公共建筑能效提升关键技术及其效益研究.pdf

江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤0引言建筑作为我国能源消耗的三大领域之一袁其能源消耗约占 27%30%袁且随着城镇化进程加快和人民生活水平提高呈上升趋势袁 因此建筑节能是国家低碳转型的重要策略之一1遥 2000 年以来袁全国各地新建了大量的宾馆饭店尧商场尧文化教育等多种类型的公共建筑遥 据统计袁公共建筑占全国建筑总面积的比例不足 20%袁但能耗约占建筑总能耗的 40%2袁其能源消耗密度高袁约为住宅建筑的 35 倍3袁故建筑节能的重点在于公共建筑节能遥 对于既有公共建筑来说袁进行节能改造提升建筑能效是实现节能减排的关键途径4袁一直以来也是各地区推进的重点工作遥全国多地重点城市建设过程中总结出的公共建筑能效提升经验不能千篇一律地复制粘贴袁而应该根据建筑本身特点和地域特点采取对应的技术措施才能达到事半功倍的效果遥不同类型的建筑用能特点和用能需求也不尽相同袁只有深入了解才能公共建筑能效提升关键技术及其效益研究蒋冬梅袁顾跃进袁左萍萍(江苏省建筑科学研究院有限公司尧江苏省绿色建筑与结构安全重点实验室袁江苏南京 210008)摘要建筑领域是国家低碳转型的重要领域袁其中公共建筑能效提升是节能减碳的重要途径之一遥不同类型的公共建筑使用特点和用能需求各有不同袁 节能改造时根据其特点和需求采用节能效果好且投资效益高的技术措施才能达到事半功倍的效果遥 文章基于夏热冬冷地区 61 个公共建筑能效提升项目袁在分析各种改造技术节能效果和经济性的基础上总结出适宜不同建筑类型的改造技术袁 可为夏热冬冷地区公共建筑能效提升提供参考遥关键词公共建筑曰能效提升曰建筑类型曰节能效益曰经济效益中图分类号 TU201.5文献标志码 A文章编号1005-6270渊20圆3冤03-0146-05Research on the Key Technologies and Benefits of Energy Efficiency Improvement ofPublic BuildingsJIANG DongmeiGU YuejinZUO Pingping渊Jiangsu Architectural Science Research Institute Co.,Ltd袁Jiangsu Provincial Key Laboratory of Research of Energy Saving andGreen Building袁Nanjing Jiangsu 210008 China冤Abstract院As one of the important fields of national low-carbon transformation,the construction industry hasmany ways to achieve energy conservation,among which energy efficiency improvement of public buildings isespecially important.Different types of public buildings have all kinds of characteristics and energyrequirements,so that technical measures are applied appropriately with good energy-saving effect and highinvestment according to their types.Based on the 61 energy efficiency improvement projects of public buildingsin region of hot summer and cold winter,this paper summarized the transformation technologies suitable fordifferent building types by analyzing their energy saving effect and economy,which can provide a reference