建筑節能工作 實踐與探索

高曉麗 北京節能環保中心

能源問題已成為制約首都經濟和社會發展的重要因素，其中建筑耗能占北京市能源消耗總量的1/3，北京市既有非節能建筑的能耗非常大，新建的高耗能建筑較多，公共建筑能耗特別是大型公共建筑電耗居高不下，導致全市建筑平均能耗過高，供熱系統的綜合效率較低，急需加快既有非節能建筑的節能改造工作步伐，加強建筑節能管理力度，降低建筑物使用能耗，提高能源利用效率。

1 當前建筑節能工作的主要問題

（1）既有非節能建筑能耗高，改造難度大。北京市建于1976年后的具有節能改造價值的住宅有6300多萬m2，這些住宅不但冬冷夏熱，而且采暖和空調能耗很高。全市有超過1億m2的公共建筑供熱、空調、照明、通風能耗高，具有節能改造的價值和很大的節能潛力。但由于改造所需資金量大，資金投入不足，缺乏有效的政策激勵，給非節能建筑的改造工作帶來很大阻力。

（2）供熱采暖系統運行效率低，供熱體制改革工作滯后。城市供熱企業小而多,不利于集中管理和提高能效；鍋爐效率低，大部分鍋爐房沒有配備必要的節能設備和自動調控裝置，缺乏必要的調節手段；部分已建供熱系統水力平衡失調，管網老化，熱輸送過程中損失較大。

同時，除遠郊區縣外，北京市供熱制度還實行“福利制”，供熱采暖費按建筑面積向住戶所在單位收取，與用戶的切身利益關系不密切，用戶對自己的用熱量不關心；供熱企業大多數沒有實行市場化運作和管理,沒有形成正常的能源供應和消費的市場機制及對供熱企業用能的獎罰機制，供熱企業缺乏節能積極性。

（3）新能源和可再生能源的使用率較低。新能源和可再生能源在建筑上的使用，由于技術、成本、政策、宣傳等方面的原因，尚處于試點階段或小范圍使用階段，可再生能源（如太陽能）在建筑用能中使用率偏低。

（4）建筑節能政策法規和技術標準體系有待進一步完善。隨著建筑節能工作的發展，《北京市建筑節能管理規定》(市政府令第80號)已經不能適應建筑節能發展的需要。對一些違規行為缺乏處罰依據；既有建筑節能改造、供熱體制改革、可再生能源利用等方面的工作缺乏管理規定和激勵政策；供熱采暖系統、空調運行、建筑節能評估和監測等方面的工作缺少政策和技術標準依據。

2 既有建筑主要改造方法及節能效益分析

通過組織實施北京市政府機構10家試點單位節能改造工程（各單位基本信息詳見附錄），積累了改造經驗，初步探索了既有建筑圍護結構及主要用能系統節能改造方法，具體如下。

2.1 圍護結構

“圍護結構”是指為構成建筑空間,抵御外界環境不利影響的構件，其性能將直接影響建筑物的能耗水平，包括屋面、外墻（包括非透明幕墻）、底面接觸室外空氣的樓板、非采暖空調房間與采暖空調房間的隔墻或樓板、外窗（包括透明幕墻）、外門。圍護結構的節能改造主要通過改善圍護結構的熱工性能來實現，通過增加保溫層、更換高性能門窗等減少空調季和采暖季建筑與外界的熱交換，從而降低冷熱負荷。由于冬季室內外溫差遠大于夏季，圍護結構性能的改善通常可以明顯降低冬季的采暖能耗，改善采暖效果；對夏季空調能耗的降低通常也能起到一定的積極作用，但不如降低采暖能耗明顯，對于大型公共建筑甚至可能起到相反的效果。

由于圍護結構的改造通常投入較大，我單位在充分考慮全年工作狀況，經論證后對6家試點單位圍護結構進行節能改造，改造內容為外窗、外墻、屋面。6家試點單位圍護結構改造年共計可節約電力28715.45kWh，天燃氣169267.2m3，燃油27006.9kg，三項折合標煤248.5t，可減排CO2166.5t。圍護結構改造前后傳熱系數對比見表1。

圍護結構改造前后引起的空調冷、熱負荷的變化情況如表2。

2.2 空調系統

空調系統因其節能改造的實施性強，節能效果好，是建筑節能改造的重點，主要包括以下方面。

2.2.1 冷機改造

針對設計冷機選型偏大，導致冷機效率偏低造成能耗浪費現象，可以考慮：

（1）增加蓄冷系統，使主機處于滿負荷運行，有效削減峰值電耗，降低運行成本。

（2）增加小容量冷機，充分考慮過渡季工況，滿足過渡季高效運行需要。

表1 圍護結構傳熱系數對比表

表2 圍護結構節能效益

2.2.2 更換水泵并加裝變頻裝置

針對冷凍水泵、冷卻水泵選型偏大，工況點嚴重偏離，工作效率低，水泵揚程較高耗電量大的問題，采取對冷凍、冷卻水泵實施全部更換；同時，由于全年不同工況下建筑物的冷熱負荷有較大差異，冷機大部分情況下工作在部分負荷下，對冷凍泵、冷卻泵進行變頻改造通常可取得一定的節能效果。

