北方既有居住建筑节能改造项目技术经济评价指标体系构建
1.构建评价指标体
系笔者遵循系统性、合理性、综合性、应用性的原则，建立评价指标体系，并参照了《既有居住建筑节能改造指南》、《民用建筑节能条例》、《民用建筑节能设计标准》、《建筑气候规划标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》等相关行业标准，根据实际状况选取评价指标。
2.确定指标权重
使用层次分析法计算其权重系数，其特点是在对复杂决策问题的本质、影响因素、内在关系等进行深入分析之后，构建一个层次结构模型。然后，运用较少的定量信息，把决策的思维过程数学化，从而为求解多目标、多准则，或无结构特性的复杂决策问题。其步骤：一是构造层次分析结构；二是构造判断矩阵；三是判断矩阵的一致性检验；四是层次单排序；五是层次总排序；最后是做出决策。
笔者通过运用MCE软件和Excel，将专家打分通过软件输入，选取层次分析法求取权重，结果如表1所示。北方既有居住建筑节能改造项目评价模型构建通过模糊综合评判法的原理和公式，建立适合北方既有居住建筑节能改造项目技术经济评价指标体系的模糊综合评判。
1.建立因素集
第一层为：A＝{B1,B2,B3}。第二层为：B1＝{C1,C2}，B2＝{C3,C4}，B3＝{C5,C6,C7}。第三层为：C1＝{D1,D2,D3,D4,D5,D6}，C2＝{D7,D8,D9}，C3＝{D10,D11}，C4＝{D12,D13,D14}，C5＝{D15,D16}，C6＝{D17,D18}，C7＝{D19,D20}。
2.建立评价指标的评语集
为北方既有居住建筑节能改造项目技术经济评价指标体系建立评语集，其含义有两点：一是此方案的选择是否能达到满意的效果；二是此指标值对于既有建筑节能改造项目实施的推动作用是否能达到满意效果，如项目检测指标中的围护防水效果。V＝{v1,v2,v3,v4,v5}={非常满意，满意，中，差，非常差}3.确定权重权重的最终确定值是通过层次分析法的计算来求得，此任务已完成。第三层权重记为wDi，第二层权重记为wCi，第一层权重记为wBi。4.分层作综合评价以调查问卷的形式，请10位专家对评价指标体系中的第三层进行单因素评价，得到模糊评判矩阵如下：RCi(i=1,2,3,…,7)单级综合评判BCi＝WCi莓RCi。
实例分析
北方既有居住建筑节能改造项目技术经济评价，是在项目改造前对各个方案进行评价，从而选取最优方案。本文以河北省唐山市河北一号小区509号楼为例，对其进行技术经济评价。以下项目介绍中的数值为《既有居住建筑节能改造评估报告》[2]中给出。
1.项目概况
该项目是1976年唐山大地震后所建楼之一，具有很强的抗震性。509号楼有5层、3个单元共45户，建筑面积为2156m2。该建筑没有地下室，楼宇门已不存在。原有平屋面为钢筋混凝土楼板，局部的保温层已湿透。预制外墙板为11cm厚的钢筋混凝土、12cm厚轻质混凝土夹心层，外加4cm厚的砂浆层。原来的单玻空腹钢窗大部分被换成了铝合金或塑钢窗，或在外面又装了一樘窗，有些是单玻窗，有些是双膛窗。整个护结构存在许多问题，包括不密封、结露和防水失效。采暖系统为垂直单管系统，并且没有温度调节手段。下面根据评价指标体系，对该项目进行有针对性的介绍。（1）技术性指标。第一项，项目改造指标。专家拟定的具体方案为：对窗的改造主要采用塑钢中空内平开窗，使用low-e玻璃；对外墙的改造主要是采用10cmEPS薄抹灰系统；对屋面的改造主要采用是14cmPU暖屋面。供热计量方式主要采用热计量收费；采暖系统采用的是垂直双管和自动温控阀。对楼宇门的改造主要采用双扇保温钢板门，将门墙缝里内外均以硅胶密封，并带有自闭装置。第二项，项目检测指标。改造前，对围护结构传热系数进行测定，主要包括对屋面、外墙、外窗、底板的测量。其传热系数分别为：1.3W/m2k、2.0W/m2k、4.5W/m2k、2.8W/m2k。经过专业人员检测，该项目防水效果较差。（2）经济性指标。第一项，预估指标。该项目总费用为606.1元/m2，即约为131万元；节能相关费用约占改造总费用的28%；节煤量为33.72吨，按每吨为500元计算，共计16860元。第二项，效果指标。设本项目的项目期为30年。静态投资回收期＝606.1×28%16860÷2156≈22年净现值＝-131×28%+1.686(P/A,5%,30)＝-10.75用内插法求取内部收益率。其计算过程为：设i＝2%，经计算，净现值＝1.301设i＝3%,经计算，净现值＝-3.716IRR1=1.301×(3%-2%)1.301+|-3.716|+2%=2.26%（3）社会性指标。第一项，环保性指标。该项目改造前采暖消耗量为219592.2kWh/a，建筑面积为2156m2，即每平方米采暖消耗量为101.85kWh/a。改造后，采暖消耗量为141696.6kWh/a。同理，其每平方米采暖消耗量为65.72kWh/a；该项目有害物质减少量，是通过其节煤量来计算的，按工程建设标准《民用建筑节能设计规程》，每吨标煤燃烧产生的有害气体量包括：二氧化硫为1.4千克、粉尘为11千克、氮化物为9千克、烷烃类为0.5千克、二氧化碳为2.6吨。经计算，该项目所减少的有害气体量为：二氧化硫0.047吨、粉尘0.371吨、氮化物0.303吨、烷烃类0.017吨、二氧化碳87.672吨。第二项，舒适性指标。该项目在改造前室内温度为16度，改造后会达到20度以上；其霉变结露现象较为严重。第三项，支持度指标。唐山市政府出资370元/m2、中央政府出资54元/m2、德国技术合作公司出资140元/m2、居民出资42元/m2。
