通過能源審計分析中山市公共建筑節能潛力

張維聰

（廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司）

0 引言

改革開放以來，中山市經濟快速發展，實現了經濟上的騰飛。伴隨經濟發展，市內公共建筑面積也在不斷地擴大。根據中山市統計局公布的2020 年中山市統計年鑒的數據顯示，2011 年～2019 年中山各鎮街建筑業企業房屋建筑施工累計開工面積已達2250.20 萬m2，公共建筑的節能潛力隨著公共建筑面積的擴張而增加。公共建筑在使用期內，將消耗大量的能源，用于采暖、空調、制冷、熱水供應、照明、通風等，目前建筑能耗已占全社會終端能耗的27.5%[1]。建筑能耗已經成為與交通、工業并列的三大能耗之一，也是我國節能潛力最大的行業[2]。公共建筑能源審計可以為建筑節能改造指明方向[3]，公共建筑通過能源審計并進行節能改造可以減少公共財政開支，推動新產品、新技術的推廣應用，通過率先垂范起到示范作用，推動社會節能工作的深入開展[4,5]。

1 建筑用能概況

1.1 能源審計方法及公共建筑用能基本情況

能源審計主要步驟為：

⑴通過與建筑用能管理人員交流，了解用能建筑的基本信息及管理制度；

⑵搜集各建筑記錄的水、電、氣（煤）臺賬以及對應能源賬單；

⑶通過現場勘察以及相關測試，了解建筑內部各用能設備的運行情況；

⑷通過對能源審計成果分析，發現建筑存在的節能潛力，并針對其用能特點提出相關節能改造建議。

本次對中山市13 棟公共建筑開展能源審計工作，建筑類型涵蓋賓館飯店建筑、商場建筑、辦公建筑、醫療衛生建筑以及科研教育建筑。13 棟公共建筑提供了2018 年和2019 年的用能數據，取建筑這2 年能耗平均值并匯總如表1。

1.2 建筑各分項用電情況

由表1 數據可知，公共建筑電耗占總能耗比超過80%，對建筑用電系統實施改造可獲得可觀的經濟效益。現將這13 棟建筑的照明與動力用電分項、空調系統用電分項以及插座與其他用電分項的用電量占比匯總如圖1 所示。

由圖1 數據可知，這13 棟公共建筑插座與其他用電系統的用電量占總用電量的比例最高，約在40%～65%之間，空調系統用電量占總用電量的比例次之，約在20%～35%之間，照明與動力系統用電量占總用電量的比例最小，約在15%～30%之間。

2 公共建筑節能潛力分析

2.1 空調系統改造建議及其經濟效益分析

對13 棟公共建筑的用能分項進行統計分析，發現其空調系統用電量占總用電量的比例約在20%～35%之間，說明空調系統具有較大節能潛力。

以下是這13 棟建筑空調系統運行情況的問題匯總：

⑴某些建筑的空調系統實際運行的冷凍水及冷卻水的供回水溫差較低，存在“大流量小溫差”高耗能運行情況。

表1 能源審計對象的能源消耗指標及用電量占總能耗比例

圖1 中山市13 棟建筑各分項用電量占比

⑵部分建筑空調系統的水泵處于工頻運行狀態無法實現自動變頻，也不能集中控制；

⑶部分建筑的分體式空調在無人區域或非工作時間運行；

進入21世紀，高效率、低成本和非專家可操作成為新時代CCOS技術的發展方向。應用CCOS技術，美國Tinsley實驗室在2006年僅耗時3個多月(比預期計劃提前41天)就完成了對JWST主鏡的一塊子鏡的研磨，面型精度由PV 250.57 μm、RMS49.10 μm收斂到PV 22.4 μm、RMS 1.46 μm 。

⑷部分建筑仍在使用能效低于3.0 的分體空調。

針對以上情況可提出對應節能建議：

⑴通過增加一系列溫度、壓力、能量傳感器，利用原有電動閥、變頻器等建立一套空調機房自控系統綜合管控平臺，實現所有水泵按需變頻，主機設備根據負荷需求自動加減載等功能[6]，降低整個集中式空調系統的能耗；

⑵根據各建筑空調使用情況，安裝分體空調智能化控制系統，實現分體空調設備集中節能控制，減少無人時段空調開啟時間，節約電量；

⑶根據各建筑空調使用情況，淘汰能效低于3.0 的分體空調，更新為能效等級2 級以上的分體空調。在更換時，應根據室內熱負荷選擇適宜的空調設備，避免能源浪費。

通對各建筑空調設備運行情況以及施工難度等情況進行考察，發現其中有9 棟建筑適合實施空調系統改造，預計實施節能改造后每個建筑將獲得的節電量以及收益如表2 所示。

由表2 數據可知，如果對以上建筑開展空調系統進行節能改造，按正常的方法進行維護以及使用，每年將節約181.37 萬kWh 用電量，減少二氧化碳排放量55.72t，減少碳排放量14.93t，折合電費127.78 萬元，預計總投資1512.85 萬元，平均資金回收周期9.4 年。可見，開展公共建筑空調系統改造節能效果好，但由于前期投入多，回收周期較長，實際實施難度較高。希望有關部門可以積極倡導公共建筑開展空調系統節能改造。

