既有公共建筑綠色節(jié)能改造實(shí)踐分析

王瑞燦，王國(guó)建，李慶平，郭紅波，王浩宇（北京市住宅建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司， 北京 100005）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)既有建筑面積已超過(guò) 700 億 m2，綠色建筑面積超過(guò) 50 億 m2（含綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)及運(yùn)行標(biāo)識(shí)項(xiàng)目，數(shù)據(jù)截止到 2019 年 12 月底）[1-2]。我國(guó)既有“非綠色”建筑存量巨大，且大量建筑存在結(jié)構(gòu)、部件、設(shè)備老化，室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)差，用能系統(tǒng)效率低下，運(yùn)行能耗過(guò)高等問(wèn)題[3-6]。在現(xiàn)下綠色、低碳大背景下，既有建筑的節(jié)能改造、功能提升無(wú)疑將成為未來(lái)的一大趨勢(shì)[7-9]。綠色建筑將可持續(xù)發(fā)展理念與建筑業(yè)有機(jī)結(jié)合，倡導(dǎo)在保證建筑業(yè)發(fā)展的同時(shí)，降低能耗，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)，這是未來(lái)建筑業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)趨勢(shì)[10-11]。在綜合評(píng)定的基礎(chǔ)上對(duì)既有建筑進(jìn)行綠色化改造，是解決我國(guó)“非綠色”建筑存量大、能耗高的最佳途徑之一[12-13]。《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》指出，要推動(dòng)綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生。《“十四五”公共機(jī)構(gòu)節(jié)約能源資源工作規(guī)劃》提出要大力推動(dòng)公共機(jī)構(gòu)既有建筑通過(guò)節(jié)能改造達(dá)到綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。2021 年 5 月，北京市發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)騰退空間和低效樓宇改造利用促進(jìn)高精尖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的工作方案（試行）》，積極推動(dòng)企業(yè)對(duì)公共建筑進(jìn)行綠色低碳改造。綠色改造是在節(jié)能改造的基礎(chǔ)上，融入綠色建筑的理念[14-15]。本文以北京市某公共建筑綠色節(jié)能改造為例，對(duì)其綠色節(jié)能改造思路及效果進(jìn)行剖析。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于北京市朝陽(yáng)區(qū)，建造于 2004 年，總建筑面積 9.65 萬(wàn) m2，改造前主要功能為商業(yè)及辦公。其改造分兩個(gè)階段實(shí)施，一期改造于 2017 年 11 月份開(kāi)始，二期改造于 2018 年 10 月份開(kāi)始，改造時(shí)對(duì)標(biāo) GB/T 51141—2015《既有建筑綠色改造評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》二星級(jí)，2019 年 5 月大部分改造內(nèi)容均已完成。

項(xiàng)目建筑消耗主要包括電力、天然氣以及自來(lái)水。電力主要消耗于空調(diào)冷凍站、照明、水泵、風(fēng)機(jī)、電梯以及辦公等設(shè)備；天然氣主要用于供暖設(shè)備。根據(jù)《公共建筑節(jié)能改造節(jié)能量核定導(dǎo)則》[16]，以改造前 2017 年項(xiàng)目全年能耗作為基準(zhǔn)期能耗，改造前總體能耗統(tǒng)計(jì)如表 1 所示。

表 1 基準(zhǔn)期（2017 年）能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)表

根據(jù)以上對(duì)建筑能耗分析，本項(xiàng)目建筑能耗以電力、天然氣為主。由表 1 可知，2017 年項(xiàng)目共計(jì)消耗標(biāo)煤 6 213.78 t，其中電量占比最大，達(dá)到 78.94%，其次是天然氣，占比 20.84%，因此建筑主要節(jié)能工作應(yīng)將用電量作為主要節(jié)約能源，天然氣次之。