2.项目技术经济评价
笔者请10位专家对该项目三级指标进行投票，投票结果如表2所示。由此可知，该项目评价中存在稍微不经济现象。
结论
1.1节能改造项目规模
乌鲁木齐市将在2015~2019年的5年内，完成160个项目、114万m2的既有公共建筑节能改造。这些建筑绝大多数是1990年后建造的，建筑地段优越。结构形式基本为框架或砖混结构，建筑层数为3层及3层以上的建筑。
1.2节能改造项目类型
按建筑功能划分，节能改造项目基本上可分为教学类、办公类、综合类、宿舍类、医疗类等五类建筑。
2节能改造内容及改造目标
2.1节能改造内容
节能改造内容包括围护结构节能改造、室内供热系统节能改造、加装热计量表及电气系统的节能改造等。
（1）围护结构节能改造主要针对建筑物的外墙、屋面、外门窗、地面、非采暖地下室顶部、采暖地下室外墙、接触室外空气的外挑楼板等进行节能改造，以实现整体节能目标。
（2）采暖计量及采暖系统改造主要是通过分室增设温控阀、每栋建筑采暖总入口设置静态水力平衡阀或自力式压差控制阀及热计量装置；采暖系统改为带跨越管的水平单管或双管形式等方式进行节能改造。
（3）通风系统的改造主要是完善通风系统，改变因无组织通风换气形成的大量热损失的状况。
（4）空调系统的改造主要为一般办公室不再设空调机，对已有的空调系统可加以完善改造。
（5）电气系统的节能改造，通过计算，如有必要对原有建筑照明装置、原有动力系统控制装置、低压配电系统功率因数补偿装置进行更换。
2.2节能65%目标的确定
目前，我国新建公共建筑的节能设计及既有公共建筑节能改造设计，依据的是现行国家GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》，该标准的节能率为50%。随着我国节能减排力度的加大，我国即将颁布实施节能率为65%的GB50189《公共建筑节能设计标准》（征求意见稿）。为适应国家公共建筑节能设计标准提高后的要求，乌鲁木齐市既有公共建筑节能改造采用65%的节能设计标准是必要的。
2.3节能目标
将在原建筑能耗的基础上实现降低总体能耗不低于65%的节能目标。根据对9个典型案例项目的能耗计算，建筑围护结构的平均节能贡献率为61.48%，供暖系统中所增加的散热器恒温阀、系统平衡等措施带来了供热系统效率的提高，此部分的平均节能贡献率为5%；两部分合计，总节能率为66.48%。
2.4依据的节能设计标准
国家目前没有公共建筑节能65%的标准。本次节能改造中是依据国家即将的节能65%的GB50189《公共建筑节能设计标准》（征求意见稿）。根据该标准征求意见稿，严寒C区甲类（单栋建筑面积大于300m2）建筑围护结构的热工性能应符合。
2.5围护结构保温材料的选择
围护结构保温材料应选用保温隔热好（导热系数λ值小）、防火性能好、表观密度低、压缩强度高、质量吸水率小、憎水率高、容易施工且性价比好的材料。《新疆维吾尔自治区消防条例》中要求：建筑外墙装饰装修和保温工程禁止使用易燃（燃烧性能为B3级）、可燃（燃烧性能为B2级）材料。《新疆维吾尔自治区建筑外保温材料防火暂行规定》对保温材料防火性能的要求：民用建筑外保温材料的燃烧性能宜为A级，且不应低于B1级，严禁采用B2、B3级材料。高度大于等于50m的公共建筑，其外墙保温材料的燃烧性能应为A级。高度小于50m的公共建筑，外墙保温材料的燃烧性能不应低于B1级。当采用热塑性（EPS、XPS）B1级保温材料时，每两层应设置水平防火隔离带。建筑物首层（或建筑突出部分平台上的第一层）严禁采用热塑性保温材料。对既有公共建筑节能改造所选用保温材料的燃烧性能，必须遵循上述规定。对160个工程项目、114万m2建筑面积既有公共建筑节能改造时，所选用保温材料的物理性能指标必须满足表4的要求。
2.6节能改造项完成后节能量分析
在160个工程项目、114万m2建筑面积的既有公共建筑节能改造中，选择不同的建筑功能、结构形式、建筑高度、建筑层数、建筑朝向、建造年代，从五种建筑类型中选择有代表性的9个典型案例项目进行能耗需求分析，在此基础上计算出节能改造后总的节能（天然气）量。各类建筑单位建筑面积的节天然气量（Nm3/m2），其中教学类建筑为15.78，办公类建筑为15.76，综合类建筑为17.12，宿舍类建筑为16.26，医疗类建筑为15.41，采用面积加权平均计算的方法，得出160个工程项目、1136726.20m2建筑面积单位建筑面积的平均节天然气量为15.94（Nm3/m2），节能改造完成后节天然气总量为1811.47（万Nm3）。3.7节能率分析各类建筑的节能率，其中教学类建筑为66.22%，办公类建筑为66.30%，综合类建筑为67.14%，宿舍类建筑为67.30%，医疗类建筑为66.50%，采用面积加权平均计算的方法，得出160个工程项目、1136726.20m2建筑面积平均节能率为66.48%。