forthe energy efficiency improvement of public buildings.Key words院public buildings;energy efficiency improvement;building types;energy saving benefits;economicbenefits收稿日期圆园22鄄12鄄06作者简介蒋冬梅袁女渊1989-冤袁江苏省建筑科学研究院有限公司尧江苏省绿色建筑与结构安全重点实验室袁工程师袁从事建筑节能工作遥基金项目院2022 年度江苏省建设系统科技项目渊2022ZD1005冤遥146江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤图 2建筑类型分布比例图图 3节能改造系统占比图发现其关键提升部位遥 因此袁在野安全优先尧能耗约束尧性能提升冶的前提下袁实施改造应综合考虑建筑类型以及改造需求的差异性尧 改造技术应用的针对性以及改造投资的经济性5等因素袁这显得至关重要遥文章基于夏热冬冷地区 61 个公共建筑能效提升项目袁分析各种改造技术措施的节能效果袁并在改造经济性的基础上总结出适宜不同建筑类型的改造技术袁 为夏热冬冷地区公共建筑能效提升工作提供参考袁对进一步推进建筑节能改造工作提供借鉴遥1项目概况文章征集到 61 个公共建筑能效提升项目袁基本涵盖了宾馆饭店尧文化教育尧商场尧医疗卫生尧机关办公等各个类型袁具体建筑类型占比如图 1 所示遥经第三方机构核定袁61 个项目年总节能量为22 006.08 t 标准煤袁 平均单位面积节能量约为7.29 kgce/m2遥 各个类型的平均单位面积节能量如图2 所示袁其中袁宾馆饭店平均单位面积节能量最高袁医疗卫生类和商场类次之遥根据调研可知院宾馆饭店尧医疗卫生和商场类建筑基准能耗水平较高遥宾馆饭店的用能系统主要包括供暖空调尧生活热水尧照明尧餐饮尧动力等常规系统袁所有系统节能均有针对性和可操作性曰而医疗卫生建筑能耗中医疗办公用能尧商场建筑能耗中特别是餐饮用能均在建筑能耗中占比较大袁但节能空间受限袁从而拉低了整个建筑节能水平遥2关键技术及效益分析61 个项目所采用节能改造技术汇总集中于围护结构尧空调系统尧照明系统尧生活热水尧动力系统以及炊事系统等部位袁如图 3 所示遥 下面针对每个系统详细分析各个类型建筑节能改造的需求以及各种技术的节能尧经济效益袁总结出适宜各种类型建筑的改造技术措施遥2.1围护结构改造建筑围护结构是指建筑空间四周的围护物袁能够有效地抵御不利自然环境的影响袁 分为非透明围护结构和透明围护结构袁具体为外墙尧屋面尧窗户尧外门尧透明幕墙等袁应具有保温尧隔热尧隔声尧防水防潮尧耐火等性能遥 61 个能效提升项目中有 21 个项目进行了围护结构改造袁这些项目绝大多数建成于 2005年之前袁外墙尧屋面无保温隔热措施袁外窗主要为单玻钢窗袁且存在时间久远袁有破损尧渗漏等现象遥改造技术措施主要为屋面尧外墙等部位增加保温构造尧更换高性能外窗尧增加遮阳等袁具体数量如图 4 所示遥这与夏热冬冷地区建筑外围护结构对能效提升的重要程度排序院外窗高于外墙尧外墙高于屋面6的研究结论基本是一致的遥涉及围护结构改造的 21 个项目建筑类型包括机关办公尧商场尧学校尧医疗卫生等袁其中机关办公尧医疗卫生和文化教育类占比较高遥根据第三方机构核定袁围护结构改造投资回收期大多为 10 年以上袁经济效益不高袁但改造后提升了建筑美观性袁改善图 1建筑类型分布比例图图 4节能改造系统占比图147江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤图 5围护结构改造项目建筑类型分布比例图了室内舒适性袁 增强了使用人员的幸福感和获得感遥 国家机关作为政府单位袁积极响应国家节能政策袁率先进行节能改造袁起到很好的带头作用袁引领绿色节能改造袁具有广泛的社会意义遥 图 5 为围护结构改造项目建筑类型分布比例图遥2.2供暖通风空调系统改造夏热冬冷地区夏季炎热袁冬季寒冷袁夏季需要空调制冷袁冬季需要空调供暖遥 根据大量的公共建筑能源审计分析袁 机关办公建筑空调能耗占比约30%40%曰 文化教育类空调能耗占比约 25%35%曰医疗卫生类空调能耗占比约 35%45%曰宾馆饭店和商场类空调能耗占比 40%50%袁 供暖通风空调系统是节能改造的重点部位遥供暖通风空调系统分为空调冷热源尧 