分析表10 低层次改造的成本、节能率及静态投资回收期外窗传热系数改造方案外窗改造节能50%外窗改造节能65%方案（7）方案（8）改造成本 （元/m2）325 825节能率（%）24.14%38.19%静态投资回收期（年）7.96 13.48 低层次改造的成本、节能率及静态投资回收期详见表10。从表中数据可知，当外窗改造满足节能50%标准时，空调供暖节能率为24.14%，外窗改造方案9的静态回收期仅为7.96年。当外窗改造满足节能65%标准时，节能率为38.19%，但其静态投资回收期较长，为 13.48年。4. 2中层次改造效益分析 1.满足节能率50%的中层次节能改造中层次改造的成本、节能率及相关静态投资回收期计算详见表11。由表中数据分析可知，中层次节能改造的节能率为27.77%36.10%，方案4+6+7的节能率为27.77%，对应的改造静态投资回收期8.46年；方案11的节能率36.10%，对应的静态投资回收期为12.43年。节能改造经济效益最差的是方案7+10，虽然节能率为35.60%，但静态投资回收期期最长为17.83年。表11 中层次改造（节能率50%标准）的成本、节能率及静态投资回收期改造方案外窗+屋面保温隔热外窗+外墙保温隔热外窗+活动外遮阳外窗+贴膜内置百叶中空外窗方案4+6+7方案2+3+7方案7+10方案7+9方案11改造成本 （元/ m2）384.71 416.16 1025.00 493.38 725.00 节能率（%）27.77%34.44%35.60%29.94%36.10%静态投资回收期（年）8.46 10.45 17.83 10.27 12.43 2.满足节能率65%的中层次节能改造 改造的节能、经济效益分析：其中层次改造的成本、节能率及相关静态投资回收期计算详见表12。由表中数据分析可得，该中层次节能改造的节能率为38.19%48.49%，方案8的节能率为38.19%，对应的静态投资回收期13.48年；方案2+3+8的节能率为48.49%，对应的静态投资回收期为15.27年。表12 中层次改造（节能率65%标准）的成本、节能率及静态投资回收期改造方案外窗+屋面保温隔热外窗+遮阳（内置百叶中空外窗）外窗+外墙保温隔热方案5+6+8方案8方案2+3+8改造成本 （元/ m2）911.36 825.00 916.16 节能率（%）41.83%38.19%48.49%静态投资回收期（年）13.57 13.48 15.27 4.3高层次改造效益分析 1. 满足节能率50%的高层次节能改造建筑高层次改造的成本、节能率及相关静态投资回收期计算详见表13。分析表中数据可知，高层次节能改造的建筑节能率为32.78%43.53%，投资回收期最短的方案4+6+7+9的组合，回收期10.51 年，节能率32.78%。表13 高层次改造（节能率50%标准）的成本、节能率及静态投资回收期改造技术组合方案外窗+外墙保温隔热+屋面保温隔热外窗+贴膜+外墙保温隔热外窗+活动外遮阳+外墙保温隔热内置百叶中空外窗+外墙保温隔热外窗+贴膜+屋面保温隔热外窗+活动外遮阳+屋面保温隔热内置百叶中空外窗+屋面保温隔热方案1+3+4+6+7方案1+3+7+9方案1+3+7+10方案1+3+11方案4+6+7+9方案4+6+7+10方案4+6+11综合改造成本（元/m2）454.21 562.88 1094.51 794.51 553.08 1084.71 784.71 节能率（%）34.41%37.38%43.04%43.53%32.78%38.44%38.93%静态投资回收期（年）11.33 12.65 18.59 14.09 10.51 17.50 12.48 2.满足节能率65%的高层次节能改造高层次改造的成本、节能率及相关静态投资回收期计算详见表14。由表中数据分析可知，该高层次节能改造的建筑节能率为41.83%52.13%，其中以技术组合方案5+6+8的节能效果最差，建筑节能率为41.83%，对应的静态投资回收期13.57年，但其经济效益最佳；技术组合方案2+3+5+6+8的节能改造效果最为理想，建筑节能率为52.13%，对应的静态投资回收期为15.22年。