3建议
关键词：采暖地区;居住建筑;节能改造;设计
采暖地区既有居住建筑节能改造，是符合我国经济发展的趋势。改革开放以来，我国为了快速发展经济，建立了许多高耗能高污染行业，虽然带来了巨大的经济效益，但同时也带来了能源消耗严重、环境污染等一系列问题的出现，需要我国改变原有的经济发展方式，逐渐向环境友好型和资源节约型社会转变。这就需要我们抓住一切可以利用的机会，采暖地区既有居住建筑的改造，可以极大地提高对资源的利用效率，也符合我国新型的经济发展方式。
1采暖地区既有居住建筑节能的改造要求
首先，采暖地区既有建筑节能改造的要求主要是在建筑的硬件设施上，主要表现在垂直单管系统，应该被逐渐淘汰。应该都使用垂直或水平双管系统。恒温阀在使用时也有一定的要求:应该使用三通型恒温阀;以保证控制的有效性。恒温阀的装配应该按照装配要求进行安装，还应该做到它的调节特性、温包、阀头曲线都应该达到合格标准。能够正常感应建筑内的湿度，并能做出相应的调控。其次，应该使用具有说明书、许可证明等一系列达标的装置。改造工程完工之后，还要对这些装置进行反复调整、实验，已证实其装置的性能和使用方式是正确的运用。还应该具有专业的监控设备和专门的监控机构，以方便随时对装置进行定期的抽检和排查。对于不符合使用标准的应该及时予以更换。对于出现不能正常运转或数据监控不正常的装置应及时对其进行检修。最后，室内系统也有一定的要求，具体表现为:应定期热力复核审计，提供系统改造散热器的热量提供数据，然后此基础上分析热提供质量是否达到先前计算标准;还应对水压和出水量进行分析，计算出整个室内热提供与热能耗的投入与产出比率，以为更好地分析室内系统供热的情况，并可以针对出现的问题作出及时的应对［2］。
2采暖地区既有居住建筑节能改造设计的具体实施措施
据有关统计数据称，中国既有房屋采暖的建筑占总数的29.0%。例如房屋采暖能耗每平方米25.3公斤煤，可以大约计算出东北、西北、华北地区每年就要耗费1670万吨煤，这些高耗能的采暖方式，会大量的消耗能源。同时由于我国既有居住建筑维护结构多数存在保温标准低，隔热效果差等问题，因此对我国既有居住建筑围护结构进行节能改造成为当前建筑设计中的重点内容。
2.1墙体节能改造设计分析
对墙体的保温有两种方式，一种是外墙保温，一种是内墙保温。由于墙内外的温度不同，会使墙面发生裂缝，这就提醒在进行既有居住建筑节能改造的时候要对外墙增加保温层，通过对外墙的漏点进行保护层的安装，尽量降低室内外温度差异，还可以通过增加对室内温度的监控，防止室内温度过高，进而导致室内外温度差异扩大。利用安装室内热量检测仪器，对室内温度进行及时的监测，调控室内温度，使其保持在一个稳定的范围内，并根据室外温度对室内温度进行调整。防止室内外温度差异过大。比如对于外墙节能改造中，可在主体结构外墙的基础上通过采用挂或粘贴的方式通过铺设保温材料，同时在保温材料的外侧涂抹一层保护砂浆或保护装饰达到保温的效果，其中图1为外墙节能改造中常见的构造形式之一。由于我国多数采暖地区既有居住建筑多数为7层以下的砖混结构建筑，并呈现为排式布局，且体型规整，多数建筑的体形系数大约在0.3，而墙体厚度大约为240和370mm，因此在墙体外保温节能改造设计中，根据节能50%和65%标准规定墙体的传热系数0.75W/(m2•K)和0.60W/(m2•K)，则建筑外墙的保温层厚度、外墙构造方式以及导热系数的确定应根据表1进行判定。
2.2外窗的节能改造
外窗能耗能够达到建筑总能耗的50%左右，所以对门窗的改造对建筑节能有很重要的作用。当前常用的既有居住建筑节能改造中对于外窗的节能改造主要从增加门窗的密闭性，改变窗户的材料等措施，以防止建筑热能的流失与损耗，例如使用一些节能门窗。从房屋的修建着手。在原有窗户的基础上再加上一层窗户，并适当的对两个玻璃进行调整。还有设计研究认为，既有居住建筑中外窗节能改造中对窗洞口四周墙体的节能改造尤为重要。基于此本研究提出了以下几种窗洞和窗口周围墙体节能改造方案。通过对上图进行分析可以得知，图2中的方案(a)和图3中的方案(a)属于墙体和窗洞同时进行改造，而这种改造方案相对于方案(b)而言，其不仅保温效果好，同时对节约改造材料和改造成本也具有显著的作用。但是在实际改造工程中还应根据具体的情况进行具体的分析，以设计出最佳的改造方案，达到节能保温的效果。
2.3热源及管网热平衡改造
首先，我国北方的热管网较长，而大部分管网的建造时间又比较长，旧管网的使用效率较低。保温层受到破坏，致使部分建筑的水循环量过大，水供应出现不平衡的局面。应该通过对供热管线进行直埋，建立健全网络监控配合人力检查的热网监控系统。其次，进行对热能源提供装置进行改造，通过对集体供热总的装置的改造，和单个居住用户的分散处理，来得到提高供暖的能源使用效率。最后，通过对室内温度的监控，利用现代化热计量仪器，对热计量的使用和温度的调控进行合理的安排［1］。对改造成本进行运算，优化改造成本，还有室内、室外供热系统的成本优化，减少热量来源的基础设施改造成本等。具体又可以分为，供暖的能源使用可以细分为天然气、电费、管理人员的工资以及供热成本的相关内容。采暖地区既有居住建筑节能改造是一个对人力、物力、财力耗费的工程，但其成果远比成本要高出很多，然而也不能因为成果显著，就忽略采暖地区既有居住建筑节能改造的成本，不能顾此失彼，应该合理的控制采暖地区既有居住建筑节能的成本，让使用者看到采暖地区既有居住建筑节能的成本构成。