2.2 照明、動力系統節能改造建議及其經濟效益分析

對13 棟公共建筑的用能分項進行統計分析，其照明、動力系統用電占總用電量的比例約在15%～30%之間，同樣也具有良好節能潛力。

⑴平均每棟建筑有約25%燈具為非節能型燈具，建筑內存在室內光環境較差的情況；

⑵部分建筑中有部分燈具在休息期間或在無人區域長時間開啟；

表2 空調系統改造后預期節電量與收益

⑶部分建筑內所使用的電梯未安裝電梯動能回饋裝置，高層建筑電梯頻繁使用將消耗巨大電能；

⑷部分建筑正在使用國家明令淘汰水泵電機等設備。

根據以上情況可提出對應節能建議：

⑴將建筑中的非節能型燈具一對一替換為LED 燈具，其光效為熒光燈的1.05～1.2 倍[7]，壽命為熒光燈的12 倍[8]，可在降低燈具能耗同時提升室內光效；

⑵根據建筑實際情況安裝燈具智能控制系統，在滿足照度要求情況下，控制燈具的開啟數量，該系統可依實際使用情況的時間性、規律性，實行自動化分時控制；

⑶根據建筑實際情況安裝電梯能量回收裝置，可以將電梯下行時的動能儲存為電能，節約用電量；

⑷根據實建筑際情況更換淘汰電機等用能設備。

通過對每個建筑燈具、電梯、水泵電機等動力設備的數量、運行情況、安裝位置以及施工難度等情況進行了考察分析，預計實施節能改造后每個建筑將獲得的節電量以及收益如表3 所示。

由表3 數據可知，如果對以上建筑開展照明、電梯、水泵電機系統進行節能改造，并按正常的維護以及使用，每年將節約299.44 萬kWh 用電量，減少二氧化碳排放量92.0t，減少碳排放量24.66t，折合電費221.96 萬元，預計總投資1036.3 萬元，平均資金回收周期約為4.5 年。可見，對公共建筑的照明、電梯、水泵電機等設備開展節能改造工作，具有顯著的節能效果。其較短的資金回收周期，適合廣泛推廣應用。

2.3 節水改造及其經濟效益分析

表3 照明、動力系統改造后預期節電量與收益

對13 棟公共建筑的用水情況、用水器具使用現狀的了解，發現其節水器具配備率均不足100%，其節水器的具體配備率見表4。針對以上情況，建議將所有非節水用水器具一對一替換更換為節水型用水器具，節水器具相較于非節水型器具可以節約20%左右的用水量。預計實施節水改造后每個建筑將獲得的節水量以及收益如表4 所示。

由表4 數據可知，如果對這13 棟公共建筑開展節水改造，并按正常的維護以及使用，每年將可以節約共4.47 萬t 用水量，折合水費16.09 萬元，預計總投資100 萬元，平均資金回收周期約6.1 年。可見，節水改造前期投入少，改造資金回收周期適中，適合大范圍推廣。

表4 用水器具改造后預期節水量與收益

2.4 其他節能建議

通過對這13 棟公共建筑的能源體系核查，結合各類建筑的用能情況，節能工作還可以從下幾方面開展：

⑴設立能源管理機構。設立節能管理專員崗位，由專人負責能源統計管理工作，逐步形成運轉順暢、執行有力、監管有效的節能減排組織管理體制和工作運行機制。

⑵節能減排宣傳。定期開展節能減排主題宣傳工作，增強用能人員的節能意識。倡導建筑用能人員按照制定的各項節能制度要求，合理使用能源。

⑶建設能源管理系統。通過能源管理系統的建設，完善分區及分項能耗監測與計量統計，完善分區及分項能耗數據臺賬，實現該建筑能源消耗狀況的實時在線監測以及能耗數據分析與統計，加快推進該建筑的能源資源精細化管理工作。

⑷熱水系統電氣化改造。對于仍在使用燃氣作為熱源供應熱水的建筑，可以改用空氣能熱水器或太陽熱水器進行熱水的供應，將大幅提升能源利用效率，節約用能。

⑸外窗節能化改造。建造年代較久的建筑可以將普通玻璃更換low-e 玻璃，在保持較高可見光通過率同時，使熱量最少地進入室內[9]，以此降低空調系統運行負荷，節約用電量。

3 結論

通過對中山市13 棟公共建筑開展能源審計工作，分析其用能現狀并對其節能潛力進行評估。評估結果表明：若對以上建筑開展空調系統、照明與動力系統、用水器具的節能改造，分別可節約181.37 萬kWh、299.44 萬kWh 用電量以及4.47 萬t 用水量，節約各項用能費用共約365.83 萬元，減少二氧化碳排放量147.72t，減少碳排放量39.59t。可見中山市公共建筑中蘊含著巨大節能潛力。希望有關部門可以重視公共建筑能源審計工作與節能改造工作，充分挖掘建筑節能潛力，努力實現節能型社會的建設。