建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫建設(shè)及其在既有建筑改造中的應(yīng)用

張牧天

摘要：既有建筑改造是提高建筑能效、提升人居環(huán)境、降低碳排放、促進(jìn)人類可持續(xù)發(fā)展的有效舉措之一，建筑能耗將呈現(xiàn)持續(xù)迅速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，加劇我國能源資源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾。降低建筑能耗，實(shí)施建筑節(jié)能，對(duì)于促進(jìn)能源資源節(jié)約和合理利用，緩解我國的能源供應(yīng)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的矛盾，有著舉足輕重的作用。目前，我國既有建筑普遍存在耗能大、效率低、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能差等問題，并具有夏季空調(diào)用電量大、冬季采暖能耗高的特點(diǎn)。因此，如何降低既有建筑能源消耗，提高能源利用效率，實(shí)施建筑節(jié)能，是我國可持續(xù)發(fā)展亟待解決的重大課題。而構(gòu)建建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫，能夠預(yù)測(cè)建筑用能趨勢(shì)，制訂建筑節(jié)能政策、開展節(jié)能改造。鑒于此，本文將在分析建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫建設(shè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過案例對(duì)其在既有建筑改造中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，以供相關(guān)的工作人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫;建設(shè);既有建筑;改造;應(yīng)用

1建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫的建設(shè)特點(diǎn)

通過利用地理信息系統(tǒng)（GIS）與大型數(shù)據(jù)庫（DBS）技術(shù)開展建筑基本信息和節(jié)能數(shù)據(jù)庫建設(shè)。針對(duì)已建成的民用建筑，通過空間數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場(chǎng)信息核查建立基于GIS的城市建筑模型系統(tǒng);采集包括建筑功能、面積、層數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型，材料與構(gòu)造、暖通和動(dòng)力設(shè)備，竣工年代、物業(yè)單位、新型建材等信息的建筑綜合信息數(shù)據(jù)庫;關(guān)聯(lián)電力、自來水、燃?xì)庖约敖ㄖ芎谋O(jiān)管平臺(tái)的能耗數(shù)據(jù)，建立建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫。建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫以建筑實(shí)例為載體，以建筑能耗監(jiān)測(cè)和建筑技術(shù)，材料運(yùn)用為內(nèi)核，所采集的數(shù)據(jù)具有以下特點(diǎn)。

1.1多源異構(gòu)性

建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫的來源及獲取途徑復(fù)雜，數(shù)據(jù)的獲取方式多樣化，描述形式不同，精確度和數(shù)據(jù)匹配程度也不同。

1.2多樣性

數(shù)據(jù)的類型和格式各不相同，有表格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等各類文檔和報(bào)告，這些數(shù)據(jù)在處理方法、存儲(chǔ)格式、讀取技術(shù)上各不相同。

1.3層次關(guān)聯(lián)性

建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫按照信息分類、時(shí)間與空間維度可以劃分為不同的級(jí)別和層次，形成類似樹狀的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫的各組成部分既有其相對(duì)獨(dú)立的完整性，又有相互之間的聯(lián)系性、依存性和制約性。

1.4動(dòng)態(tài)性

建筑節(jié)能數(shù)據(jù)庫的建設(shè)是一個(gè)數(shù)據(jù)由模糊到精確的過程，更是一個(gè)動(dòng)態(tài)的積累過程，一方面，每個(gè)項(xiàng)目從規(guī)劃，建設(shè)、運(yùn)營，改造到拆除是一個(gè)不斷變化的過程;另一方面，整個(gè)建筑節(jié)能從產(chǎn)業(yè)定位、設(shè)計(jì)控制、施工標(biāo)準(zhǔn)、能耗監(jiān)控計(jì)量到實(shí)踐應(yīng)用，其數(shù)據(jù)也必然隨著需求的不同而需要實(shí)時(shí)更新。

數(shù)據(jù)庫在建設(shè)中需要以建筑的空間數(shù)據(jù)為核心，為每幢建筑制定一個(gè)唯一的空間編碼，通過編碼將地理數(shù)據(jù)、信息數(shù)據(jù)以及建筑能耗數(shù)據(jù)整合到統(tǒng)一的系統(tǒng)中。其中，建筑能耗數(shù)據(jù)由電力等市政公司的業(yè)務(wù)系統(tǒng)獲得。并且通過與這些單位的科技合作獲得穩(wěn)定的數(shù)據(jù)更新。針對(duì)綠色建筑項(xiàng)目、建筑節(jié)能示范工程等重點(diǎn)研究對(duì)象，數(shù)據(jù)庫提供與建筑用能監(jiān)管平臺(tái)的數(shù)據(jù)接口，采集更為詳實(shí)的建筑能耗數(shù)據(jù)。

