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公共建筑用能现状与节能改造措施选择

来源:学术堂 作者:韩老师
发布于:2015-12-28 共2458字

  某公共建筑地处夏热冬冷地区,框架结构,建筑面积为6000m2,室内外高差0.45m,底层3.6m,2~7层为3.2m,8层为3.6m,总高度H=29.4m.墙体采用200厚加气砼砖,窗框为铝合金窗框,玻璃为普通透明白玻。各朝向窗墙比为南向0.43,北向0.22,东向0.1,西向0.1.外窗面积/建筑面积=0.27,外墙面积/建筑面积=0.45,屋面面积/建筑面积=0.1;房间功能主要是办公室和会议室。

  该建筑设有中央空调系统,冷热源为双效直燃型溴化锂吸收式冷热水机组,制冷时提供7℃/12℃低温冷冻水,供热时提供60℃/55℃的空调热水,主机额定工况下制冷系数1.43,制热系数1.18,均满足标准要求。末端全部是风机盘管系统。但是主机在实际运行中有相关资料显示,主机的真空度不好,导致实际运行中设备的效率很低。
  
  一、研究方法

  通过对包括建筑围护结构特性参数、几何尺寸、建筑全年逐月(逐时)能耗数据(建筑使用的电、柴油、天然气等能源)、空调系统和其他系统的使用功率、运行时间表、部分空调系统和其他系统的现场测试数据、气象参数和建筑内办公使用人数等现场数据的调查,将所收集的数据输入软件,建立模型。建模时可以按照适当考虑空调、采暖区域的原则对模型进行简化。模拟计算建筑能耗,根据调查获取的建筑逐月能耗进行比较,修正参数设置,使模拟结果与实际能耗数据的误差保持在允许的误差范围内。改造前模型表示与审计数据满足误差精度要求的模型,改造后模型表示在改造前模型基础上,进行节能改造措施之后的建筑模型。节能量等于改造前模型的能耗减去改造后模型的能耗,根据计算出的节能量和现行的改造投资成本,计算节能改造的投资回收期,评价改造措施的可行性,比选改造技术措施。

  二、建筑用能现状及分析

  根据该大楼能耗分项计量的耗电量与用气量结果,建筑的能耗指标及各主要用能系统指标见表1.【1】

  
  三、节能改造措施比选

  根据调查了解的情况以及相关设备的运行记录,建立能耗分析模型。设置模型围护结构、空调系统、室内人员、照明、设备等系统参数,认定室内的温度、湿度、空气品质符合实际情况,年建筑运行能耗与审计结果误差绝对值小于5%的模型为建筑的参考模型(改造前的模型)。相关参数设置见表2.【2】

  
  在上述模型的基础上采用以下改造措施,对比分析节能效果。

  改造措施:

  1.外墙和屋面做保温隔热处理,使外墙的传热系数K达到0.56 W/(m2·K),屋面的传热系数K达到0.65W/(m2·K);2.增设外遮阳,在现有外窗设置外遮阳装置,仅夏季使用;3.贴膜,在现有外窗内侧贴节能膜(传热系数基本不变,SGHC=0.35);4.更换外窗,将外窗更换为低辐射中空玻璃窗,窗户传热系数K降为2.4 W/(m2·K),SHGC=0.46;5.综合2增设外遮阳和4更换外窗二种措施;6.更换照明灯具,将现有低效光源更换为节能高效光源,照明降至6W/m2,照度值不改变;7.中央空调系统改造,更换现有的冷热源主机,对中央空调系统管道设备等维修,使系统能效达到节能设计标准;8.综合1外墙和屋面做保温隔热处理、2增设外遮阳、6更换照明灯具和7中央空调系统改造四种措施;9.综合1外墙和屋面做保温隔热处理、4更换外窗、6更换照明灯具和7中央空调系统改造四种措施;10.综合1外墙和屋面做保温隔热处理、2增设外遮阳、4更换外窗、6更换照明灯具和7中央空调系统改造五种措施;11.综合2增设外遮阳、6更换照明灯具和7中央空调系统改造三种措施;12.综合4更换外窗、6更换照明灯具和7中央空调系统改造三种措施;13.综合2增设外遮阳、4更换外窗、6更换照明灯具和7中央空调系统改造四种措施。

  通过计算机模拟各措施的建筑全年运行能耗,可以计算其节能效果。结合市场相关产品的报价:外墙外保温200元/m2(外墙面积),屋面改造120元/m2(屋面面积),外窗更换为中空窗(内置遮阳)650元/m2(玻璃面积),外窗更换为低辐射中空窗500元/m2(窗户面积),窗贴膜200元/m2(膜面积),活动外遮阳200~550元/m2(产品面积),照明系统30元/m2(建筑面积,仅考虑照明灯具的更换,不涉及线路的重新调整),变配电系统15~25元/m2(建筑面积,未考虑变压器的更换费用),分体空调设备更换65元/m2(建筑面积),中央空调水泵、风机变频改造+增设平衡阀+保温层修复+系统重新调试110元/m2(建筑面积,未考虑冷热源设备的更换费用),分项计量系统15~25元/m2(建筑面积),并综合设计、材料涨价等不确定因素和贷款的利息因素,计算得出各个措施的投资成本,这样就可以计算出各个措施投资回收期,通过回收期的比较,确定改造技术的经济性。各措施的技术分析见表3.
  
  四、结论

  综上所述,可以得出如下分析结果:1.对于围护结构改造技术,外墙和屋面保温综合单价116.8元/m2,回收期9.8年,建筑节能率8.5%;2.外窗外遮阳,综合单价55.8元/m2,回收期6年,建筑节能率6.62%;3.外窗贴膜,综合单价55.8元/m2,回收期20.7年,建筑节能率1.1%(存在夏季节能但是冬季耗能的节能效果抵消现象);4.换窗,综合单价79.7元/m2,回收期9.1年,建筑节能率6.24%;5.更换外窗和外遮阳,综合单价103.7元/m2,回收期7.4年,建筑节能率10%;6.对照明改造,更换节能灯效果明显。综合单价40.4元/m2,回收期4.7年,建筑节能率6.15%;7.对于空调系统,由于现有设备存在的一些问题,导致设备的实际能效比偏低,加上设备的使用年限,建议更换冷热源设备,并对管道保温层、水力配件进行修缮,使设备的效率达到节能标准的要求。此措施的节能效果也非常明显,综合单价148元/m2,回收期3.83年,建筑节能率27.55%.

  对于上述改造范围内的技术组合,进行综合改造(围护结构综合改造、照明系统、中央空调系统,本楼已经安装分项计量系统),则改造的综合单价为438元/m2,回收期7年,建筑节能率44.9%;如果选择中层次的改造(围护结构局部+照明+中央空调),则围护结构选择外遮阳的措施回收期最短,综合投资252元/m2,回收期4.8年,建筑节能率37.16%.但是此措施不能很好解决冬季窗户的散热损失和舒适度的问题,选择更换低辐射外窗或者带遮阳功能外窗的措施,投资回收期在5.5年左右,建筑节能率在38%左右,是比较合理的措施。

  综合上述分析,建议选择更换外窗+照明更换节能灯+空调系统改造的技术组合措施,建筑节能率38%,综合单价在306元/m2.

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