3采暖地区既有居住建筑节能改造的益处
3.1采暖地区既有居住建筑节能的成本降低
采暖地区既有居住建筑节能的改造，会在很大程度上减少采暖地区既有居住建筑节能的成本，会减少建筑内外部围护结构的维护成本，还会降低热提供系统及维护的成本，降低热能来源的提供成本。这就可以简单地用一个公式来表示:供热成本降低=建筑内外部结构的建设与维护成本降低+室内及小区热系统改造成本降低+热源改造成本降低。上述公式主要是根据采暖地区既有居住建筑节能成本降低的具体内容来分的，此外还可以通过供热成本降低的构成来分，也可用公式来表示:供热成本降低=水费成本降低+电费成本降低+燃料费降低。由此可见，采暖地区既有居住建筑节能改造的益处，其直接益处就是减少了采暖地区既有居住建筑节能的成本，为用户节省采暖地区既有居住建筑使用的费用，直接给节能采暖带来成本上的有效降低［3］。
3.2采暖地区既有居住建筑节能的增益效益
采暖地区既有居住建筑节能的增益效益可以从几个方面分析:首先是居民采暖费用的降低。采暖地区既有居住建筑的供暖费用是由能源生产价格，运送的费用，销售的费用相加。采暖地区既有居住建筑节能改造能降低供暖能源运输当中的能量损失，从而减少运输过程中的运输成本［4］。通过对采暖地区既有居住建筑节能的改造，还能增加能源的利用效率，从而在一定程度上减少建筑节能改造能源的成本费用。其次具体的效益有以下两方面，一方面会减少建筑设施的建设费用。进行采暖地区既有居住建筑供暖费用，在某些方面是和建筑的建设是有联系的，例如门窗的改造，地板、屋顶的设计，这些两者都是有交叉的，采暖地区既有居住建筑节能成本的降低，也会减少建筑的费用。会减少对家用电器的使用，空调、电热扇等家用电器使用的减少，会减少用户电费的使用［5］。
3.3采暖地区既有居住建筑节能改造的成效
采暖地区既有居住建筑节能的总成本投入。首先，不同采暖的方法会需要不同的投入这而使用热电联集中供暖则会使成本增加，这几种集中供暖都是常见的采暖地区既有居住建筑的供暖方式。每平方米的差额可以达到20元。
4结语
综上所述，通过对采暖地区既有居住建筑节能改造可以有效地避免供热能源的浪费，还可以提高采暖地区既有居住建筑节能的供暖效率。另外通过对一些基础设施进行改造设计，还能提高供暖系统的安全性，从而在很大程度上提高供暖系统的利用率，减少建筑节能的使用成本，增加采暖地区既有居住建筑节能的使用周期。
作者:掌轩 王丽颖 单位:长春工程学院建筑学院
参考文献:
［1］费良旭，孟庆伟，崔再禹.海南地区既有居住建筑节能诊断与改造研究［J］．新型建筑材料，2013，(11):68－71．
［2］沈婷婷.夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造策略研究［D］．杭州:浙江大学，2010．
［3］李倩林.北方采暖地区既有居住建筑节能改造管理模式研究［D］．西安:西安建筑科技大学，2011．
济水苑小区（一期）位于济源市济源大道与愚公路交叉口，共19栋楼，总建筑面积为10.6万m2。小区竣工时间为2003年，均为6层，砖混结构，项目采暖能耗偏高，但部分用户室内温度不达标，用户满意度极低。通过调查分析，该小区外墙采用240mm厚烧结粘土砖，未做保温，外窗为单框单玻普通铝合金推拉窗，屋面保温材料为50mm厚挤塑聚苯板；小区建筑的供热系统是传统的上供下回双管系统，未进行分户计量，大部分散热器支管上未设置温控阀；采暖系统供热为城市集中蒸汽供热，经小区换热站送至热用户，换热站内未安装热计量及调温装置，小区部分楼栋热用户室内温度未达到设计温度，室外供热管网系统存在明显的水力失衡现象。为了降低采暖能耗，提高人体热舒适度，该小区节能改造势在必行。
2、节能改造内容
既有建筑节能改造，是指对不符合民用建筑节能强制性标准的既有建筑的围护结构、供热系统、采暖制冷系统、照明设备和热水供应设施等实施节能改造的活动。对既有居住建筑进行节能改造前应首先进行抗震、结构、防火安全评估，对不能保证继续安全使用20年的建筑不宜开展建筑节能改造，或者对此类建筑应同步开展安全和节能改造。小区节能改造工程于2012年4月开始，2012年10月结束。改造内容主要包括：室内采暖系统热计量及温度调控改造、热源及管网热平衡改造、建筑围护结构节能改造。
2.1室内采暖系统热计量及温度调控改造
室内采暖系统改造应以温度调控和热计量为手段、实现建筑节能为目的，优先实行热源计量和楼栋计量。改造后的室内采暖系统既要满足室温可调和分户计量的要求，又要满足运行和管理控制的要求。该小区原建筑的供热系统为上供下回双管系统，末端为散热器采暖，供暖用户均未安装热计量表，大部分散热器未设置温控阀，用户不能自行调节室内温度。本次改造为用户每组散热器安装温控阀，在采暖用户入口安装调节阀、过滤器、户用热量表及回水管截止阀。