输配系统和空调末端 3 个部分袁其中冷热源改造可采取更换高效机组尧采取雾化降温措施和余热回收利用等方式曰输配系统改造大多是水系统尧风系统增加变频控制曰空调末端改造包括末端风盘更换尧余热回收等遥61 个示范项目全部进行了空调系统改造遥 据现场查看袁 这些项目大多为集中式中央空调形式袁空调冷热源主要为冷水机组+锅炉尧 风冷热源机组尧多联式空调机组等遥 约 90%的项目改造时采取了更换高效的冷热源机组尧 输配系统增加变频控制尧增加集中监控系统这三类技术遥 22%的项目进行空调末端改造袁主要是末端增加温控尧时控装置或配合室内装修进行末端更换曰其它少数项目增加余热回收利用装置来降低空调能耗遥另外一些老旧建筑采用分体空调系统袁改造时大多将其更换为新型节能高效机组遥还有一些投入使用时间不长且设备性能较好的项目袁辅以专业的节能管理袁在不改动或者少量改造原有系统的基础上调节尧 优化设备运行状态袁让设备运行在最优的状态点袁充分发挥设备本身应有的性能7袁以达到节能目的遥根据第三方机构核定袁61 个项目空调系统改造节能率约 20%40%袁 使得整个建筑用能减少约6%10%袁改造回收期约 39 年袁各类型建筑的投资回收期如表 1 所示遥 因此袁供暖通风空调系统改造经济效益高袁是能效提升的重点部位遥2.3照明系统改造照明系统改造主要措施有替换照明光源尧增加公共区域照明集中控制系统等遥 有 55 个项目进行了此项改造袁且全部采用 LED 光源替换原有光源遥LED 照明灯具与传统光源相比袁具有光效高尧使用寿命长尧节能环保尧易安装等优点袁挑选 LED 灯具时应着重考虑驱动电源类型尧功率因数尧显色指数等指标袁在灯具替换时还应综合考虑照度尧眩光尧光源色温等因数以保证室内照明质量8遥 有 8 个项目增加了照明控制系统袁其中 6 个是设置集中时控开关袁2 个是公共楼梯间或地下车库等公共区域增加微波控制袁无人时微亮袁有人经过时全亮遥如图 6 所示袁进行照明改造的项目中袁宾馆饭店尧机关办公尧商场尧文化教育类建筑占比较高袁这些类型建筑大多照明时间较长袁且照明能耗占建筑总能耗比重较大遥 经核定袁照明改造具有明显的节能效益袁 单项节能率可达 30%50%袁 投入资金不高袁成本回收期较短袁约 23 年袁且技术相对比较成熟袁是节能改造主要技术措施之一遥2.4热水系统27 个项目进行了生活热水改造袁 主要措施为增设空气源热泵热水机组或太阳能热水系统尧热水表 1各类型建筑空调系统改造投资回收期汇总表建筑类型空调系统改造投资回收期/年机关办公文化教育医疗卫生宾馆饭店商场5869472536图 6照明系统改造项目建筑类型分布比例图148江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤锅炉上增加冷凝热回收装置尧 增加热水控制系统等遥 太阳能热水系统利用可再生能源制取热水袁节能环保袁 有条件的项目改造时大多会优先考虑袁但受天气和场所限制较多遥空气源热泵热水机组是近年来兴起的生活热水方式袁因其具有太阳能热水系统节能尧环保尧安全等优点袁又避免了其依靠阳光尧安装受限的缺点袁逐渐成为首选遥如图 7 所示袁27 个生活热水改造项目中袁宾馆饭店占比 37%袁医疗卫生占比 26%袁机关办公占比18%袁文化教育占比 15%遥 宾馆饭店的客房和厨房常年有大量的生活热水需求袁 据统计约 20%30%的建筑能耗用于生活热水袁因此改造有利于降低建筑能耗袁节约运行成本袁还有助于提升服务质量遥宾馆饭店建筑生活热水改造节能率约 20%35%袁投资回收期约 35 年曰 医疗卫生建筑中热水系统突出问题是病房区域使用浪费袁 一般增加刷卡控制袁节能率约 10%20%袁投资回收期约 23 年曰机关办公或文化教育建筑中多为生活饮用水改造袁老式的沸腾式开水炉常年开启且存在清洁卫生等问题袁逐步被新型直饮水机取代袁改造节能率约 20%40%袁投资回收期约 45 年遥2.5电梯系统现如今电梯已经是建筑日常运行必不可少的一部分袁电梯节能技术主要有增加红外感应控制系统尧 增加电能回馈装置或者是电梯智能群控系统遥红外感应控制技术是通过安装人体红外感应模块袁当有人进入感应范围袁模块会输出高电平袁反之输出低电平袁从而提高电梯的运行效率遥 电能回馈技术是基于电梯在运行至指定楼层时速度会减慢袁这个过程中电梯产生的机械位能会得到释放袁此时运用变频器再生电能回馈技术就可以将释放的位能重新转变成电能袁用于维持电梯运行9遥14 