洛阳市某老旧小区改造节能效果模拟分析

侯越斌，宋国涛，陈黎凤，张 宁，董洪利

（1.建科环能科技有限公司，北京 100013；2.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013；3.河南瑞之景建筑工程设计有限公司，河南 郑州 450000；4.洛阳市住房和城乡建设局，河南 洛阳 471499；5.洛阳市洛龙区住房和城乡建设局，河南 洛阳 471026）

0 引言

近年来我国城镇化水平不断提升，民用建筑年竣工面积已呈下降趋势[1]。与之相对的城镇老旧小区改造工作受到社会广泛关注。2020年7月，《国务院办公厅关于全面推进城镇老旧小区改造工作的指导意见》（国办发〔2020〕23号）要求，2020年改造城镇老旧小区3.9万个，力争到“十四五”期末完成建成于2000年前的老旧小区改造工作[2]。2021年“两会”政府工作报告中指出，要加大城镇老旧小区改造力度，本年度新开工改造城镇老旧小区5.3万个。

随着建筑节能设计标准的逐步提高，目前我国新建建筑普遍执行65%节能标准，部分地区已开始执行75%节能标准[3]，形成超过1亿t标准煤的节能能力[4]。而城镇老旧小区一般建成于2000年以前，绝大部分并未采用节能设计，采暖空调能耗较高。在老旧小区改造的同时进行节能设计，可显著降低建筑运行能耗。因此老旧小区改造对于我国节能减碳工作和实现“2030年碳达峰”“2060年碳中和”的目标具有十分重要的意义。

本文以洛阳市某老旧小区改造项目为例，借助DeST－h软件对该小区某居民楼建筑采暖空调能耗进行模拟分析，通过对比改造前后的能耗情况对改造效果进行定量分析。

1 小区现状

原属洛阳市某国企职工的居民小区建成于20世纪90年代，建筑面积约5.81万m2，共13栋楼，812户。原有企业由于经营不善倒闭，小区陷入无人管理状态，仅依靠社区统筹和居民自愿组织提供门卫和清洁等基本服务。小区内部环境整体较差，道路破损严重，雨污排水不畅，屋面防水层破损，建筑立面剥落老化严重，且未进行保温设计，冬季采暖效果差，夏季空调耗电严重，居民改造呼声很高。随着洛阳市老旧小区改造工作的持续开展，综合考虑小区实际情况和居民的改造意愿，该小区被列入2020年度改造计划。

小区内典型居民楼如图1所示，该楼栋共7层，分为6个单元，总户数为84户，总建筑面积约6 900m2。根据现场调研，该小区建筑屋面主体为120mm厚钢筋混凝土板，并采用水泥膨胀蛭石找坡，沥青油毡防水以及细石混凝土面层。墙体主材料为240mm厚重砂浆砌筑黏土砖，内外采用20mm厚水泥砂浆或石灰水泥砂浆抹面。外窗为铝合金单层玻璃窗。

图1 改造前楼栋立面

改造实施前建筑主要围护结构及传热系数如表1所示。

表1 改造前围护结构及传热系数

2 改造方案

通过对小区进行现场调研，同时充分考虑居民意愿，最终确定主要针对外墙及屋面进行建筑改造。

屋面改造主要是将原有防水层进行拆除并重新铺设，采用倒置式屋面做法，同时提升屋面防水保温性能。外墙改造主要是铲除外墙松散面层，并进行保温改造，同时进行粉刷装饰。屋面及外墙保温材料均采用聚苯乙烯泡沫塑料板，板厚60mm。改造实施后围护结构及传热系数如表2所示。