2.2热源及管网热平衡改造
热源的节能改造方案应技术上合理，经济上可行。锅炉、热力站所采用的调节手段应与改造后的室内采暖系统形式相适应。室外供热管网改造前，应对管道及其保温质量进行检查和检修，及时更换损坏的管道阀门及部件。室外管网应进行严格的水力平衡计算，当各并联环路之间的压力损失差值达不到要求时，应在建筑物热力入口处设置静态水力平衡阀。该小区热力站位于小区内，通过集中供暖为整个小区提供热源，热力站内共4组板式换热器，二次侧循环水泵8台，未安装总热量表、变频器、气候补偿器等装置。室外供热管网运行以来，部分管网腐蚀，承压能力降低；保温结构出现破损、同时有些管道阀门漏水，调控不灵活，部分并联环路压力不平衡，出现冷暖不均的现象。本次改造在热力站一次供水管段安装总热量表，循环水泵配电柜安装变频器，热力入口安装平衡阀，更新部分管网、阀门，对破损的保温结构进行修复。见图3、图4。
2.3围护结构节能改造
建筑围护结构节能改造的重点可根据建筑所处的气候区、结构体系、围护结构构造类型的不同有所侧重。改造前应首先对外墙平均传热系数、保温材料的厚度，以及相关的构造措施和节点做法等进行分析和评价，确定围护结构节能改造的重点部位和重点内容。应首先考虑透明围护结构节能改造，提高门窗的热工性能和气密性。建筑围护结构节能改造工程必须确保建筑物的抗震、结构安全、防火和主要使用功能。
3、节能改造效果计算与分析
通过对该小区室内采暖系统热计量及温度调控改造、热源及管网热平衡改造、建筑围护结构节能改造，小区用户能够自行调控、按需用热，提高了供暖房间的舒适度，围护结构的保温隔热性能得到了增强，降低了采暖能耗。具体分析如下：
（1）实现了热用户自行调控、按需用热
据了解，小区未进行热计量及温度调控改造之前，用暖费用一直实行按面积收费，用户不能自行调控，室内温度较高时，只能开窗散热。不仅用户采暖费用得不到公平合理收取，而且冬季大量燃煤供热造成了大气污染和资源浪费。通过室内采暖系统热计量及温度调控改造，小区用户可以按每天每个家庭的起居、上班规律适时调整温度，实现自行调控、按需用热，从而节省了采暖费用，节约了能源。经实际运行后统计，改造后该区域的平均供热能耗量下降25%。
（2）提高了供暖房间的舒适度
由于小区部分管网存在水力失调，导致系统流量分配不合理，造成某些区域用户室内温度不达标，有时还需要开空调辅助加热，降低了供暖标准和房间的舒适度。通过热源及管网热平衡改造，整个管网供热基本达到了热平衡，克服了“大流量，小温差”的不合理现象，有效的限制了近端流量，使远端用户达到预定的采暖效果，经现场实测，远近端用户室内平均温度可以达到16℃-22℃，有效地提高了供暖房间的舒适度。
（3）增强了围护结构保温隔热性能
小区竣工时，外墙未做保温，外窗为单框单玻普通铝合金推拉窗，仅对屋顶做了保温处理，部分墙体出现水泥皮脱落、外墙涂料风化褪色的现象，原有围护结构保温隔热性能较差。
（4）降低了采暖能耗，提高了小区居民的满意度
由于改造前小区供暖无计量装置，因此根据热力公司计量收费统计表明：该小区未改造前2012年度冬季采暖耗气量0.8万蒸吨，改造后2013年度冬季采暖耗气量0.44万蒸吨，同比耗气量节约45%，节能效果显著。同时，根据该小区物业公司对在住545户的调查，对本次改造工程非常满意的用户为234户、满意的用户为207户、比较满意的用户为104户，分别占总户数43%、38%、18%，非常满意和满意率为81%，为下一步节能改造工作的推行建立了良好的群众基础和示范效应。
4、结论
（1）通过采用围护结构保温、中空玻璃、供暖系统改造、分户热计量等节能技术后，该小区建筑物围护结构的热工性能显著提高，改造前后节能率达到45%，节能效果显著，同时减少了二氧化碳、二氧化硫等气体排放，带来良好经济效益和环境效益。
1.1空调的计算冷热负荷
在潍坊市气候条件下，节能公共建筑单位建筑面积设计冷热负荷相对稳定，空调总冷负荷2640kW，空调总热负荷1650kW，冷指标为91W/m2，热指标为57W/m2，每年的空调负荷具有很强的规律性。
1.2既有建筑技术改造方案
1.2.1地埋管换热器地下热平衡分析地埋管全年吸热量Q取热=1473.69MWh，散热量Q散热=1872.8MWh。在考虑了机组的耗功量后地埋管换热器的散热量与取热量的比值要明显高于建筑物所需的冷负荷与热负荷的比值。地埋管的年累计放热量与取热量不平衡率为21.3%，地埋管侧的峰值排热负荷为3201kW，峰值取热负荷为1144kW，两者相差较大，如果按照冷负荷设计钻孔井数，钻孔费用较大，综合考虑冷热负荷平衡及钻孔费用，可将一部分冷负荷采用原有模块式空气源热泵机组承担，不仅可以减少钻孔数目，还可以平衡冷热负荷。由上述冷热平衡知:总排放热量为1872.8MWh，总吸取热量为1473.69MWh，不平衡率为21.3%，如果全部采用地源热泵工程满足冷负荷，地下的温度变化总体呈上升的的趋势，不满足地源热泵工程设计规范要求。
