淺析某大廈建筑節能診斷與改造

摘 ? ?要：本文通過調查分析長沙市某大廈全年度能耗分布情況，得出改造前建筑總用量以及空調系統能耗、照明系統能耗、綜合服務能耗、其他能耗等分項能耗。根據大廈各分項能耗情況，通過全方位細致的節能診斷，分析出了大廈的空調系統、綜合服務系統以及照明等用能系統存在問題，并對空調系統以及照明系統等采取有針對性的節能改造，并分析得出大廈節能改造后的建筑能耗量以及相對于改造前的節能率。

關鍵詞：節能診斷節能改造建筑能耗節能率

1 ?項目背景

隨著人類生活水平不斷提高，對居住及辦公環境的要求也越來越高，節能、舒適、健康已成為了現代建筑最基本的使用需求，因此對于一些老舊辦公建筑進行有效的節能診斷和合理節能改造，不僅可以給人們帶來更加舒適的居住和辦公體驗，同時可以降低建筑總體能耗量和運維成本。

2 ?項目基本概況

某大廈位于長沙市市中心，建筑面積21240平方米，地上25層，地下2層，大廈為寫字樓，主要功能房間為辦公室、餐廳、銀行等，結構形式為雙向框剪結構，建筑高度為88米，大廈竣工時間為1990年，已投入使用近30年。改造前對大廈的圍護結構、用能系統及設備設施進行了檢測與統計，其中空調系統為中央空調，包括水柜式空調133臺，循環水泵11臺，冷卻風機4臺，通風機14臺，照明系統包含各類燈具，水晶燈、筒燈、格珊燈、吸頂燈、球泡燈、射燈等。建筑圍護結構采用磚墻砌體，外墻為240mm，內墻為120mm，無保溫層，外窗采用普通鋁合金單玻窗，無遮陽措施。

3 ?用能設備使用情況

3.1 ?供暖通風空調系統分區及運行情況

大廈空調系統由水柜式空調、大金水冷機組供冷，末端采用風機盤管，新風處理后通過新風管道輸送到各功能區域。空調系統夏季6月～10月8：00～18：00運行（節假日除外），冷卻塔風機、冷卻水泵均按工頻運行。大廈空調系統安裝于1990年，經計算分析水柜式空調能效比為3.37，能效限值為2.4，水冷式冷水機組的能效比為4.33，能效限值為4.1，均滿足能效限值要求。

3.2 ?照明系統運行情況

大廈照明系統均采用節能照明燈具，主要采用節能筒燈、格珊燈等，樓梯間燈具采用手動開關控制。

3.3 ?給水系統運行情況

大廈生活用水為市政自來水，市政供水壓力0.19MPa，大廈最高日冷水用量為130m?/d，用水量主要為衛生間和廚房，無熱系統。給排系統由2臺立式單級離心泵組成，一用一備，采用水箱常壓供水，水泵可根據水箱內液位高度自動啟停。

3.4 ?電梯系統運行情況

大廈安裝轎廂式電梯3部，1部消防電梯，動行時間為7：00～19：00。

4 ?建筑能耗分析及節能診斷

4.1 ?總能耗分析

大廈綜合用電包括了空調系統用電、照明系統用電、電梯系統用電、給排水系統用電以及商鋪用電等，根據業主提供的2017年的能耗數據，年總用電量為219.8萬KWh，單位建筑面積能耗指標達到了70.4KWh/（m?·a）。其中5-10月份開啟空調供冷，月耗電量處于全年高峰區，11月份到次年4月份空調使用頻率低，用電量明顯降低，由此可判斷夏季空調能耗對全年耗電量有顯著影響。

4.2 ?分項能耗分析

由于大廈無分能能耗計量，由物業管理人員抄表記錄，并依據《公共建筑能源審計導則》結合現場實際的運行情進行全年能耗計算。通風空調系統中水柜式空調全年能耗量為592320KWh，空調水泵及冷卻塔設備全年能耗量為209951KWh;照明系統可根據物業管理人員提供的手抄能耗清單，可得到照明系統年能耗量為487715KWh;綜合服務系統主要由電梯、生活水泵組成，電梯系統全年能耗量為68854KWh，生活水泵全年能耗量為34890KWh;特殊能耗量為68529KWh。

