石家庄市既有多层住宅改造集成技术研究.doc

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1、河北工业大学 硕士学位论文石家庄市既有多层住宅改造集成技术研究 姓名：刘劲媛 申请学位级别：硕士 专业：建筑技术科学 指导教师：刘磊 2010-12 河北工业大学硕士论文 石家庄市既有多层住宅改造集成技术研究 摘 要 随着城市节能政策、节能规范的颁布，节能任务势在必行。本文以石家庄市既有多层住宅为研究对象，对于适宜石家庄市住宅节能改造的技术进行研究。 论文以节能改造集成技术为出发点，从新能源利用和建筑保温两个方面入手，即太阳能热水系统和围护结构保温系统，对国内外技术发展现状进行研究，如太阳能建筑一体化、屋面保温之平改坡工程、外墙保温、门窗保温等，分析其经济承受能力、节能改造集成技术与建筑结构的

2、结合程度、技术施工成熟度、气候适应性、节能效益、成本回收年限、社会实施可行性等。通过对我国城市既有多层住宅建筑节能改造的成功案例分析，总结经验，找出石家庄市可以借鉴的优秀方式，并与石家庄市的既有多层住宅节能改造现状进行结合，列出具体方案并加以分析说明，从根本上解决石家庄市多层住宅建筑节能改造的现有局面，探寻出一套适合石家庄市居住建筑良性发展的具体高效率节能改造方案。 首先，鉴于石家庄市的社会基础及经济承受能力，太阳能热水系统作为一种成熟的新能源应用技术可以得到广泛普及，通过分析太阳能热水系统的工作原理和改造设计原则，将其技术方式结合石家庄市既有多层住宅改造进行比较分析，得到分别适用于坡屋面、平

3、屋面及墙面的太阳能热水系统集成技术。其次，论文对于石家庄市既有多层住宅的围护结构保温改造中，分别从屋面保温技术、外墙保温技术及门窗保温技术三个方面进行分析比较，得到适用于石家庄市建筑环境下的围护结构上保温集成技术。论文创新点在于探讨的既有多层住宅改造集成技术具有系统性、实用性、经济性，适合石家庄市进行全市推广普及，在达到全市既有多层住宅改造技术统一的同时，将节能效益发挥到最大。关键词：多层住宅，节能改造，节能技术，太阳能，围护结构 i 河北工业大学硕士论文 Research About The Reconstruction Technology of The EXISTING MULTI-ST

4、OREY RESIDENTIAL IN DHIJIAZHUANG ABSTRACTWith publishing the urban energy-saving policy and the energy-saving standard theenergy-saving task is imperative. This paper takes the existing multi-storey residentialof Shijiazhuang as the research object and discusses the appropriate energy-savingtechnolo

5、gy of the residential in Shijiazhuang.This paper takes the integration technology of energy-saving as the starting point anddiscusses the current situation of domestic and foreign technological developmentfrom the two aspects of new energy use and heat preservation of building namelysolar water heat

6、ing systems and building envelope insulation system. Integrated solarbuilding insulation of roof by replacing flat roof with sloping one wall insulationwindows and doors insulation are discussed to analyze its economic capacity theintegration degree of energy-saving transformation technologies and t

7、he buildingstructure the maturity of construction technology the climate adaptation the energyefficiency the cost recovery period and the feasibility of implementation. Throughdiscussing the successful cases of energy-saving transformation of the urban existingmulti-storey residential building summa

8、rize the successful experiences and find outthe excellent way for Shijiazhuang. With consideration of the current situation of themulti-storey residential energy-saving transformation in Shijiazhuang list the detailedsuggestions. Explore a set of specific high-efficiency energy-saving programs for t

9、hesound development of the residential building in Shijiazhuang to change the currentsituation of the multi-storey residential energy-saving transformation in Shijiazhuangfundamentally.First given the social basis and economic capacity of the city the solar hot watersystem as a mature application of

10、 new energy technologies can be widely spread. iii 石家庄市既有多层住宅改造集成技术研究Through the analysis of working principles and improvement principles of the solarwater heating system compare and analyze its technical approach with thetransformation of the existing multi-storey residential in Shijiazhuang. Make

