即有公共建筑能效提升节能措施探讨——以某办公建筑为例

即有公共建筑能效提升节能措施探讨——以某办公建筑为例

刘宝超1）,，刘治恩1）,，王徽1）,，李传明1）

1)（安徽节源环保科技有限公司）

摘要：本文以合肥市某公共建筑能效提升改造为研究对象，通过对该建筑进行节能诊断，针对其用能系统提出合理的节能改造方案，节能改造后通过用能账单分析法和测量计算法测算该项目综合节能率达24.21%，节能效果显著。

关键词：公共建筑；能效提升；节能诊断；节能改造

2020年9月中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。建筑作为人们工作和生活的主要空间载体，其在运行阶段需要消耗大量的能源。建筑是重要的能源消费和碳排放领域[1]：据统计，2020年，我国建筑运行阶段能耗10.6亿tce，占全国能源消耗总量的比重为21.3%；其中公共建筑运行阶段能耗为4.2亿tce，城镇居住建筑运行阶段能耗为4.1亿tce，农村居住建筑运行阶段能耗为2.3亿tce。建筑运行阶段碳排放21.6亿tCO2，占全国碳排放总量的比重为21.7%；其中公共建筑运行阶段碳排放8.3亿tCO2，城镇居住建筑运行阶段碳排放9.0亿tCO2，农村居住建筑运行阶段碳排放4.3亿tCO2。[2] 2022年3月，住房和城乡建设部发布的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》提到，加强既有建筑节能绿色改造，规划中提出即有建筑节能绿色改造的重点领域之一是公共建筑能效提升重点城市建设；规划中提出“十四五”期间，需累计完成既有公共建筑节能改造2.5亿平方米以上[3]。因此提升即有公共建筑能效，降低公共建筑运行阶段能耗，对我国实现“双碳”目标有着极为重要的意义。

依据《住房城乡建设部办公厅银监会办公厅关于批复2017 年公共建筑能效提升重点城市建设方案的通知》（建办科〔2017〕72 号），合肥市被列入国家公共建筑能效提升重点城市。本文以合肥市某办公建筑综合节能改造为例，重点从节能诊断、节能改造方案措施、节能改造后效果等方面进行了全面的分析。为类似公共建筑能效提升改造提供一定借鉴经验。

1、项目概况

该公共建筑类型为企业办公建筑，2016年投入运行阶段，为独栋（带裙楼）建筑，地上12层主要用于办公，地下1层主要用于停车及设备用房，总建筑面积26667m2。节能改造项目主体工程完成时间为2019年5月-12月。

2、节能诊断

2.1围护结构诊断

大楼节能改造前主要结构为框架剪力墙结构，非承重砌体外墙体采用200厚MU5空心混凝土砌块，用M5砂浆砌筑，非承重内墙采用200厚MU5蒸压混凝土砌块，用M5砂浆砌筑。屋面保温材料为40mm挤塑聚苯乙烯保温板，外墙保温材料为35mm挤塑聚苯乙烯保温板，层间楼板保温材料为30mm挤塑聚苯乙烯保温板，地面保温材料30mm挤塑聚苯乙烯保温板。目前整体使用情况良好。

2.2空调系统诊断

改造前，大楼空调系统采用逐层分散布置变频多联中央空调系统，空调主机及末端风机设备能效水平较高，机组整体运行状况较好。但是空调系统整体处于粗放管理状态，空调面板温度设定及空调启、停无人监管。存在夏季设定温度过低，冬季设定温度过高现象，存在人员离开房间但空调未关闭等现象，白白浪费大量电能。缺乏有效的智能管控措施。

2.3电梯系统节能诊断

改造前，大楼电梯主机设备能效较高，但三台电梯各自控制，无群控功能和错误按键后的消号功能，使用中普遍存在同时呼叫多部电梯，却只使用其中一部电梯的现象，电梯空载运行现象频繁，存在很高的能源浪费。此外电梯钢丝绳长期使用未进行更换，对电梯的安全运行和准确运行有影响，间接影响系统运行能耗，不利于系统的节能。

2.4供水系统节能诊断

改造前，大楼供水系统老旧，隔膜气压罐气囊破损且无法修复，电机设备老旧且属于落后淘汰设备，电控系统老化严重，供水泵运行过程中经常性出现故障，严重影响用户正常用水体验，增加供水系统日常运行维护负担。

2.5照明系统节能诊断

大楼的照明采用的是节能型LED灯具，整体能效水平较高。

2.6建筑能耗在线监测系统节能诊断

改造前，建筑水电计量器具相对齐全，水计量4个，电计量53个；能源计量基本满足建筑能源分项统计的需求。但由于所用表具全部为传统的手抄电表，需要物业电工定期进行人工抄表，工作量大且存在统计、分析误差较大，不能及时发现能源使用过程中存在的跑冒滴漏等问题。

2.7可再生资源利用情况

改造前，建筑无可再生资源利用措施。根据现场调研，大楼楼顶平坦、受力条件良好、周围无任何遮挡，日照条件非常良好，非常适宜屋顶分布式光伏建设。大楼屋顶总面积约1600㎡，实际可建设面积不低于1000㎡，可建设分布式光伏电站。