4.3 ?項目基準能耗分析

根據大廈的能耗數據，選取2017年作為能耗基準年，通過建筑能耗分析，項目總能耗為2198280KWh，其中空調系統能耗802271KWh，占比51.6%，照明系統能耗487715KWh，占比31.4%，綜合服務系統能耗103744KWh，占比6.7%，其他能耗159831KWh，占比10.3%，扣除特殊能耗、餐飲能耗、附屬樓能耗，基準年能耗量為1553561KWh，單位面積能耗為70.4KWh/（m?·a）。

4.4 ?用能系統分項診斷

大廈圍護結構性能良好，外墻采用240厚磚墻砌體，屋面采用剛性防水屋面，滿足熱工設計規范要求，外窗采用鋁合金單玻窗，考慮到圍護結構改造的成本和難度，以及對能耗降低的貢獻率，暫不考慮圍護結構的節能改造。

通風空調系統中無自動控制系統，水柜式空調開停時間，開啟數據由用戶自行控制，沒有根據建筑負荷情況進行自動控制，因此可對空調控制系統進行改造，使主機、水泵、冷卻塔及末端能聯動運行，并能進行系統監測，進一步降低能耗;空調水系統目前為工頻運行，不能根據負荷變化調節水泵運行頻率，因此建議水泵控制系統進行改造，實現自動控制;冷卻塔目前由人工手動啟停，臺數為人為控制，運行頻率為工頻，建議將冷卻塔運行納入自動控制系統，增加變頻裝置。

對典型功能區域進行照度和照明功率密度進行檢測，一層大堂和五層公共區域的實測照度值不滿足標準值要求，一層大堂的照明功率密度不滿足標準限值要求。需更換高效的LED燈，可滿足標準要求。

大廈采用常壓供水，各用水點水壓均滿足使用需求，可不進行改造。

根據現場調研情況，大廈未建立能耗管理系統，仍采用人工抄表方式，缺乏時效性，容易丟失數據，建議增加一套能耗管理系統，對大廈的時實能耗進行計量、監測和考核。

5 ?節能改造效果預測

5.1 ?通風空調系統改造

將現有的水柜式空調壓縮機更換為渦旋式壓縮機，并增加變頻控制，在保證冷量富足的前提下，降低電功率，改造區域為大廈1、4～25層。

節能收益分析：通過更換壓縮機和增加變頻控制，水柜式空調年能耗量為297952KWh，節能率30.4%，節能量129877KWh。

5.2 ?空調系統增設智能化控制系統實現設備群控

該系統整體優化技術包括對冷源機組群控及水閥的優化控制，冷水出水溫度優化、水泵臺數及頻率控制、冷卻水泵臺數控制、冷卻塔群控及風機變化量優化控制等。經實測可使中空調系統運行節能15%～40%。

節能收益分析：通過智能化監控系統，項目實測值單項能耗209951KWh，節能率37%，節能量77682KWh。

5.3 ?照明系統LED燈升級改造

根據節能診斷結果，把傳統光源更換為高效LED光源，以降低照明系統能耗。節能收益分析，在保證相同照度值、顯色指數、色溫的情況下，燈具替換后的節能量為139021KWh。

6 ?結束語

通過分析大廈改造前的能耗數據，對能耗較大的通風空調系統及照明系統的進行節能改造，大廈改造后的年節能量合計346578KWh，節能率22.3%，其中水柜式空調變頻控制節能量為129877KWh，節能率9.4%，BA控制系統節能量77682KWh，節能率為5.0%，更換LED光源節能量139021KWh，節能率8.9%。由分析數據可知，節能改造后大廈的整體節能率提升20%以上，為業主獲得節能收益的同時提高了各用電設備的管理與監控。

作者簡介：

賀金龍（1982—）性別：男，籍貫（湖南省、湘潭縣），職稱：中級，主要從事的研究方向或工作領域-暖通空調。