11、 out thesolar water heating systems integration technology which is applied to sloping roofflat roof and wall. Secondly the paper compares and analyzes the roof insulationtechnology external wall insulation and window insulation technology respectivelyabout insulation transformation of the building

12、envelope of the existing multi-storeyresidential in Shijiazhuang. At last this paper concludes the integrated technology ofthe envelope structure insulation applicable to the building environment inShijiazhuang. The innovation of this paper is that the transformation integrationtechnology of the exi

13、sting multi-storey residential is systematic practical andeconomical. This technology can be promoted to the whole city and can play themaximum energy efficiency as well as making the popularity of the modificationtechnology of the existing multi-storey housing in the city to achieve unity.KEY WORDS

14、：multi-storey residential energy-saving energy-saving technology solarenergy building envelopeiv 河北工业大学硕士论文 第一章 绪论 1-1 论文研究背景 随着国家的发展，石家庄市作为河北省省会、京津冀都市圈的第三极，担负着展示河北省财富创造力、文化竞争力、社会发达程度的重任。然而石家庄市在城市建筑节能上的表现并不突出。曾经建设的高能耗建筑已经 图 1-1 石家庄市区总体规划图（2010-2020） Fig1-1 The overall planning for Shijiazhuang（2010-

15、2020）不能满足现在社会的 资料来源：网络需要了，而占有相当 图 1-2 京津冀城市群整体竞争力分值柱形图的步伐，但是节能技 Fig1-2 A bar graph of city overall competitiveness header values术的成熟与否，节能 资料来源：2007 中国城市竞争力年鉴技术与多层住宅改造工程的结合程度，资金投入是否能满足节能技术在多层住宅改造上的发挥，社会管理支持力 1 石家庄市既有多层住宅改造集成技术研究度等等，都将影响到石家庄市多层住宅节能改造的进程。同时，石家庄市的相关部门，并没有对既有多层住宅节能改造引起充分的重视，这使得整个石家庄市的既有多

16、层住宅节能改造工作进展缓慢。截止至 2009 年，河北省的改造任务为 2000 万平米，然而还有 50以上没有完成。而且，既有多层住宅的节能改造工作在全省各市的进展不协调。既有多层住宅节能改造主要包括三个方面：供热分户计量系统改造，供热管网集中并网及围护结构保温节能改造。但就目前河北省的情况看，这项工作三个方面进行的很不平衡，特别是在建筑围护结构的节能改造方面明显滞后。并且，石家庄市既有多层住宅节能改造缺乏一个系统的技术方式指导，均靠零散式居民自主改造，居民不是专业技术人员，技术知识有限，必然影响到整个城市节能改造的步伐，如太阳能热水节能改造缺乏整体性，技术不规范，造成了安全隐患及影响市容。因

17、此，研究一个不走弯路、效果最理想、适用于石家庄市既有多层住宅节能改造的集成技术，将对石家庄市的节能改造进程起到一个良好的推动作用。 1-2 论文的研究目的及意义1-2-1 论文的研究目的 全国都在实施节能计划，石家庄市在华北地区正紧随国家步伐，紧跟国家节能进程，方方面面都在实施节能策略。然而随着节能政策的制定发布，节能法规的颁布，石家庄市缺乏一套系统的完整的适宜本地区气候、经济、社会等条件的建筑节能改造技术，使得石家庄市相比于我国其他城市节能进程较为缓慢，效果并不明显。石家庄市多层住宅建筑比例相对较大，节能改造效益相当可观，论文着重从既有多层住宅入手，分析比较得出符合节能策略要求并适用于石家庄