2案例分析

本文以某綜合辦公樓為例，該辦公樓建造于1985年。是該地政府重要的機(jī)關(guān)辦公場(chǎng)所，涉及行政事業(yè)單位33個(gè)，辦公人員逾1000人。綜合樓占地面積9302m2，主體建筑為兩幢高層辦公樓，建筑面積2。36萬m2。綜合辦公樓在改造前主要存在4個(gè)問題：（1）停車區(qū)域不足，綠化面積小;（2）建筑老化，圍護(hù)結(jié)構(gòu)不滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn);（3）實(shí)際用水量超標(biāo)嚴(yán)重;（4）各單位用能管理混亂。針對(duì)這4個(gè)問題對(duì)綜合辦公樓的低碳化改造分為3個(gè)步驟：首先，設(shè)置用水用電的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，診斷樓宇運(yùn)行情況，查找運(yùn)行的薄弱環(huán)節(jié);其次，對(duì)比分析功能、規(guī)模相似的案例運(yùn)行數(shù)據(jù)和采用的綠色技術(shù)，制定經(jīng)濟(jì)合理，操作性強(qiáng)的技術(shù)路線;最后，配合硬件改造，對(duì)比分析采用技術(shù)的效能，強(qiáng)化管理手段，選擇下一步的改造技術(shù)路線。

3改造實(shí)施方案

3.1節(jié)能改造

案例中的辦公樓的單位面積建筑能耗為58kWh/m2.a，低于該市辦公建筑的平均單位面積能耗92kWh/m2.a。但是經(jīng)過對(duì)項(xiàng)目的建筑能耗監(jiān)測(cè)、對(duì)比數(shù)據(jù)庫內(nèi)其他相同類型建筑采用的技術(shù)以及分析物業(yè)管理現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)綜合辦公樓仍有提高運(yùn)行效率的空間。改造前樓宇的外立面為玻璃馬賽克飾面，部分墻面已出現(xiàn)破損現(xiàn)象。結(jié)合立面改造一體化。增加外保溫、復(fù)合外遮陽系統(tǒng)，并更換窗扇和玻璃，滿足圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能要求。此外，更換不能滿足使用要求的陳舊電器，對(duì)室內(nèi)燈具進(jìn)行整體改造，將原T8支架改造成T5支架或T8轉(zhuǎn)T5節(jié)電支架，累計(jì)更新改造2900套燈具。

3.2節(jié)水改造

案例中的辦公樓改造前日用水量300多t，最高日用水量近1500t，相比數(shù)據(jù)庫內(nèi)相似項(xiàng)目平均200t的用水?dāng)?shù)額，原用水量超出平均水平1.5倍。通過監(jiān)測(cè)設(shè)備查找地下管網(wǎng)漏點(diǎn)。用快接法更換被腐蝕的鍍鋅水管和水池漏洞，因地制宜地收集生活廢水、空調(diào)冷凝水用于日常清洗、綠化。將生活廢水和空調(diào)冷凝水接至沉淀處理水池，采用過濾，漂白、消毒、沉淀等7道處理流程，凈化后水質(zhì)達(dá)到國家3類水標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，高峰期每天可收集回用中水8t。改造后日用水量低于平均水平。

3.3停車環(huán)境改造

案例中的辦公樓地處城市中心區(qū)域，占地面積有限，停車壓力不斷增長(zhǎng)。通過合理規(guī)劃，采用空間復(fù)合、時(shí)間控制等多種手段，改造后綜合樓的停車位數(shù)量增加到原來的240%。采用透水瀝青提高道路及停車場(chǎng)地的透水率。不僅大幅改善雨季場(chǎng)地積水問題，同時(shí)降低了庭院內(nèi)的行車噪音，提高了環(huán)境品質(zhì)。

3.4制定樓宇監(jiān)管制度

通過安裝建筑用水用電的監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各進(jìn)駐機(jī)關(guān)單位用能情況的不間斷監(jiān)管。配合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部署。綜合樓管理處制定《綜合樓水電使用管理辦法》《綜合樓管理責(zé)任獎(jiǎng)懲辦法》等一系列樓宇運(yùn)營管理制度和規(guī)定。將用能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)與管理規(guī)章、工作考核相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)綠色管理和行為節(jié)能。節(jié)能監(jiān)管配合節(jié)能宣傳，實(shí)現(xiàn)了良好的節(jié)能效果，杜絕了大量不必要的浪費(fèi)。利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)比強(qiáng)化節(jié)能管理前后非辦公時(shí)間辦公設(shè)備和空調(diào)設(shè)備能耗的數(shù)據(jù)，分別下降了44%和86%，這體現(xiàn)了數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺(tái)支持下行為節(jié)能的巨大潛力。

4改造效果

經(jīng)過改造，案例中的辦公樓全年水耗與電耗逐年下降，其中水耗下降35.8%，單位面積電耗下降20.5%，控制在46kWh/m2.a，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目綠色節(jié)能的目的。

5結(jié)束語

現(xiàn)如今建設(shè)主管部門基于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)導(dǎo)則已建立了完整的建筑能耗的統(tǒng)計(jì)和監(jiān)管平臺(tái)，但是現(xiàn)有平臺(tái)主要針對(duì)新建和改建建筑，沒有覆蓋更大量的既有建筑。國內(nèi)也有科研單位基于科研項(xiàng)目，對(duì)既有建筑的用能情況開展調(diào)查，但是相關(guān)研究沒有形成長(zhǎng)效的工作機(jī)制，數(shù)據(jù)來自單次調(diào)查、缺乏動(dòng)態(tài)更新，不能覆蓋更多的既有建筑，形成具有廣泛代表性的數(shù)據(jù)平臺(tái)。因此。需要構(gòu)建全面的建筑能耗與節(jié)能數(shù)據(jù)庫，以此為綠色建筑和建筑節(jié)能研究及工程實(shí)踐夯實(shí)基礎(chǔ)。

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