乌鲁木齐既有居住建筑的节能改造规划研究

李洁，王万江，刘险峰，樊辉

（新疆大学建筑工程学院，乌鲁木齐830045）

随着我国城市化建设的发展，我国目前正处在房屋建筑的高峰期，建筑用能已经达到全国能源消费总量的1／4左右，并将随着人民生活水平的提高逐步增加［1］。在我国冬季采暖地区，由于建筑围护结构保温性能差，导致能源消耗巨大，同时也造成了冬季严重的空气污染。据统计，我国北方地区由于冬季采暖消耗的能源达1.3亿t，占全国能源生产的11%。另一方面北方地区由于冬季采暖燃煤导致的空气污染指数是世界卫生组织推荐的最高标准的2～5倍［2］。因此，在新建的居住建筑必须严格执行建筑节能设计标准的同时，必须要对既有居住建筑进行节能改造，以减轻建筑耗能对我国能源供应的压力［3］。

乌鲁木齐市是新疆的首府城市，辖区面积14216.3 km2，现辖七区一县（天山区、沙依巴克区、新市区、水磨沟区、头屯河区、米东区、达坂城区和乌鲁木齐县）。截止2010年，乌鲁木齐市共有居住建筑面积7709万m2，其中既有非节能居住建筑面积为4852.9万m2，占居住建筑面积的63%。这些既有居住建筑热环境较差，建筑用能效率低，基本未进行任何节能改造。据初步统计，2010年乌鲁木齐市建筑供热消耗燃煤395万t（其中实际燃煤锅炉耗煤271万t，热电联产供热耗煤78万t，清洁能源消耗折合原煤消耗46万t），约占全社会能源消耗总量的20%，其中既有非节能居住建筑是耗能大户。

为了提高节能的效率，减少建筑耗能，对乌鲁木齐既有居住建筑进行节能改造势在必行。由于乌鲁木齐市现存的既有居住建筑面积较大、改造资金需求大等原因，节能改造工作需要有规划的分批进行，因此，本文对乌鲁木齐市的既有居住建筑节进行多层次分析，确定节能改造原则，并提出改造顺序系数的概念，从而为乌鲁木齐市的既有居住建筑改造综合规划提供依据。

1 乌鲁木齐既有居住建筑的现状

截止2010年，乌鲁木齐市各行政区既有非节能居住建筑面积见表1。

由表1可知：天山区、沙依巴克区、新市区、水磨沟区4个中心城区既有非节能居住建筑面积为4371.3万m2，占乌鲁木齐市既有非节能居住建筑面积的90%以上。因此，乌鲁木齐市既有居住建筑改造规划的重点应放在4个中心城区。

乌鲁木齐既有居住建筑绝大多数是在2003年强制实施节能50%标准以前修建的。各年代居住建筑份额见表2。

表1 乌鲁木齐既有非节能居住建筑的分布情况Tab.1 The distribution of the existing non－energy－saving residential building in Urumqi

表2 既有居住建筑年代分布［4］Tab.2 The age distribution of the existing residential building

乌鲁木齐市既有多层居住建筑中结构形式以砖混结构为主，既有高层建筑中主要为框架、框剪结构。砖混结构的墙体以实心粘土砖为主，厚度370 mm。自2008年7月，乌鲁木齐市废止实心粘土砖，开始使用370 mm厚空心砖（在改造内容中补充空心砖应用空心砖专用锚栓）。框架结构填充墙有200 mm厚轻集料混凝土、250 mm或300 mm厚加气混凝土；框剪结构剪力墙多为200 mm厚钢筋混凝土板；屋面保温层常用180 mm厚炉渣保温，常见屋面保温材料还包括200 mm厚加气混凝土砌块、150 mm厚聚苯板等；楼板多为50 mm厚水泥焦渣；乌鲁木齐市1982年以前的居住建筑多采用双层木窗，1983－1997年多为空腹或实腹双层钢窗，1998年后多为单框双玻塑钢窗。

2 乌鲁木齐既有居住建筑节能改造规划

2.1 节能改造的原则

乌鲁木齐市既有居住建筑绝大多数位于天山区、沙依巴克区、新市区、水磨沟区4个中心城区；同时，根据乌市空气环境质量的调查，城市中心的空气污染比城市周边地区较为严重。因此，既有居住建筑改造规划的重点应放在4个中心城区，并且先改中心城区，逐年向周边片区扩展。通过对前期既有建筑改造过程的分析我们发现：在进行节能改造时，不能把现存的既有居住建筑统一划入改造的范围内；在是否具有改造价值的判定方面，不能仅以建造年代进行划分，同时还要考虑建筑层数和建筑区域、居民配合程度等因素［5］。

此外，乌鲁木齐市现有供热站48家，主要负责4个中心城区的冬季供热，总供热面积7037.9万m2，其中供热非节能居住建筑面积3555.8万m2。通过调查发现，在一个供热区内，既存在节能建筑又有非节能建筑，在采暖期会出现节能建筑室内过热，非节能建筑室内温度由较低的现象，供热单位为满足非节能建筑室内温度不得不通过增加锅炉房燃煤量来满足这些建筑的需要，而节能建筑只能通过冬季开窗来降低室温，造成节能建筑不节能的现象，同时也造成了冬季采暖燃煤的浪费［6］。因此，在进行节能改造时，应以供热站的供热区域为改造单位。