18、市的多层住宅改造集成技术。1-2-2 论文的研究意义 社会的发展，人类的进步，巨大的建设成就，这些无不展现着世界文明，然而我们也付出了巨大的能源和环境被破坏的代价，人类对传统碳能源的过度依赖，无情的透支着地球的未来，因此，无碳或低碳的可持续清洁能源是人类社会赖以生存的重要基础。我国人口众多，能源浪费也很严重，进而成为世界上的能耗大国。欧洲国家建筑每平米的能耗是 55 千瓦时，而我国现有的建筑每平米能耗是 129.4 千瓦时，数据明显看出，我国的能耗远远高于其他国家。如今能源如此紧缺，发展节能建筑是我国节能之路的重要组成部分，是我国经济社会的必然趋势。国家发改委能源研究所副所长戴彦德在会上特别表

19、示：“50以上的节约能耗来自技术进步。”节能靠技术，建筑通过技术与节能结合，对于建筑节能技术的研究是我国的艰巨任务。我国约 3.5 亿个家庭，住宅建筑面积占全国总建筑面积的 60，比重相当可观。传2 河北工业大学硕士论文统建筑满足不了当今社会的节能要求，只有通过既有住宅改造的方式来使曾经原有的高能耗住宅建筑满足现今的建筑节能要求。 石家庄市市区面积约 455.8 平方公里，人口约 250 万。如此高人口密度的城市，为了顺应国家的节能之路，石家庄市正在进行“三年大变样”的城市计划。石家庄市不像那些直辖市如北京高楼林立，其中既有多层住宅建筑在城市住宅建筑中占有较大的比例。因此，既有多层住宅的改造问

20、题也显得尤为重要。既有多层住宅遵循可持续发展的原则进行城市建设的节能改造，可以使石家庄城市的面貌焕然一新，有助于推动石家庄市的节能步伐。 然而，自主化的多层住宅节能改造使得石家庄市的节能改造不够统一。形式主义，导致节能效果并不明显，而且缺乏技术人员带头组织改造。居民不是专业技术人员，没有一个系统的思路对其所居住的建筑进行节能改造，必然使得建筑节能改造进行的缓慢，繁琐。研究出一套适合石家庄市的既有多层住宅节能改造技术对石家庄的节能改造进程起到一个良好推动作用。 1-3 论文研究方法 本课题将以节能改造集成技术为出发点，对石家庄城市多层住宅建筑现状进行探索性研究。通过创建模型的方法，从经济节能技术

21、与建筑改造相结合的角度切入，分析其经济承受能力、节能改造集成技术与建筑结构的结合，如建筑物平顶改坡顶工程、太阳能建筑一体化、墙体门窗保温做法等方面。举出具体方案图并加以分析说明，力求从根本上逐步解决石家庄市多层住宅建筑节能改造的现有局面，探索设计出一套适合石家庄市居住建筑良性发展的，具体、高效率节能改造方案。 研究流程如下： 研究动机和目的 研究内容与方法 城市建筑改造 城市建筑改 中国城市节能改造的现状 的发展方向 造的意义 3 石家庄市既有多层住宅改造集成技术研究 国内城市节能改造技术的比较研究 我国建筑节能改造 应用案例研究 实施环境差异分析 上海、济南、 唐山 石家庄多层住 宅的现状研

22、究 试拟建适合石家庄城市多 层住宅建筑节能改造措施 节 能改 造措施 的社 会经济效益分析 太阳能应用，从多方面进行分析如方案外观、 既有多层住宅 建筑承载力、自然因素影响（如风、地震， 平屋顶研究 雪等）等；围护结构保温系统改造；以及管 线布置与规整措施是否便于维修等。 既有多层住宅 坡屋顶研究 研究出一套适合石家庄既有 多层住宅节能改造的集成技4 河北工业大学硕士论文 第二章 节能改造技术的发展历程 2-1 节能改造技术的发展历程 人类社会过分依赖碳能源，超量使用子孙们的未来能源，与此同时，过快的经济社会发展，也把环境污染等严重问题摆在了我们面前。现今，人们感觉到过分依赖碳能源，不是长久之