1.2.2初步设计方案根据调研数据的显示，系统原有40台模块式空气源热泵机组，单台供冷量为60kW，为了最大程度地满足冷热负荷的平衡，同时避免钻孔数目的过多，减少水泵能耗，该技术改造方案定为1台螺杆式热泵机组+19台原有模块式空气源热泵机组，原有模块式空气源热泵机组保持原有位置不再变动，既节省了设备迁移费用，又节约了总机房面积，热泵机组及钻孔数目根据冬季负荷确定。冬季热泵机组提供全部采暖负荷，为保证地源侧冷热负荷平衡，夏季供冷以地源热泵机组为主，模块式空气源热泵机组只在部分月份、部分时间段开启，可通过控制冷水机组的运行时间完全满足地源侧冷热负荷平衡。
1)岩土热物性参数测算。根据工程所处的地质状况以及以往工程经验，岩土的导热系数预估为1.66W/(m•℃)，体积比热1.993×106J/(m3•℃)。在方案确定后，应进行现场测试，即在不同位置选定2～3个测试孔，进行热响应测试实验，然后利用参数估计法计算当地的地下岩土导热系数及比热。
2)地埋管换热器设计参数的选取。采用地热换热器设计模拟软件—地热之星GeoStar(V3.0)对该工程建筑进行优化设计计算。选取垂直双U型埋管，因钻孔较深，土壤取散热能力较浅层大，换热能力强，通常是土壤浅层的5倍以上，并且所需占地面积较小［2－3］。由于该地的地质构成主要为泥沙与岩石，钻孔难度适中，每米钻孔费用相对较高，每个钻孔内设置双U型管在一定程度上降低系统的初投资。同时根据该工程周边可利用的钻孔空地面积有限，采用双U型管，可大大减少钻孔的占地面积。工程设计的基本参数为:钻孔回填材料采用的高性能回填材料，导热系数为1.82W/(m•K);进入热泵循环液的最高/最低温度分别是:33℃/4℃;De32的双U型管，钻孔直径为150mm;系统运行寿命设计为20a;岩土平均导热系数为1.66W/(m•℃)，容积比热容约为1.993×106J/(m3•℃)，岩土的初始温度为15.2℃。
3)地埋管换热器的长度设计计算。根据工程设计的基本参数，采用设计计算软件对建筑进行地埋管长度的设计计算。经过计算，所需的总地埋管换热器的钻孔长度约为33000m，每个钻孔深度为100m，共需330个钻孔，钻孔行列间距均为5m，所需钻孔面积为8250m2，建筑周边条件能满足钻孔面积的要求。
4)地埋管布置形式设计。对于地源热泵空调工程，竖直地埋管换热器宜分组连接，且每组不超过换热器总数的10%。因此根据钻孔设计布置情况，以6个钻孔或4个钻孔组成一个水平环路就近通过钢塑转换接头与分集水器连接，室外分集水器之间由水平主干管连接，水平主干管采用同程式连接方式。地埋侧水平管路采用地埋敷设方式，水平支管敷设深度为2.0m，水平干管敷设深度为1.5m。钻孔间的设计间距为5m，钻孔的直径为150mm。地源热泵系统模拟在设定好以上参数的条件下，对整个地源热泵系统的运行进行了10a的模拟计算，得到的温度曲线不仅为该系统的可行性提供了热平衡依据，而且对工程设计及运行管理也有一定的指导性作用。地源热泵系统运行10a期间的循环液进出热泵的月平均温度变化曲。以看出，在运行1个采暖与空调周期后地下岩土温度变化幅度很小，但由于地埋管的年取热量略微小于年释热量，所以地下的温度变化总体上呈缓慢上升的趋势。该项目可采用如下措施:适当增加冬季空调运行时间;可适当地增加地埋管各钻孔之间的间距，降低埋管间的热干扰，增大蓄热体，有利于地埋管向周围岩土中释放热量;间歇运行，有利于地温的恢复在夏季气温较低时，可以间歇性地运行或停止部分热泵机组，使地下岩土蓄热体有较长地温恢复时间，提高换热温差，延长系统在高效率点的运行时间。空调冷热源机房位于原有机房内。
2经济性分析对既有建筑的地源热泵系统与原有的空调系统
进行了经济性对比如表8所示。计算结果表明:地源热泵系统增加的初投资大约为567.5万元;系统运行按20a计，地源热泵系统可比模块式空气源热泵机组加集中供热系统节省运行费用1336万元，系统投资回收年限为8.5a。
3系统能效分析及节能量计算
每个月相对于原有的集中供热+模块式空气源热泵机组空调系统。年可节约319.78吨标准煤。现有系统全年耗能量为1949.6MWh，改造后系统全年耗能预计为918MWh。与原有空调形式相比，采用地源热泵+模块式空气源热泵机组改造方案后，5结语地源热泵系统改造项目的总投资为567.5万元，地源热泵系统运行后将带来显著的环境效益。改造项目采用新方案每年节能量为319.78吨标准煤，相当于每年减少CO2排放量797.2t，减少SO2排放量2.4t，减少NOx排放量1.24t，减少碳粉尘217.5t。节能改造项目并不是一味地追求节能，而不考虑投资成本，该项目在确定方案时，综合考虑了现有的周边能源情况及既有建筑物内冷热源情况，最终方案确定为地源热泵机组与原有模块式空气源热泵机组结合使用，该方案具有以下优势:
1)可以减少原有设备的拆迁、迁移费用;
2)在平衡地埋管侧冷热负荷的同时，可以降低钻孔费用;
关键词：既有住宅建筑；使用寿命；熵权理论；专家评分
一、目前现状及研究意义
在第四届城市住宅研讨会上，很多专家学者纷纷指出目前我国大多建筑未达到使用寿命就被拆除造成资源的严重浪费，并带来环境问题和一系列的社会问题。近年来随着研究的不断深入，学者们发现建筑物频繁拆除对社会经济、文化和环境造成了很大影响。