2.2.3 其他改造內容

對具備條件的建筑物加裝熱回收裝置回收排風冷熱量，此外，冷水、熱水的管路保溫和閥門不好以及冷卻塔存在溢流和冷卻塔填料損壞等也是導致建筑能耗增加的直接原因。

2.2.4 調整系統維護方式及增加調節手段

調整制冷主機運行方式，降低開啟自動保護的負荷率。提高制冷機出水溫度（9℃），加大冷凍水溫差，降低冷凍水流量，從而提高制冷主機COP、提高冷凍水泵效率。對空調水系統做全面的水力調節，更換失效的閥門和儀表，保證壓力分配及溫度分配的均衡。采取對空調末端控制超溫自動關閉，手動開啟的措施，增設兩通閥控制末端流量。建議使用空調新風系統，杜絕無組織新風補風，減低空調耗電；同時針對新風機組裝機量風量大問題，建議新風機組增設變頻器。

2.2.5 工程實踐節能效益分析

組織對6個試點單位空調系統進行了改造，年共計節約用電14.48萬kWh，折合標煤17795kg，減少CO2排放11922.7kg，見表3。從表3中可以看出，空調系統的節能效益較顯著。

2.3 采暖系統

供熱系統加裝熱計量裝置，計量建筑物采暖能耗，有利于節能監督管理，有利于用能統計分析，有利于節能改造評估，除此之外，我們對3家試點單位采暖系統實施改造，年可節約用電1.21萬kWh，折合標煤1487kg，減少CO2排放996.3kg，見表4。

（1）試點單位2：增加恒溫閥、管道破損保溫層恢復、更換3臺循環水泵，并新增變頻控制柜。水泵額定功率為18.5kW，實際運行功率為15.8kW，一個采暖季可節約0.81萬kWh。

（2）試點單位4：改造前該樓原風機盤管系統主要功能是夏季送冷，改造后制冷部分由分體機替代，如風機盤管僅保留供熱的單一功能，從冷熱源的角度和輸配角度分析，此方式能源浪費嚴重。因此采暖停用風機盤管，改為散熱器形式，采暖季僅末端風機盤管一項年節約電能4000kWh。

（3）試點單位5：安裝三通自力式溫控調節器600套及配套系統，散熱器5000片。

改造前業務樓11層上供下回單管系統，僅最上兩層設置跨越管，有明顯的上熱下冷的垂直失調。同時，該試點單位已經過多次改造，圍護結構熱工性能明顯提高，原設計條件是單層白板玻璃鋼窗，采暖熱指標為61.7W/m2；而按現圍護結構情況計算的采暖面積熱指標為36.3W/m2，偏大了41.2%，導致運行時室內溫度遠高于設計溫度，造成開窗降溫、浪費能源現象。

表3 空調系統節能效益

表4 采暖系統節能效益

表5 照明系統節能效益

表6 電開水器節能效益

此次改造中，業務樓依據現有圍護結構熱工性能重新設計散熱器用量，支管上增設三通溫控調節閥。指揮樓將原有下供上回、上供下回兩個系統改為一個上供下回系統，并按現有的圍護結構熱工性能重新設計散熱器用量，支管上增設三通溫控調節閥。通過散熱器側加裝的溫控調節閥，可根據各房間的人員需求，調節室內溫度，實現按需所供，在提高管理人性化的同時節約能源。

2.4 照明系統

采取更換節能燈具、電子鎮流器等措施對8家試點單位實施了照明系統改造，檢測結果表明，照明系統改造節電效果明顯，合計年節約用電23.67萬kWh，折合標煤29095kg，減少CO2排放19494kg，見表5。

2.5 其他系統

針對電開水器無定時裝置的問題，安裝可編程時間控制器，自動關閉電開水器電源，避免不必要的保溫耗電狀態；對具備安裝條件的既有建筑，可以考慮用太陽能集熱器提供的熱水滿足或部分滿足洗浴的需要；使用節水型水龍頭、便器及節水型淋浴系統，推廣中水處理設施，同時，在綠化過程中也應用節水灌溉技術，優先使用中水。

工程實踐對3家試點單位的電開水器共計安裝55臺時鐘控制器，經檢測分析計算，年共節約用電量3.54萬kWh，折合標煤4351kg，減少CO2排放2915kg。總體節能率15.2%，節電效果顯著，見表6。

此項改造措施投入少，見效快，便于物業管理，適合普遍推廣。以試點單位2為例，改造中對開水器加裝定時智能控制，由原來的人為開關控制改為自動控制，減少人為誤差。利用能源信息監測平臺對改造前后電開水器月用電量數據進行分析，在凌晨時間段，電開水器的啟動頻率明顯降低，用電量也隨之下降，取得了良好的節電效果。

3 節能效果檢測與認定

在工作實踐中，參考相關標準，使用建筑熱工溫度與熱流自動測試儀測試外圍護結構傳熱系數，利用冬夏季室外平均計算溫度，計算改造前后空調負荷變化狀況，對既有建筑用能系統改造前、后用能基礎數據進行了統計分析，對節能效果進行了認定。圍護結構、空調系統、照明系統和電開水器智能控制取得了較好的節能效果，今后在公建節能改造中值得重點推廣。

同時在節能檢測的實施過程中發現，缺乏統一有效的節能效果檢測與認定的辦法已經影響了既有建筑節能改造的進程，急需調查、研究公共建筑節能效果的檢測與認定辦法，引導、規范節能技術改造行為，為政府研究制訂相關政策、標準提供參考，培育節能服務市場。