建筑節能數據庫建設及其在既有建筑改造中的應用

張牧天

摘要：既有建筑改造是提高建筑能效、提升人居環境、降低碳排放、促進人類可持續發展的有效舉措之一，建筑能耗將呈現持續迅速增長的趨勢，加劇我國能源資源供應與經濟社會發展的矛盾。降低建筑能耗，實施建筑節能，對于促進能源資源節約和合理利用，緩解我國的能源供應與經濟社會發展的矛盾，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、圍護結構的保溫隔熱性能差等問題，并具有夏季空調用電量大、冬季采暖能耗高的特點。因此，如何降低既有建筑能源消耗，提高能源利用效率，實施建筑節能，是我國可持續發展亟待解決的重大課題。而構建建筑節能數據庫，能夠預測建筑用能趨勢，制訂建筑節能政策、開展節能改造。鑒于此，本文將在分析建筑節能數據庫建設特點的基礎上，通過案例對其在既有建筑改造中的應用進行簡要分析，以供相關的工作人員參考借鑒。

關鍵詞：建筑節能數據庫;建設;既有建筑;改造;應用

1建筑節能數據庫的建設特點

通過利用地理信息系統（GIS）與大型數據庫（DBS）技術開展建筑基本信息和節能數據庫建設。針對已建成的民用建筑，通過空間數據分析、現場信息核查建立基于GIS的城市建筑模型系統;采集包括建筑功能、面積、層數、結構形式、圍護結構類型，材料與構造、暖通和動力設備，竣工年代、物業單位、新型建材等信息的建筑綜合信息數據庫;關聯電力、自來水、燃氣以及建筑能耗監管平臺的能耗數據，建立建筑節能數據庫。建筑節能數據庫以建筑實例為載體，以建筑能耗監測和建筑技術，材料運用為內核，所采集的數據具有以下特點。

1.1多源異構性

建筑節能數據庫的來源及獲取途徑復雜，數據的獲取方式多樣化，描述形式不同，精確度和數據匹配程度也不同。

1.2多樣性

數據的類型和格式各不相同，有表格數據、矢量數據、影像數據等各類文檔和報告，這些數據在處理方法、存儲格式、讀取技術上各不相同。

1.3層次關聯性

建筑節能數據庫按照信息分類、時間與空間維度可以劃分為不同的級別和層次，形成類似樹狀的結構。數據庫的各組成部分既有其相對獨立的完整性，又有相互之間的聯系性、依存性和制約性。

1.4動態性

建筑節能數據庫的建設是一個數據由模糊到精確的過程，更是一個動態的積累過程，一方面，每個項目從規劃，建設、運營，改造到拆除是一個不斷變化的過程;另一方面，整個建筑節能從產業定位、設計控制、施工標準、能耗監控計量到實踐應用，其數據也必然隨著需求的不同而需要實時更新。

數據庫在建設中需要以建筑的空間數據為核心，為每幢建筑制定一個唯一的空間編碼，通過編碼將地理數據、信息數據以及建筑能耗數據整合到統一的系統中。其中，建筑能耗數據由電力等市政公司的業務系統獲得。并且通過與這些單位的科技合作獲得穩定的數據更新。針對綠色建筑項目、建筑節能示范工程等重點研究對象，數據庫提供與建筑用能監管平臺的數據接口，采集更為詳實的建筑能耗數據。

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關辦公場所，涉及行政事業單位33個，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個問題：（1）停車區域不足，綠化面積小;（2）建筑老化，圍護結構不滿足節能標準;（3）實際用水量超標嚴重;（4）各單位用能管理混亂。針對這4個問題對綜合辦公樓的低碳化改造分為3個步驟：首先，設置用水用電的數據采集系統，診斷樓宇運行情況，查找運行的薄弱環節;其次，對比分析功能、規模相似的案例運行數據和采用的綠色技術，制定經濟合理，操作性強的技術路線;最后，配合硬件改造，對比分析采用技術的效能，強化管理手段，選擇下一步的改造技術路線。

3改造實施方案

3.1節能改造

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。但是經過對項目的建筑能耗監測、對比數據庫內其他相同類型建筑采用的技術以及分析物業管理現狀，發現綜合辦公樓仍有提高運行效率的空間。改造前樓宇的外立面為玻璃馬賽克飾面，部分墻面已出現破損現象。結合立面改造一體化。增加外保溫、復合外遮陽系統，并更換窗扇和玻璃，滿足圍護結構的節能要求。此外，更換不能滿足使用要求的陳舊電器，對室內燈具進行整體改造，將原T8支架改造成T5支架或T8轉T5節電支架，累計更新改造2900套燈具。

3.2節水改造

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，相比數據庫內相似項目平均200t的用水數額，原用水量超出平均水平1.5倍。通過監測設備查找地下管網漏點。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、空調冷凝水用于日常清洗、綠化。將生活廢水和空調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，凈化后水質達到國家3類水標準。經統計，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停車環境改造

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

3.4制定樓宇監管制度

通過安裝建筑用水用電的監測和統計系統，實現對各進駐機關單位用能情況的不間斷監管。配合監測系統的部署。綜合樓管理處制定《綜合樓水電使用管理辦法》《綜合樓管理責任獎懲辦法》等一系列樓宇運營管理制度和規定。將用能統計數據與管理規章、工作考核相結合，實現綠色管理和行為節能。節能監管配合節能宣傳，實現了良好的節能效果，杜絕了大量不必要的浪費。利用監測系統對比強化節能管理前后非辦公時間辦公設備和空調設備能耗的數據，分別下降了44%和86%，這體現了數據監管平臺支持下行為節能的巨大潛力。

4改造效果

經過改造，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，實現項目綠色節能的目的。

5結束語

現如今建設主管部門基于相應標準和技術導則已建立了完整的建筑能耗的統計和監管平臺，但是現有平臺主要針對新建和改建建筑，沒有覆蓋更大量的既有建筑。國內也有科研單位基于科研項目，對既有建筑的用能情況開展調查，但是相關研究沒有形成長效的工作機制，數據來自單次調查、缺乏動態更新，不能覆蓋更多的既有建筑，形成具有廣泛代表性的數據平臺。因此。需要構建全面的建筑能耗與節能數據庫，以此為綠色建筑和建筑節能研究及工程實踐夯實基礎。

參考文獻

[1]嚴斌，于選穎.舊工業建筑改造模式路徑及優選構型研究[J].工程管理學報，2021，35（5）：13-18.

[2]鄧琴琴，宋波，陳剛，于躍洋，張圣楠，崔艷梅.《嚴寒和寒冷地區農村居住建筑節能改造技術規程》解讀[J].建筑節能（中英文），2021，49（9）：109-113.

[3]李瑋，郭漢丁.既有住宅建筑節能改造業主內源動力研究綜述[J].土木工程與管理學報，2019，36（4）：203-211.