23、计，保护环境，还地球一个绿色的世界是我们面临的当务之急。 上个世纪 70 年代以来，全球节能环保科技发展开始迅猛发展，太阳能等节能环保的清洁能源广泛被人们接受。1973 年爆发的“能源危机”进一步使人们认识到：必须彻底改变以碳能源为主体结构能源的依赖，逐步降低对石油、煤炭等传统资源性能源的需求，加速向未来能源结构过渡。太阳能是无处不在、取之不尽的，作为洁净无污染的能源正逐渐被人类广泛接受，被公认为是未来人类最适合，最安全，最理想的替代能源。联合国的“世界环境 ，1992 年在巴西召开，把环境和发展纳入统一的议题，可持续发展模式成为了与发展大会” ，共识。在非洲的津巴布韦 1996 年召开了“世

24、界太阳能高峰会议”哈拉雷太阳能与持续发 ，展宣言国际太阳能公约以及世界太阳能战略规划三个重要文件，要求广泛利用太阳能。1999 年召开了世界太阳能大会，会上专家表示，太阳能与建筑的结合成为了当代世界太阳能科技的发展趋势。此后的联合国能源机构经过调查和分析显示，太阳能与建筑一体 1化必将成为今后的能源资源热点，成为 21 世纪建筑节能技术改造的亮点。 中国政府对环境与发展极为重视，世界环境发发大会结束之后，适时提出了十条政策和措施，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”，制定了中国 21 世纪议程，进一步明确了太阳能重点发展项目。1995 年国家计委、国家

25、科委和国家经贸委制定了新能源和可再生能源发展纲要（1996-2010），明确提出我国在 1996-2010 年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施。1998 年 1月 1 日实施的中华人民共和国节约能源法中也明确提出“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”的要求。而在 2006 年 1 月 1 日开始实施的可再生能源法中，把可再生能源的地位确认、价格保障、税收优惠等都写进了法律。明确提出国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。1 张军杰. 住宅建筑太阳能一体化构造设计. 天津大学硕士论文，2006-06-01 5

26、 石家庄市既有多层住宅改造集成技术研究 太阳能热水器是我国太阳能利用中应用最广泛、产业化发展最迅速的领域，1979-1998年期间平均年增长率 35。通过引进铜铝复合吸热板技术并与我国自行研制成功的铝阳极化选择性吸收涂层技术相结合，使我国太阳能热水器产业进入现代化生产阶段。80 年代后期，我国先后研制成功全玻璃和热管式真空管集热器并实现了产业化。1998 年全国热水器产量约 400 万平米，总安装量约 1400 万平米，占世界第 1 位。 2-2 节能改造技术相关代表性理论代表性理论 发起人 主要内容 相关文件或著作时间 美国贝尔实 研制出 6的实用型单晶硅电 1954 年太阳能利用 验室 池

27、。领域两项重 提出选择性吸收表面概念和大技术突破 以色列 Tabor 理论并研制成功选择性太阳 1955 年 吸收涂层。 反对大规模的激进式改造，注 重人与环境（包括自然环境与 社会环境）的平衡关系。实践城市更新发 工作从清除贫民窟转变为邻 1961 年 J.雅各布斯 展理论 里重建，之后再到社区更新。 美国大城市的死与生 这是一种基于微观视角的思 维模式的转变，也是对原有规 划价值观重新审视。 哈拉雷太阳能与持续发展 进一步表明了联合国和世界各 宣言1996 年世界太阳能 国对开发太阳能的坚定决心，要 世界太阳能 10 年行动计 联合国 高峰会议 求全球共同行动，广泛利用太阳 划（1996 -2005 年） 能。 国际太阳能公约 世界太阳能战略规划 循环利用能源、水和材料，并 2006 年可持续建筑 联合国环境规 且通过更好的选址、设计、施 可持续建筑和施工倡议的绿色倡议 划署 工、操作、维护和拆除体系， （SBCI） 建立完整的建筑物生命周期。6 河北工业大学硕士论文 2-3 节能改造技术的发展现状2-3-1 太阳能热利用技术现状 目前中国的太阳能热水器生产能力已经进入商业化的良性运作阶段，很大的一部分热水器生产企业已经有了较好的经济收益。当前，中国有千余个热水器生产企业，每年安装面积达 1400 万平米，居世界首位。但是户用数量比例仅达 3，与发达的日本和以色.