公共建筑用能现状与节能改造措施选择

　　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.