老舊建筑節能改造:暖氣片系統優化與外保溫協同策略
在城市更新的大背景下,老舊建筑節能改造已成為提升居住品質和降低能源消耗的關鍵環節。其中,暖氣片系統優化與建筑外保溫的協同改造,如同一對默契的舞伴,任何一方的滯后或缺失,都會使改造效果大打折扣。許多改造項目僅僅關注“穿棉襖”(做外保溫),卻忽略了內部“心臟”(供暖系統)的同步升級,導致能耗依然居高不下,室溫冷熱不均。本文將深入探討如何通過系統性的協同策略,讓老舊建筑煥發新生,實現舒適與節能的雙重目標。

外保溫:建筑節能的“外套”
在討論協同之前,我們首先需要理解外保溫的核心作用。對老舊建筑進行外保溫改造,相當于為建筑穿上了一件厚實而密閉的“外套”。這件外套極大地減少了建筑圍護結構的熱損失,使得冬季室內的熱量不易散失,夏季室外的熱量難以侵入。
- 提升建筑氣密性與熱惰性:外保溫層連續包裹建筑外墻,有效阻斷了過去常見的“熱橋”現象(如鋼筋混凝土梁、柱等部位),使得整個建筑成為一個更保溫和氣的整體。
- 降低供暖需求:這是最直接的效益。改造后,維持室內相同舒適溫度所需的熱量大幅減少,為供暖系統的優化甚至 downsizing(減小規模)提供了物理基礎。
然而,一個常見的誤區是,認為只做外保溫就萬事大吉。事實上,如果外保溫單獨實施,而內部的暖氣片系統維持原樣,往往會暴露出新的問題。
暖氣片系統優化:被忽視的“心臟”
老舊建筑原有的暖氣片系統通常是按改造前惡劣的保溫工況設計的。當建筑穿上“外保溫”這件新外套后,整個建筑的熱工特性發生了根本改變。
- 系統容量過剩:原有的暖氣片數量和規格是基于高熱負荷計算的。保溫提升后,熱負荷顯著降低,導致原有暖氣片系統能力嚴重過剩。這不僅造成了設備本身的浪費,更易引發系統失調。
- 水力失調加劇:過剩的散熱能力使得系統僅在很短的供水溫度下就能達到室溫要求,傳統的調節閥門(如閘閥、截止閥)在微小開度下控制極不精確,導致近端過熱、遠端不熱的水力失調問題更加突出,用戶體驗反而下降。
- 不利于高效熱源運行:現代冷凝式燃氣鍋爐、空氣源熱泵等高效熱源,在較低的供水溫度下效率最高。而未經優化的老舊大容量暖氣片系統,往往需要較高的供水溫度,這制約了高效熱源性能的充分發揮。
因此,暖氣片系統優化勢在必行。其核心目標是從“夠不夠熱”轉向“是否按需、均勻、高效地熱”。
協同之道:1+1>2的系統集成
成功的改造,在于深刻理解并實踐外保溫與暖氣片系統的協同作用。這種協同不是簡單的先后順序,而是貫穿于設計、施工與調試的全過程。
1. 負荷重核與系統重新設計
這是協同改造的第一步,也是決定性的一步。必須依據改造后的建筑熱工性能,重新計算建筑的熱負荷。
- 關鍵詞:基于新的、更低的熱負荷,來重新評估和規劃整個暖氣片系統。這可能意味著可以減少部分暖氣片的數量(如在過熱嚴重的房間),或者更換為更適應低溫熱水供暖的高效暖氣片(如鋼制板式散熱器)。
2. 水力平衡與精準控制
外保溫改造后,實現精準供熱控制的重要性凸顯。
- 加裝自動恒溫控制閥:在每個暖氣片上安裝恒溫閥,是解決水力失調和實現分室控溫的利器。它能根據房間設定溫度自動調節流量,避免過熱,節約能源。
- 系統水力平衡調試:在系統總管道和關鍵分支上,通過動態壓差平衡閥等設備,確保在任何工況下,為每個末端提供其所需的確切壓差和流量,這是恒溫閥有效工作的前提。
3. 降低供水溫度,擁抱高效能源
這是協同改造帶來的最大節能紅利。 外保溫提升了房間的保溫性能,使得暖氣片在更低的供水溫度下也能滿足采暖需求。
- 開啟低溫供暖模式:較低的供水溫度(如60℃以下)為冷凝鍋爐在高效冷凝區間運行,或為空氣源熱泵實現更高的能效比(COP)創造了絕佳條件。據研究,供水溫度每降低1℃,熱泵能效可提升約2%-3%。這實現了從“源”到“末”的全鏈條節能。
案例分析:協同改造的實效
案例背景:北方某城市建于上世紀90年代的住宅小區,進行節能改造。
初始方案(不協同):A棟僅做了外墻外保溫。改造后,雖然整體能耗有所下降,但住戶普遍反映室內溫度不均,頂層和靠山墻的住戶仍覺寒冷,而中間樓層住戶則需開窗散熱。鍋爐房因系統失調,不得不保持較高供水溫度,節能效果未達預期。
優化方案(協同改造):B棟在實施外保溫的同時,同步進行了供暖系統優化。
- 設計階段:根據新的熱負荷計算,對原有過于龐大的系統進行了梳理,在過熱區域適當減少了片數,在所有暖氣片上預裝了恒溫閥。
- 施工與調試:完成了嚴格的水力平衡調試,并將系統改造為適合低溫運行的工況。
- 結果:B棟不僅在舒適度上實現了“戶戶均衡”,夏季空調能耗也因外保溫而下降。更重要的是,鍋爐得以在低溫模式下高效運行,最終天然氣總消耗量比A棟進一步降低了15%-20%,實現了顯著的節能效益和經濟效益。
結論
老舊建筑的節能改造是一項系統工程。外保溫與暖氣片系統的優化,二者絕非孤立的選擇題,而是一道必須統籌考慮的論述題。 唯有堅持協同設計的理念,讓建筑的“外套”與內部的“心臟”同步升級、默契配合,才能真正挖掘出老舊建筑的節能潛力,為居民創造出一個既溫暖舒適又綠色經濟的理想居住環境。
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