本文是一篇工程管理论文，本文以吕梁市既有住宅建筑北关小区3号楼为研究对象，经实地调研当地气候环境和住宅建筑后，了解分析住宅建筑存在的问题和居民的改造意愿，并以解决既有问题为目标对3号楼进行节能改造研究，以期降低运行能耗和提升住宅舒适性。
1绪论
1.1问题提出
建筑业作为我国三大用能行业之一，与能源消费和碳排放密切相关，“双碳”目标的提出必将会对这个行业的发展产生巨大影响[1]。在我国建筑业早期粗放型发展模式下，出现了许多施工标准较低的非节能住宅[2]，住户为了满足室内舒适性的需求，在日常生活中加强了对温度调节工具的依赖，从而产生了大量的能耗，给能源供给造成了极大的压力[3]。据《中国建筑能耗研究报告2020》指出，城镇居住建筑是建筑业碳排放增长的主要来源之一，其运行阶段碳排放量为9.01亿tCO2，占建筑总运行阶段碳排放量的41.7%[4]。目前我国城镇住宅存量约有276亿平方米，是导致居住建筑运行阶段能耗和碳排放量增加的主体，因此既有城镇住宅的节能改造既是对早期粗放发展下建筑物的补救，也是我国建筑业低碳发展的必经之路[5]。
进入21世纪后，在政府节能减排的宏观政策推动下，大中型城市率先开展了建筑更新改造工作并取得了丰硕成果。“十四五”期间出台《建筑节能与绿色建筑发展规划》指出，到2025年需完成3.5亿平方米以上的既有建筑节能改造；并提倡在严寒及寒冷地区，结合冬季区域集中供暖工作，要进一步推动供暖管保温等节能改造工作；在夏热冬冷地区，要因地制宜，根据居民采暖、通风等要求完成既有建筑节能改造，提高居住建筑能效和室内舒适度[6]。2022年7月，山西省住建厅出台《山西省建筑节能、绿色建筑与科技标准“十四五规划”》，指出到2025年该省需完成3000万平方米以上的既有建筑节能改造[7]。吕梁市需完成63万平方米既有居住建筑的节能改造，并进一步推进既有住宅节能改造，减少建筑运行能耗，提高能源效率和室内舒适度。
1.2国内外研究现状
1.2.1既有建筑节能改造现状研究
上世纪70年代的能源危机改变了世界和能源产业的格局，世界各国都在积极寻求应对能源短缺的办法。建筑作为能源消耗的主要部分，引起了政府和学者的高度重视。部分国家开始探寻建筑节能改造措施，西方资本主义国家探索较早，对此积累了宝贵的理论基础和实践经验。
美国关于建筑节能的研究起步较早。在1970年末，能源危机就迫使美国政府立法制定并实施建筑物及家用电器的能源效率标准，随后形成了一套完善的建筑节能工作管理体系；并倡导政府部门和社会公共团体合作来推动建筑节能改造的实施，通过经济激励措施来提高社会各主体的参与积极性，促使节能改造工作的顺利进行。具体来说，建筑节能改造措施可归纳为三个方面[11-13]：提高外围护结构的热工性能，改变室内舒适度；增强大众居民节能意识，提高对可再生能源的利用率；提倡自愿节能标识，提高家庭能耗设备运行效率。
欧洲各国紧随在美国之后对建筑节能改造进行研究，其节能措施基于对单个建筑构件和整体建筑的分析来确定各项节能措施的可行性。英国主要采取以保护为主的修缮和更新模式，住宅建筑节能改造措施主要体现在对居住社区进行更新改造，改善绿化环境；对建筑主体热工性能的改造，降低传热系数，改善室内热环境[14]；对住宅建筑管网设施进行改造，降低能耗设备的使用率[15]。法国的节能改造手段与英国美国相似，都是从提高外围护结构的热工性能和提高能源利用效率方面着手[16]；与其他国家不同的是，法国的外窗采用辐射率较低的中空玻璃窗，该窗可以抵挡绝大部分的太阳辐射，节能效果明显[17]。德国节能改造的重点是通过改善热绝缘来提高住宅建筑的能源效率，并先后出台了《建筑节能法》、《供暖设备法》等来指导低能耗房的新建和老旧住宅的改造，提高建筑节能潜力。德国对住宅建筑的节能改造研究可总结于以下几方面[18-19]：提高窗户气密性，减少热量外渗；改善围护结构的隔热保温性能，减少建筑能源消耗；完善供热系统，增加室内居住舒适度；改造从住户的需求出发，提供有针对性的节能改造方案。
2 北关小区现状分析及问题
2.1吕梁市地理条件及气候特征
本文所选研究对象北关小区位于山西省吕梁市，该市位于山西省中部西侧，属于《民用建筑热工设计标准（GB50176）》规定的一级气候区中的寒冷地区（A区），为暖温带大陆性季风气候。该市区地处吕梁山脉中段，地势中间高两翼低，平均海拨在1000~2000米之间。吕梁市详细气候特征如下：
（1）全年温湿度及降水量
由表2.1可知，吕梁市年平均气温在5℃至17℃之间，5月平均最高温高于26℃，随后到9月份温度逐渐下降。在5月份至8月份中，7月气温最高，温度高达31℃，其他月份温度均在17℃-28℃范围内波动，11月底月平均温度最低降到0℃以下，到4月逐渐升温，中间持续5个月，其中1月平均温度最低至-11℃，其他月份平均温度变化区间为4℃至-7℃。从降水量来看，年均降水量仅为574毫米，主要集中于夏季，其中7月和8月的平均降水量占全年的49%。从室外湿度来看，7-10月湿度较高，最高可达71%，春冬季较为干燥，最低湿度含量仅为40%。