综合考虑上述因素，确定节能改造规划的原则［7］为：

（1）先易后难的原则，即改造时要考虑建造年代、建筑层数以及建筑面积等因素；

（2）应以供热站的供热区域为改造单位；

（3）应以中心城区为出发点，先改中心城区，逐年向周边片区扩展，并形成相应的改造规划，如图1所示。

图1 改造规划体系Fig.1 Retrofit planning system

2.2 节能改造价值的评估

根据上述原则，改造规划评价体系分两级层次进行评价［8］。一级层次评价指标集为F＝｛改造价值（F1），改造区域（F2）｝，权重分别为0.6和0.4。其中，一级层次评价指标改造价值（F1）又由二级层次评价指标集构成，即F1＝｛不具改造价值面积的百分比（F11），最具改造价值面积的百分比（F12），具有改造价值面积的百分比（F13）｝，权重分别为0.3、0.4和0.3。

一级层次改造价值（F1）的分值是由F11、F12、F13的组成而定，其分值根据以上组成的比例不同分为10级［9］，具体分值划分见表3。表3中：F11＝该供热区内1980年以前的建筑和1980年以后4层及4层以下建筑（不含别墅）面积／该供热区改造面积；F12＝该供热区内1998年以后大于4层的既有非节能居住建筑面积／该供热区具有改造价值面积；F13＝该供热区具有改造价值面积（即1980年以后4层以上的既有非节能居住建筑面积）／具有改造价值总面积。

表3 改造价值取值参数Tab.3 The parameter of the retrofit value

二级层次改造区域（F2）的分值是以乌鲁木齐市中心为开始，划定8个区域，中心区域的供热站的供热区域取值最高为8分，向外依次递减1，最远区域为1分。

2.3 节能改造顺序

依据不同因素和不同权重提出“改造规划系数”公式，由此公式确定中心城区48家供热站供热区域的改造规划得分值，得分越高越先改造。改造规划系数计算公式为：

Vj＝ω1（∑KiAij）＋ω2Bj，其中：Vj是j供热站得分值；ω1是难易权重，0.6；ω2是区域权重，0.4；Ki是第i项影响分值权重；Aij是j供热站第i项改造价值得分；Bj是j供热站区域位置得分。

2.4 节能改造规划实例分析

数据统计结果表明，乌鲁木齐市既有居住建筑面积具有改造价值总面积为2419.5948万m2。下面以乌鲁木齐明苑物业公司供热站、新通物业供热站、友好花园供热站和物回新民路供热站为例进行计算和分析。

明苑物业公司供热站需改造的既有居住建筑面积为51.5855万m2，其中，不具改造价值的建筑面积为1.6744万m2，最具改造价值的建筑面积为37.5044万 m2，具有改造价值的建筑面积为49.9111万 m2，经 计 算，其 F11、F12、F13分 别 为3.25%、75.14%和2.07%，查表3，得分分别为9、8、8。该供热站位于第一区域，F2得分为8分。因此，乌鲁木齐明苑物业公司供热站改造规划得分V＝0.6（0.3×9＋0.4×8＋0.3×8）＋0.4×8＝8.18分。

新通物业供热站需改造的既有居住建筑面积为77.9068万m2，其中，不具改造价值的建筑面积为4.9519万m2，最具改造价值的建筑面积为55.2222万m2，具有改造价值的建筑面积为73.9549万m2。经计算，其 F11、F12、F13分别为6.36%、75.69%和3.05%，查表3，得分分别为8、8、7。该供热站位于第三区域，F2得分为6分。因此，新通物业供热站改造规划得分V＝0.6（0.3×8＋0.4×8＋0.3×7）＋0.4×6＝7.02分。

友好花园供热站需改造的既有居住建筑面积为11.4708万m2，其中，不具改造价值的建筑面积为0 m2最具改造价值的建筑面积为11.4708万m2，具有改造价值的建筑面积为11.4708万m2。经计算，F11、F12、F13分别为0、100%和0.48%、1.00%。查表3，得分分别为10、10、10。该供热站位于第四区域，F2得分为5分。因此，友好花园供热站改造规划得分V＝0.6（0.3×10＋0.4×10＋0.3×10）＋0.4×5＝8.0分。

物回新民路供热站需改造的既有居住建筑面积为45.3420万m2，其中，不具改造价值的建筑面积为120 m2，最具改造价值的建筑面积为21.7444万m2，具有改造价值的建筑面积为45.33万m2。经计算，F11、F12、F13分别为0.03%、47.97%、1.88%，查表3，得分分别为9、5、9。该供热站位于第三区域，F2得分为6分。因此，物回新民路供热站改造规划得分V＝0.6（0.3×9＋0.4×5＋0.3×9）＋0.4×6＝6.84分。

明苑物业公司供热站、新通物业供热站、友好花园供热站和物回新民路供热站的改造规划得分由高到低排序见表4。通过计算，明苑物业公司供热站的得分最高，应优先改造，物回新民路供热站得分最低，应最后改造。以此方法，计算乌鲁木齐市48家供热站的供热区域的得分，确定改造顺序及改造规划。

表4 各供热站改造规划得分Tab.4 Retrofit planning score of the heating plants

3 结语

本文以乌鲁木齐市既有居住建筑改造为研究对象进行多层次分析，提出改造规划系数的概念，为乌鲁木齐既有居住建筑改造规划提供依据。该方法也可为其他北方采暖城市既有居住建筑改造提供参考依据，但由于各地既有建筑分布状况和所处区域不同，各级评价指标的权重和得分应进行相应的调整。

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［5］何锋，丁雪峰，彭小燕，等.乌鲁木齐市既有居住建筑节能改造价值评估的定量表述［J］.建筑节能，2011，39（7）：59－63.

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