个项目进行了电梯改造袁 其中商场占比35%袁医疗卫生建筑占比 30%遥商场扶梯数量较多袁每年消耗的能耗不容小觑袁改造时大多采用红外感应控制或变频控制技术来降低能耗袁 节能率约为20%30%袁投资回收期 23 年遥 医疗卫生建筑多为垂直电梯袁使用频率较高袁改造时增加电能回馈装置袁可节省 30%45%的电量袁投资回收期 23 年遥图 8 为电梯系统改造项目建筑类型分布比例图遥2.6炊事系统厨房炊事系统用能设备种类繁多袁其中燃气灶头尧排油烟机是改造重点遥 传统灶头的燃烧方式为扩散式燃烧袁使用时有明显的野溢火冶现象袁且燃烧时燃气不能与空气很好地混合袁导致燃气燃烧不充分曰厨师在刷锅尧出菜时炉灶不能关火袁处于空烧状态袁也存在能源浪费遥 新型节能灶具克服了老式灶头的缺点袁在改善燃烧方式的同时增加了火焰控制系统袁既能够使燃气充分燃烧袁又可以实现野需火即着袁无需火灭冶袁大大节约了燃气用量遥 单台灶具更换节能率可达 30%袁投资回收期约 2 年遥 排油烟机改造即为风机加变频控制袁通过调节风机运行频率来减少耗电量遥16 个项目进行了炊事系统改造袁宾馆饭店占比57%袁机关办公占比 25%遥这两类建筑炊事能耗在建筑总能耗中占比较大袁 所以应格外注重炊事节能遥图 9 为炊事系统改造项目建筑类型分布比例图遥图 9炊事系统改造项目建筑类型分布比例图图 8电梯系统改造项目建筑类型分布比例图图 7生活热水系统改造项目建筑类型分布比例图149江苏建筑圆园23 年第 3 期渊总第 228 期冤研究发现袁 当托勃莫来石质量含量为 22.0%23.9%尧C-S-H 质量含量为 41.8%43.4%尧 晶胶比为 0.5260.551 时袁蒸养混凝土具有较高的抗压强度尧抗折强度及较小的干燥收缩值遥3结语文章通过半定量计算水化产物组成及力学性能测试袁得到力学性能最优时晶体与胶体含量的关系式遥 进一步计算得到晶胶比为 0.5260.551 时袁蒸养混凝土具有较高的力学性能和较小的干燥收缩袁为优化加气混凝土配合比设计提供了参考遥参考文献1 彭军芝.蒸压加气混凝土中孔的形成尧特征及对性能的影响研究D.重庆院重庆大学袁2011.2江嘉运袁王立艳袁等.蒸压加气混凝土自保温砌块的生产及应用J.新型建筑材料袁2012袁39渊03冤院24-27.3王绪富袁陈畅袁等.不同密度级别加气混凝土性能和微观结构研究J.非金属矿袁2021袁44渊06冤院97-100.4陈晨袁蒋亚清袁等.BET/XRD 半定量测试水化硅酸钙含量研究J.新型建筑材料袁2017袁44渊03冤院124-126.表 2不同类型公共建筑适宜改造技术汇总表3结语根据上述分析可以得出袁在考虑节能效益和经济效益的基础上袁公共建筑能效提升技术体系以供暖通风空调尧照明系统为核心袁围护结构尧热水尧电梯以及炊事系统等为辅助袁整体可以实现建筑节能15%以上遥 不同类型的建筑适宜不同的技术袁具体总结如表 2 所示遥参考文献1纪博雅袁毛晓峰袁曹勇袁刘益民袁崔志国.我国建筑节能低碳技术标准体系现状与发展建议J.建筑经济袁2022袁43渊01冤院19-26.2中国建筑节能协会.2019 中国建筑能耗研究报告J.建筑袁2020渊07冤院30-39.3张惠民.大型公共建筑节能研究与应用D.重庆院重庆大学袁2016.4袁闪闪袁陈潇君袁杜艳春袁等.中国建筑领域 CO2排放达峰路径研究J.环境科学研究袁2022袁35(02)院394-404.5王俊.我国既有公共建筑综合性能提升与改造的思考J.建筑袁2020(17):12-15.6储蔚.黄山地区办公建筑围护结构改造技术及经济性研究D.合肥院安徽建筑大学袁2021.7邓光蔚袁朱伟峰袁钱程.上海某五星级宾馆空调系统运行诊断及节能优化J.暖通空调袁2021袁51渊增刊二冤院205-209.8唐浩袁丁勇袁刘学.公共建筑节能改造技术途径与效果分析J.暖通空调袁2018袁48(12):118-125.9欧哲.电梯节能技术的运用与推广研究J.机电信息袁2020渊02冤院78-79.建筑类型适宜技术机关办公文化教育医疗卫生宾馆酒店商场围护结构供暖通风空调系统照明系统热水系统电梯系统炊事系统绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎绎注院星级越高袁推荐指数越高遥渊上接第 140 页冤150