因此，对北关小区进行实测调研时，夏季气候以7月为典型月份进行实测分析，冬季气候则以1月为典型气候进行实测分析。
2.2北关小区调研及概况
2.2.1北关小区概况
北关小区于2002年竣工，是山西省X公司的职工家属楼，产权年限为70年。小区内有一栋单身宿舍楼房和五栋单元楼房，单身宿舍楼早已闲置多年，无员工居住；五栋单元楼内每户均有人员居住，且每栋楼房结构户型完全一致，因此选取3号楼为例进行分析。3号楼有3个单元，都采用一梯两户的建筑形式，每单元有7层14户。该建筑采用砖混结构，南北通透，南向设置阳台，三室两厅，每户建筑面积约为102m2，建筑高度为21m，建筑总面积为4310.34m2，建筑平面图见图2.3。住宅楼里安装了煤气及相关基建设施，供暖系统为集中供暖，制冷系统为分体空调。该小区周围基础设施完善，医院、学校、银行和购物中心都位于服务半径范围内，基本满足居民的日常需求。
3 北关小区 3 号楼建筑能耗模拟 ...................... 21
3.1 北关小区 3 号楼DeST-h模型构建 ........................ 21
3.2 模型准确性验证 .................... 25
3.3 建筑能耗模拟结果分析....................... 27
4 北关小区 3 号楼节能改造方案设计 .................... 29
4.1 外墙节能改造方案设计........................ 29
4.2 屋顶节能改造方案设计.................................. 34
4.3 外窗节能改造方案设计.......................... 38
5 北关小区节能改造效益分析及方案优选 ........................... 43
5.1 价值工程在节能改造方案优选中的应用 .................... 43
5.2 基于价值工程的节能改造方案优选 .................... 44
5.3 本章小结 ............................... 52
5北关小区节能改造效益分析及方案优选
5.1价值工程在节能改造方案优选中的应用
（1）价值工程基本原理
价值工程的核心是对产品功能进行分析，目的是提高产品价值，以尽可能低的全寿命周期成本来实现产品所需功能。因此，价值工程追寻功能产生与成本付出之间的最佳均衡，而不是单一考虑某一方面[65]。
该理论方法已形成一套逻辑性成熟的流程来分析备选方案择优问题[66-67]。确定备选方案后，首先识别研究对象的功能因素和成本因素，然后计算功能权重和成本权重，随后计算功能系数和成本系数，最后计算价值系数，确定最终优选方案。
（2）北关小区3号楼节能改造方案优选中的适用性分析 首先，既有住宅节能改造是为了提升住户舒适度等目标而进行的一项生产活动，为了促进社会发展，使节能改造价值充分体现，这与价值工程内涵高度一致。本文节能改造方案优选的目的主要是为了解决两方面的问题：一是所设计的方案是否能满足不同维度的要求，如方案的节能性如何、不同方案的认可度如何、不同方案对生态环境的影响等；二是要尽可能筛选出低成本方案，降低改造成本。这两个问题实质上就是如何在满足功能的同时减低成本，符合价值工程思想。
其次，价值工程分析方法在方案比选中优势突出，能充分满足节能改造方案选择时不同维度的需求。该方法可与其他决策评价方法结合使用，如层次分析法（AHP）、模糊综合评价法等，能系统全面地考虑节能改造方案优选时的各种影响因素，对多个备选方案进行优选。
综上所述，价值工程能够很好的解决方案比选时的多维度问题，可以系统地分析各方案功能与成本之间的关系。因此，北关小区3号楼节能改造综合方案将运用价值工程理论方法进行比选，比选出满足多方需求的最佳改造方案。
6 结论与展望
6.1结论
本文以吕梁市既有住宅建筑北关小区3号楼为研究对象，经实地调研当地气候环境和住宅建筑后，了解分析住宅建筑存在的问题和居民的改造意愿，并以解决既有问题为目标对3号楼进行节能改造研究，以期降低运行能耗和提升住宅舒适性。
文章依据实际调研数据采用DeS T-h能耗模拟软件对3号住宅楼进行建模，分析得知现行状态下围护结构是导致能耗高的主要因素；然后对影响能耗的重要参数进行变参数模拟，量化分析后得出节能设计数据，从而确定各分项围护结构的改造措施；并运用正交试验法筛选确定出节能改造综合备选方案；最后运用价值工程