对既有住宅建筑使用寿命的研究从中发现制约建筑物使用寿命的关键因素，从这些因素出发建立建筑物寿命全寿命周期的维护体系，找到延长建筑物使用寿命的新思路，节约社会资源。预测既有建筑使用寿命，对未来城市的规划提供意见和建议。估算既有建筑物使用寿命寿命年限，对未来既有建筑的拆除和改造决策提供意见，对拆除建筑的垃圾处理时间周期表，为相关部门制定方案提供基础数据。研究建筑物的使用寿命有利于历史文化的保存。中国历史文化悠久，但保存完好的建筑物比率低，通过对剩余使用寿命的研究对建筑物特别是古代文化建筑的维护有着很重要的作用。
二、我国既有住宅建筑设计使用寿命和实际使用寿命
1.规划中的建筑住宅使用寿命。从2005年国家颁布的《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）中可知，住宅的使用年限50年，住宅50年的使用年限是指在正常设计、正常施工、正常使用和维护下存在的。
2.实际中的住宅建筑使用寿命。2010年原建设部部长刘志峰在“中日百年住宅建设高峰论坛”上指出：“由于我们国家住宅生产方式粗放，加之规划、设计、建造、维护管理等方面的原因，我国城市住宅使用寿命只有30年左右。”住房和城乡建设部副部长仇保兴认为我国住宅使用寿命只能持续25至30年。
三、基于熵权理论研究对我国既有住宅建筑使用寿命的预测
3.1建立城市住宅使用寿命的熵权法模型。将住宅的正常使用寿命经过修正得到城市住宅实际使用寿命。假设影响建筑物住宅使用寿命的因素有j个，根据专家评价法对各影响因素的进行打分。设影响因素集为{x（i，j），i=1，2，…，n；j=1，2，…，m}。其中，x（i，j）为第i影响因素第j个评价指标值，n，m分别为影响因素的数目和评价指标的数目。在预测前，需对其进行规范化处理。越大越好型指标规范化处理为：
3.4既有住宅建筑的使用寿命。住宅建筑的使用寿命=设计使用年限-∑50*各因素发生拆除概率的年限=33.4年。
四、总结
城市住宅建筑的实际使用寿命受很多因素的影响，基于熵权理论建立的城市住宅使用寿命的预测模型有较好的实用性，可以为城市建设提供参考。研究发现我国既有住宅建筑的平均使用寿命仅为33.4年，远低于住宅建筑设计使用寿命，延长我国既有建筑使用寿命有很大空间。（作者单位：西安建筑科技大学管理学院）
参考文献：
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[2]王瑞，林振荣，谢永亮，季凯，吕磊.对影响建筑寿命因素的探讨[J].低温建筑技术，2010，02：24-25.
[2]谢善鹏.我国城市住宅使用寿命探讨[D].西安建筑科技大学，2012.
【关键词】既有建筑，地基基础，加固施工
中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
改革开放以来，我国的建筑行业取得了辉煌的发展成果，建筑施工体系不断完善，工程质量管理系统不断成熟，施工工艺不断得到更新，在此过程中，由于混凝土建筑结构独具的特点，混凝土建筑结构在建筑行业得到全面的推广运用。因此，加强对既有建筑尤其是钢筋混凝土结构中地基基础加固技术的研究和探讨，不仅仅是促进整个建筑行业进步的需要，也是促进施工工艺革新的客观需求，更是新时期下，坚持以人为本，建设社会主义和谐社会的重要举措，因此，加强对既有建筑地基基础的加固技术研究，有着十分客观的经济意义和社会意义。
二、对既有建筑地基基础进行加固的意义分析
1.这是保证建筑整体结构稳定性的基础措施，万丈高楼平地起，既有地基将会直接关系到整个建筑的安全性和稳定性，对整个建筑的稳定性有着十分重要的影响。但是，在既有地基基础施工过程中，尚存在着一些不成熟的地方，建筑工程的后期护理也难以做到规范化和标准化，因此，使得建筑结构的安全性和稳定性得不到保证，必须实施加固，保证建筑安全，提高建筑质量。
2.这是完善既有建筑地基基础加固理论的客观要求，既有建筑地基的加固技术具有复杂性，涉及到各种法律规范，施工标准，施工的材料设备等各个方面，虽然这种技术已经在世界范围内广泛运用，但是这种技术依然不够完善，理论不够成熟，基本上依然处在探索阶段。因此，加强加固技术的探讨研究，有助于完善加固技术理论系统，有着重要的意义。
3.这是保证建筑质量的重要举措，现有建筑物及构筑物常常因设计或施工的缺陷以及长期使用过程中的老化、破坏,甚至自然灾害造成建筑既有地基基础结构承载力不足、开裂以及抗震性能不良等，影响建筑物及构筑物的安全和使用功能，从而不得不考虑结构的修复加固问题。另外，结构设计规范也几经变动，原有建筑物及构筑物大部分己不满足现行规范的设计要求，必然存在一定的安全隐患，
4.这是保证建筑使用者切身利益的客观要求。伴随着建筑行业的快速发展，越来越多的建筑工程开始施工，房屋建筑的更新换代的周期也逐渐缩短，房屋建筑的稳定性和安全性将会直接关系到使用者的切身利益，对既有地基基础进行加固，不仅仅可以使得建筑的性能得到保障，也可以一定程度的消除很多的安全隐患，使得建筑的使用者能够安全使用，维护了他们的合法权益，体现出以人为本的思想战略。
三、既有建筑地基基础加固施工技术探讨