节能改造经济效益最差的技术组合方案是2+3+8，其静态投资回收期为15.27年，对应的建筑节能率为48.49%。表14 高层次改造（节能率65%标准）的成本、节能率及静态投资回收期改造方案外窗+外墙保温隔热+屋面保温隔热内置百叶中空玻璃外窗+屋面保温隔热内置百叶中空玻璃外窗+外墙保温隔热方案2+3+5+6+8方案5+6+8方案2+3+8改造成本 （元/m2）1002.52 911.36 916.16 节能率（%）52.13%41.83%48.49%静态投资回收期（年）15.22 13.57 15.27 5节能改造的节能量评价与验收1.节能量的评价对建筑改造节能效果进行评价时，对原建筑基准能耗的选取尤为重要，这里引入两种不同的能耗基准：1）以2013年统计的居住建筑实际耗能量为建筑基准能耗1；2）基准电耗2=基准电耗1-现有空调系统耗电量+满足舒适度空调系统电耗，其中现有空调系统耗电量为2013年统计的居民实际耗电量，满足舒适度空调系统的耗电量为DeST-h模拟得到的数值。其中：基准能耗1=45.43kWh/(a)（只含电耗）或基准能耗1=9.13kgce/(a) (折合电、天然气)基准2=基准1-现有空调、供暖系统耗电量+满足舒适度空调系统电耗式中：现有空调、供暖系统耗电量为11.88 kWh/(a)；满足舒适度要求的空调、供暖耗电量为52.66 kWh/(a). 故kWh/(a)则采取各节能改造措施进行改造后，建筑单位面积年节能量的计算公式为：；2.节能改造后的验收居住建筑节能改造分项工程检验批的主控项目应满足建筑节能工程施工质量验收统一标准（GB50300-2013）、建筑装饰装修工程质量验收规范（GB50210）、建筑外遮阳工程质量验收规程DGJ32/TJ88、屋面工程质量验收规范（GB50207）中的相关要求。6 结论根据前面的讨论，得出以下的结论。（1）根据调查、测试、查阅图纸以及节能诊断，得到了上世纪80、90年代武汉地区典型既有居住建筑围护结构的构造、热工参数以及现阶段能耗值。（2）分析了外窗、外墙、屋面保温隔热的改造技术及节能潜力，得到了屋面、外窗及外墙的节能率，其中，屋面改造的节能率可以满足夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造技术导则（住建部）屋面保温改造节能率需达到2%的要求。优选的外窗改造方案的节能率超过了23%，符合夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造技术导则（住建部）外窗保温隔热改造节能率。外墙保温改造小于夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造技术导则（住建部）节能率需达到14%的要求，因此，外墙不适宜节能改造。（3）通过对居住建筑诊断以及外窗型材调研，给出了多个外窗节能改造方案、屋面节能改造方案。根据当前保温隔热材料的产品价格及湖北省相关造价定额，比选了武汉市居住建筑节能低、中、高三个层次改造技术经济方案，得出了适宜武汉市居住建筑改造方案以及相应的投资回收期。参考文献1 刘月莉，仝贵婵，刘雪玲.既有居住建筑节能改造M.北京：中国建筑工业出版社，20122 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准.JGJ 134-20103低能耗居住建筑节能设计标准.DB42/T559-2013 4 李海承,李玉云,田英,陈桂营. 武汉市居住建筑节能分析J.墙体革新与建筑节能，2010,8:48-525 湖北省建设工程造价管理总站.湖北省建筑节能工程消耗量定额及统一基价表M.湖北：长江出版社，2009 6 湖北省建设工程造价管理总站.湖北省房屋修缮工程预算定额统一计价表M.湖北：长江出版社，2009.7公共建筑节能改造技术规范JGJ176-2009.
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