電力應(yīng)用的主要系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)、供暖空調(diào)系統(tǒng)、綜合服務(wù)等。在對(duì)相關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于使用年限較長(zhǎng)，部分設(shè)備及系統(tǒng)老化嚴(yán)重，部分配件缺失、損壞，所以導(dǎo)致能源無(wú)法有效利用，耗能增加。因此，本項(xiàng)目節(jié)能技術(shù)路線以照明系統(tǒng)、供暖空調(diào)系統(tǒng)、綜合服務(wù)系統(tǒng)更新改造為主，同時(shí)引入能源管理系統(tǒng)，結(jié)合運(yùn)營(yíng)管理達(dá)到綠色節(jié)能目的。

2 改造方案

針對(duì)項(xiàng)目照明系統(tǒng)、供暖空調(diào)系統(tǒng)、綜合服務(wù)系統(tǒng)等主要用能系統(tǒng)，對(duì)其改造情況進(jìn)行逐項(xiàng)分析。

2.1 照明系統(tǒng)改造

照明系統(tǒng)的改造主要是更換節(jié)能燈具和建立照明控制系統(tǒng)。將照明光源換為節(jié)能型（T5、T8或 LED）燈管，地下車庫(kù)行車道及停車位采用 LED 日光燈，公區(qū)及辦公區(qū)同樣采用 LED 燈具。建筑照明系統(tǒng)節(jié)能的核心在于節(jié)能控制方式。改造后車庫(kù)及商業(yè)等照明要求較高場(chǎng)所采用智能照明控制系統(tǒng)；疏散走道的照明采用集中控制，其他辦公樓商業(yè)樓梯間均采用節(jié)能自熄開(kāi)關(guān)，室外照明的控制納入建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理，充分利用自然資源，避免能源浪費(fèi)。

2.2 供暖空調(diào)系統(tǒng)改造

供暖空調(diào)系統(tǒng)的改造主要包括冷熱源機(jī)組、輸配系統(tǒng)及末端的改造。由于使用年限較久，原冷水機(jī)組制冷效率下降，輸配系統(tǒng)及末端老化嚴(yán)重，造成能耗增加。經(jīng)改造，將原機(jī)組更換為離心式冷水機(jī)組，更換變頻冷卻泵、冷凍泵，末端全部改為風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)系統(tǒng)由吊頂式改為在屋面設(shè)置集中的帶熱回收組合式新風(fēng)機(jī)組，既可提高新風(fēng)品質(zhì)，又可降低能耗。另外，項(xiàng)目還設(shè)置了能源管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)冷熱源、輸配系統(tǒng)等用能情況的分項(xiàng)計(jì)量與控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑實(shí)際用能狀況進(jìn)行在線智能監(jiān)測(cè)、管理和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程傳輸、自動(dòng)分類統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)及上傳等功能，為建筑用能系統(tǒng)精細(xì)化管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.3 綜合服務(wù)系統(tǒng)改造

項(xiàng)目改造前，電梯由于使用時(shí)間較長(zhǎng)，部分設(shè)備發(fā)生老化，造成能耗增加，故對(duì)老舊電梯進(jìn)行更換；改造前，污水泵設(shè)備老化，存在部分配件缺失、損壞，排污效果差、效率低，導(dǎo)致排污能耗較高，故對(duì)其進(jìn)行改造，提升節(jié)能效果。

2.4 運(yùn)行管理節(jié)能

項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富、制度健全，并通過(guò)引進(jìn)經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)和運(yùn)營(yíng)人員對(duì)能源運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行建造，重新制定節(jié)能運(yùn)行管理制度。主要體現(xiàn)在以下一些方面。

（1）調(diào)整設(shè)備用能時(shí)間。對(duì)于照明、空調(diào)末端、電腦等日常設(shè)備設(shè)定啟停時(shí)間或納入整體控制，在保證功能效果的情況下盡量節(jié)約。

（2）通過(guò)對(duì)能源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)日常能源使用規(guī)律，總結(jié)同期的定比與環(huán)比，并加強(qiáng)能源運(yùn)營(yíng)人員的節(jié)能考核。