2.8建筑能耗分析

根据现有电能计量仪表，可明确各分项能耗及所占比例。详见表1、图1所示。

表1  2018年各用能系统分项电量统计表

图1  2018各用能系统用电比例

3、节能改造方案

通过上述第2节的节能诊断，提出以下节能改造方案，并完成建设。

3.1空调系统改造

对大楼1楼、2楼、6楼、7楼、8楼、9楼等人员集中的区域建设空调智能管控系统。通过使用智能节能远程空调控制器，配置有红外控制模块，强制电源控制模块，远程通讯模块，红外控制模块能学习所有带有遥控器的空调及其它设备的红外码值。可按温度、时间等控制条件智能控制空调电源的断开和闭合。

智能节能远程空调控制器还自带温度传感器能感知其所在地的温度信息，通过温度的实时监测、后台系统的温控策略实现空调的自动开关，自动温度调节，风速调节，保持空调所在地的温度处于指定的合理状态范围，从而达到节能、远程集控管理的目的。

该系统主要节能效果为控制室内设置温度产生节能，其次是杜绝房间长时间无人时空调运转的情况而产生的节能，以及通过减少待机时间实现节能。

基于理论与实测数据分析，通过空调管控系统，有效控制空调设置温度，平均提升设置温度1℃（夏季），则可实现空调系统节能率5%左右。

3.2电梯系统节能改造

通过对大楼现有的三台电梯增加群控系统及错误消号功能。可大幅减少电梯不必要的空载运行，从而减少电梯能耗。通过对电梯钢丝绳涨力调整、导轨距离重新调整、加固轿厢防护板、更换导靴、更换补偿链等措施使电梯的使用功能得到提高，从而减少电梯能耗。

3.3供水系统节能改造

对整栋大楼现有供水系统进行改造：将现有铸铁蝶阀、过滤器更换为不锈钢材质蝶阀、过滤器，提高用水安全和卫生系数；更换2台隔膜气压罐；更换现有4台供水水泵及配套电机；更换现有供水控制柜；泵房供水管网局部改造，提高供水系统安全和稳定性。通过以上措施，进而提高泵房系统整体能效。

3.4建筑能耗在线监测系统建设

将现有无通讯功能的53个电力监测点，4个水监测点仪表更换为智能远传仪表，实现电力及水流量的远程计量与监测，及时发现能源使用过程中存在的跑冒滴漏等问题。

3.5建筑屋面分布式光伏发电系统建设

在大楼楼顶建设分布式光伏系统，共计270块330W的光伏组件，分别接入2台逆变器，理论年发电量120037.72kW·h。光伏系统发电由逆变器交流输出到交流并网柜，再由交流并网柜接入用户变低压侧0.4kV汇流母排，采用自发自用余电上网模式。

4、项目节能效果

该项目启动时间为2019年4月，除分布式光伏发电系统外，各单项改造均在2019年竣工。因此选取2018年为基准期，2020年为核定期。根据大楼能源消耗统计报表及发票数据统计出基准期用电量为610440kW·h，核定期用电量为863970 kW·h。根据国家住房城乡建设部办公厅印发《公共建筑节能改造节能量核定导则》[4]，以及合肥市城乡建设局印发的《合肥市公共建筑能效提升重点城市改造项目节能量（率）核定方法》[5]的规定：

（1）当使用面积变化时，应根据增加（或减少）使用面积区域的能耗独立计量数量或测算结果，计算使用面积变化产生的能耗变化量进行确定；使用账单分析法统计出建筑使用面积增加的区域用电量为211170.00kW·h。

（2）当建筑使用时间或人均建筑面积发生变化时，需对建筑基准期能耗进行修正；通过提供的入驻人员变化和建筑使用时间信息，计算出修正系数为1.26。

经上述两次修正后的基准期用电量为：610440×1.26+211170=981515.50kW·h

（3）当采用可再生能源应用时，其年节能量应为太阳能热水系统和太阳能光伏系统单项节能量的总和；因此太阳能光伏发电可采用测量计算法得出节能量为120037.72kW·h。

根据上述用能账单数据及测量计算数据，计算出该项目综合节能率为24.21%，节能效果显著。

5、结论

通过对公共建筑的空调系统、电梯系统、供水系统、能耗监测系统、以及可再生资源利用等系统进行改造，可有效提升公共建筑能效水平，减少能源消耗及碳排放，为类似公共建筑节能降碳改造提供一定的技术借鉴。

参考文献

[1]  谷立静. 加快完善建筑绿色低碳发展机制助力碳达峰碳中和[J]. 中国能源, 2022, 44(6):6.

[2] 中国建筑节能协会建筑能耗与碳排放数据专委会. 2022中国建筑能耗与碳排放研究报告[R].重庆，2022.

[3] 中国建筑节能协会建筑能耗与碳排放数据专委会. 住房和城乡建设部关于印发“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划的通知[Z].2022-03-01.

[4] 合肥市城乡建设局建筑节能与科技处. 关于征求《合肥市公共建筑节能改造节能量核定导则》（征求意见稿）意见的公告[EB/OL]. https://cxjsj.hefei.gov.cn/zwgk/tzgg/17985915.html，2020-12-02.

[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部办公厅. 住房城乡建设部办公厅关于印发《公共建筑节能改造节能量核定导则》的通知[EB/OL].

https://www.mohurd.gov.cn/gongkai/zhengce/zhengcefilelib/201707/20170727_232749.html，2017-07-20.