1既有建筑地基和基础加固前期准备
（一） 既有建筑地基和基础加固前，应先对地基和基础进行鉴定，方可进行加固设计和施工既有建筑地基和基础的鉴定、加固设计和施工，应由具有相应资质的单位和有经验的专业技术人员承担。
（二）对于相关建筑的处置
对地基基础加固的建筑，应在施工期间进行沉降观测，对重要的或对沉降有严格限制的建筑，尚应在加固后继续进行沉降观测，直至沉降稳定为止。对邻近建筑和地下管线应同时进行监测。
（三）既有建筑地基和基础加固的施工人员应掌握所承担工程的地基基础加固目的、加固原理、技术要求和质量标准等施工中应有专人负责质量控制，并进行严密的监测，当出现异常情况时应及时，会同设计人员及有关部门分析原因，妥善解决。
2. 复合注浆法
(一)注浆钻孔施工。对桩基的桩身缺陷或桩底持力层缺陷进行加固时，先采用地质钻机在桩中进行钻孔抽芯或在桩侧进行钻孔，对桩身缺陷加固时需在桩中钻孔抽芯至缺陷位置以下1m左右，对桩底持力层缺陷加固时需根据设计桩底持力层要求从桩中或桩侧钻孔抽芯至完整持力层以下3m左右。钻孔孔径一般开孔为110mm或101mm，终孔直径为101mm或91mm，钻孔垂直度保证小于1%。
(二)建立孔口注浆装置。注浆钻孔施工完成以后，在注浆孔口建立注浆装置。孔口注浆装置采用预埋设的方式固定在桩顶注浆孔口，采用水泥浆将孔口装置与钻孔之间的间隙固定密封。
(三)采用高压旋喷方式喷射清水进行冲洗扩孔。
(四)采用高压旋喷注浆方式进行注浆。按要求进行清水喷射洗孔和扩孔后，再采用高压旋喷注浆方式进行旋喷注浆。将注浆管分段下入孔底后，从下而上进行旋喷注浆，旋喷注浆一般采用单管旋喷注浆方式。
(五)采用静压注浆方式进行注浆。高压旋喷注浆结束后，利用孔口注浆装置封住孔口进行静压注浆。静压注浆开始时采用较稀的浆液和较低的注浆压力，随后逐渐增加浆液浓度及加大注浆压力，直至设计注浆量和注浆压力为止。一般静压注浆在浆液终凝前需进行2~3次灌注。静压注浆可以采用单液也可采用双液注浆。
(六)封孔。静压注浆结束后，若注浆孔口冒浆，需对孔口进行封闭处理，防止浆液流出；若注浆结束后孔内浆液有流失，需补灌浆液到注浆孔内浆液饱满为止。
3.树根桩法
树根桩是一种小直径钻孔灌注桩。通常采用钢管导向冲击成孔，亦可直接采用回转成孔，成孔直径100~250mm，根据成孔直径的大小，可放入一根钢筋或多根钢筋，也可采用钢管，成孔后，将配制好的砼灌入孔内，最后成桩。由于树根桩可以任意角度倾斜，形态似树根故而得名。它的突出优点是能够最大限度地保持结构物与地基之间原有的平衡状态，保证在加固地基的同时，又不破坏地基土对结构物的支撑作用。
(一) 桩径宜为150～300mm，桩长不宜超过30m，桩的布置可采用直桩型或网状斜桩型。
(二) 树根桩的单桩竖向承载力可通过单桩载荷试验确定，也可按《建筑地基基础设计规范》有关规定估算，尚应考虑既有建筑的地基变形条件的限制和桩身材料的要求；对软弱地基，主要承受竖向荷载时钢筋长度不应小于1/2桩长，主要承受水平荷载时应全长配筋。
(三) 树根桩设计时，尚应对既有建筑的基础进行有关承载力的验算。当不满足上述要求时，应先对原基础进行加固或增设新的承台。
四、关于既有建筑地基基础加固设计施工的建议
1.要做到科学设计，从既有建筑的现实状况和整个建筑地基基础使用的实际出发，实地勘察，精密测量，采集第一手相关的地质地貌，施工高度，施工难度等一系列的客观数据，保证数据的真是完整性，采取科学合理的设计方法，选择合理的加固方法，制定严格的施工规范，做好各种加固施工前的准备，比如对器械工具，人员的准备。
2.要采取先进的技术设备，对加固施工的各种机械设备做出科学选择，保证机械设备稳定安全，同时，要加强对加固材料的选择，采购质量管理，选择符合我国国家质量标准的材料，杜绝假冒伪劣产品，从材料商保证加固的质量。同时，严格执行材料使用制度，规范科学合理施工使用，避免浪费，做到物尽其用。
3.要对整个加固工程设计施工都进行全程监控，实施全面的质量管理监督。加强对管理人员的管理技能的提高，培养其负责的工作态度，安装先进的监控设备，加强对施工人员的施工规范性指导和管理，从施工细节到全局的施工进度，加固后的护理修缮，都做出细致全面的监控，保证质量的高标准。同时，要做好加固后期的定期实施路桥维护，管理。全程管理控制，保证加固的质量，提高整个交通网络中的路桥使用寿命和安全性能。
五、结束语
既有建筑地基是保证整个建筑稳固性和安全性的基础性工作，做好既有建筑地基的加固工作，将会对整个建筑的稳固性和安全性有着深远的影响。对既有建筑地基的加固施工既关系到整个国民经济的发展，又关系到居民生活方式的改变和生活质量的提高，因此，通过加固技术的研究，在建设施工过程中，充分考虑到各种项目工程的实际情况，根据不同的建筑结构构件特点，科学制定施工方案，合理选择加固方法，严格遵守各种施工标准和施工规范，采用先进科技和先进施工工艺，促进加固施工的规范化和标准化，提高整个既有建筑地基的加固效果，增强其稳定性和安全性。从而为确保建筑使用者的切身利益。
参考文献：
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