3 改造效果分析

3.1 基期能耗

將 2017 年能耗作為節(jié)能改造效果對(duì)比分析基準(zhǔn)值（校準(zhǔn)前實(shí)際能耗），并根據(jù)北京市建委規(guī)定能源統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)要求，將各類能耗折算為標(biāo)煤，其能耗用量如表 2 所示。

表 2 基期（2017 年）實(shí)際能耗

3.2 報(bào)告期能耗數(shù)據(jù)分析

將改造基本完成后2019年5月至2020年4月作為報(bào)告期，項(xiàng)目報(bào)告期能耗用量如表 3 所示。

表 3 報(bào)告期能源消耗結(jié)構(gòu)

3.3 節(jié)能量分析

經(jīng)過(guò)對(duì)節(jié)能改造驗(yàn)收完成后一年的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行節(jié)能率如表 4 所示。

表 4 報(bào)告期實(shí)際能耗

本項(xiàng)目主要業(yè)態(tài)以商場(chǎng)、辦公為主，項(xiàng)目改造前后業(yè)態(tài) 及使用情況發(fā)生一系列變化，具體變化內(nèi)容如表 5 所示。

表 5 基期及報(bào)告期項(xiàng)目實(shí)施情況概況

本項(xiàng)目為包括辦公、商場(chǎng)的綜合性建筑，分別按功能區(qū)域依據(jù)建筑面積、使用人數(shù)、使用時(shí)間及供暖度日數(shù)，對(duì)項(xiàng)目基準(zhǔn)期建筑能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行校核[17-20]。節(jié)能效率核算結(jié)果如表 6 所示。

表 6 基期（2017年）整體校準(zhǔn)后節(jié)能率核算表

由表 6 可知，建筑在運(yùn)行報(bào)告期共消耗各種能源按當(dāng)量值折算標(biāo)準(zhǔn)煤 4 492.43 t，其中，電力消耗 3 622.46 t，燃?xì)庀?857.23 t，自來(lái)水消耗 12.73 t。

通過(guò)建筑面積、建筑使用人員、建筑使用時(shí)間及供暖度日數(shù)對(duì)基準(zhǔn)期能耗進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)能耗折算為標(biāo)煤5 754.21 t，報(bào)告期能耗折算標(biāo)煤 4 492.43 t，節(jié)能量1 261.78 t，節(jié)能率 21.93%。

4 結(jié) 語(yǔ)

本項(xiàng)目通過(guò)改造前對(duì)其用能情況進(jìn)行分析評(píng)估及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，明確改造內(nèi)容。改造內(nèi)容主要有如下幾方面。

（1）照明系統(tǒng)改造，主要包括更換節(jié)能燈具及建立照明控制系統(tǒng)。

（2）供暖空調(diào)系統(tǒng)改造，主要包括冷水機(jī)組改造、變頻水泵改造、新風(fēng)熱回收機(jī)組改造及風(fēng)機(jī)盤管改造等內(nèi)容。

（3）綜合服務(wù)系統(tǒng)改造，主要包括電梯及污水泵改造。

（4）運(yùn)行管理系統(tǒng)節(jié)能，主要為管理行為節(jié)能。

改造完成后，通過(guò)對(duì)報(bào)告期及基準(zhǔn)期的用能情況進(jìn)行比較分析，可以得出以下結(jié)論。

（1）項(xiàng)目改造后實(shí)現(xiàn)每年節(jié)約標(biāo)煤 1 261.78 t，綜合節(jié)能率 21.93%，節(jié)能減排效果明顯。

（2）寒冷地區(qū)公共建筑綠色節(jié)能改造時(shí)，采用照明節(jié)能、提升供暖空調(diào)系統(tǒng)能效、應(yīng)用能源管理系統(tǒng)等節(jié)能改造技術(shù)，可以顯著降低建筑運(yùn)行能耗。