表2 改造后围护结构及传热系数

根据模拟计算，通过对屋面及外墙进行保温改造，传热系数分别降低为原来的42.14%和27.70%，热工性能得到显著提升。

除建筑改造外，该小区还实施了雨污分流、“三线”入地、道路提升、活动场地提升、照明监控、绿化环境、加装电梯等改造项目。

3 改造前后能耗模拟对比分析

3.1 能耗模拟参数设定

本文采用DeST-h能耗模拟软件对小区典型建筑进行建模分析。根据现场调研和图纸，建筑内房间类型主要包括客厅、卧室、厨房、卫生间和楼梯间。其中仅客厅和卧室设置有空调及采暖末端，建筑总空调面积约5 276m2。因DeST气象数据库中缺少洛阳地区，因此选用邻近城市郑州替代。制冷季为6月1日—8月31日，采暖季为11月15日—3月15日，室内温度控制设定为18～26℃。

改造前建筑围护结构按表1设定，改造后建筑将屋面与外墙修改为表2结构，其他参数设置不做调整。

3.2 结果对比

通过修改建筑围护结构参数分别对目标建筑改造前后能耗进行模拟分析，全年范围内改造前后建筑主要负荷指标如表3所示。

表3 改造前后负荷指标

洛阳属于寒冷地区，冬季采暖需求远高于夏季制冷需求。保温改造后建筑热负荷降低明显，最大热负荷降低23.46%，全年累计热负荷降低37.81%。而保温改造对冷负荷降低效果有限，最大冷负荷仅降低2.78%，累计冷负荷降低3.20%。改造前建筑采暖负荷约为夏季制冷负荷的1.8倍，通过改造实施降低至1.2倍。

节能改造实施后该建筑每年将带来87844kW·h的负荷节约，其中供热负荷节约83968kW·h，制冷负荷节约3876kW·h。洛阳市城区采用集中供暖，供热负荷的减少将直接影响燃煤消耗。标准煤热值取29.27MJ/kgce，城市热网效率取0.6[5]，则供暖季年均节约标准煤17.20t。制冷季使用户式空调器，一般为2级能效，制冷效率取5.40[6]，燃煤电厂供电煤耗取0.273kgce/kW·h[7]，则制冷季年均节约标准煤0.20t。全年来看，该建筑通过节能改造每年将获得17.40t标准煤的节能收益，减少碳排放约44.74t。老旧小区节能改造效果十分可观。

3.3 节能改造建议

本项目改造中，仅针对建筑屋面及外墙进行保温节能改造，外窗仍保持原样，难以符合当前节能设计要求。为进一步研究外窗改造的节能效果，将外窗更换为中空玻璃窗（6＋9A＋6）mm再次进行模拟计算。全年范围内建筑冷热负荷变化如图2所示。

图2 建筑全年负荷指标

进一步模拟结果显示，在屋面及外墙保温的基础上辅以外窗更换措施，将使建筑全年累计热负荷降至88 862kW·h，降低59.99%；全年累计冷负荷降至89 751kW·h，降低25.79%。每年可获得28.87t标准煤的节能收益，并减少73.32t碳排放。相较原方案能获得更显著的节能减排效果。

然而老旧小区改造不同于新建建筑，改造过程中需着重考虑居民意见。整窗更换措施将对居民生活产生较大影响，更换施工需入户，会对户内装修造成破坏，施工时间受限，且具有一定的安全隐患，易引发居民反感。

鉴于整窗更换方案的不利方面，可考虑采用加装外窗的措施进行替代。双层玻璃窗之间存在约100mm静止空气层，综合传热系数低于同材质普通中空玻璃窗[8]。将双层窗应用于老旧小区改造，可在提升保温隔热性能的同时尽可能减少对居民正常生活的影响，成本投入也更低。因此在改造资金和现场条件允许的前提下，应鼓励推广双层窗保温改造方案，以获得更好的节能减排效果。

4 结语

我国老旧小区仍有较大存量，实施老旧小区改造对于提升居住环境、缓解住房矛盾具有十分重要的意义。本文通过模拟计算，指出在老旧小区改造中实施屋面和外墙的节能改造能获得可观的节能效果，目标建筑年供热负荷可降低37.81%，显著降低碳排放量。进一步研究表明，同时对外窗进行改造将显著提升节能减排效果，目标建筑年供热负荷可降低59.99%，年制冷负荷可降低25.79%，应在改造中加以推广。