建筑节能工作 实践与探索

高晓丽 北京节能环保中心

能源问题已成为制约首都经济和社会发展的重要因素，其中建筑耗能占北京市能源消耗总量的1/3，北京市既有非节能建筑的能耗非常大，新建的高耗能建筑较多，公共建筑能耗特别是大型公共建筑电耗居高不下，导致全市建筑平均能耗过高，供热系统的综合效率较低，急需加快既有非节能建筑的节能改造工作步伐，加强建筑节能管理力度，降低建筑物使用能耗，提高能源利用效率。

1 当前建筑节能工作的主要问题

（1）既有非节能建筑能耗高，改造难度大。北京市建于1976年后的具有节能改造价值的住宅有6300多万m2，这些住宅不但冬冷夏热，而且采暖和空调能耗很高。全市有超过1亿m2的公共建筑供热、空调、照明、通风能耗高，具有节能改造的价值和很大的节能潜力。但由于改造所需资金量大，资金投入不足，缺乏有效的政策激励，给非节能建筑的改造工作带来很大阻力。

（2）供热采暖系统运行效率低，供热体制改革工作滞后。城市供热企业小而多,不利于集中管理和提高能效；锅炉效率低，大部分锅炉房没有配备必要的节能设备和自动调控装置，缺乏必要的调节手段；部分已建供热系统水力平衡失调，管网老化，热输送过程中损失较大。

同时，除远郊区县外，北京市供热制度还实行“福利制”，供热采暖费按建筑面积向住户所在单位收取，与用户的切身利益关系不密切，用户对自己的用热量不关心；供热企业大多数没有实行市场化运作和管理,没有形成正常的能源供应和消费的市场机制及对供热企业用能的奖罚机制，供热企业缺乏节能积极性。

（3）新能源和可再生能源的使用率较低。新能源和可再生能源在建筑上的使用，由于技术、成本、政策、宣传等方面的原因，尚处于试点阶段或小范围使用阶段，可再生能源（如太阳能）在建筑用能中使用率偏低。

（4）建筑节能政策法规和技术标准体系有待进一步完善。随着建筑节能工作的发展，《北京市建筑节能管理规定》(市政府令第80号)已经不能适应建筑节能发展的需要。对一些违规行为缺乏处罚依据；既有建筑节能改造、供热体制改革、可再生能源利用等方面的工作缺乏管理规定和激励政策；供热采暖系统、空调运行、建筑节能评估和监测等方面的工作缺少政策和技术标准依据。

2 既有建筑主要改造方法及节能效益分析

通过组织实施北京市政府机构10家试点单位节能改造工程（各单位基本信息详见附录），积累了改造经验，初步探索了既有建筑围护结构及主要用能系统节能改造方法，具体如下。

2.1 围护结构

“围护结构”是指为构成建筑空间,抵御外界环境不利影响的构件，其性能将直接影响建筑物的能耗水平，包括屋面、外墙（包括非透明幕墙）、底面接触室外空气的楼板、非采暖空调房间与采暖空调房间的隔墙或楼板、外窗（包括透明幕墙）、外门。围护结构的节能改造主要通过改善围护结构的热工性能来实现，通过增加保温层、更换高性能门窗等减少空调季和采暖季建筑与外界的热交换，从而降低冷热负荷。由于冬季室内外温差远大于夏季，围护结构性能的改善通常可以明显降低冬季的采暖能耗，改善采暖效果；对夏季空调能耗的降低通常也能起到一定的积极作用，但不如降低采暖能耗明显，对于大型公共建筑甚至可能起到相反的效果。

由于围护结构的改造通常投入较大，我单位在充分考虑全年工作状况，经论证后对6家试点单位围护结构进行节能改造，改造内容为外窗、外墙、屋面。6家试点单位围护结构改造年共计可节约电力28715.45kWh，天燃气169267.2m3，燃油27006.9kg，三项折合标煤248.5t，可减排CO2166.5t。围护结构改造前后传热系数对比见表1。

围护结构改造前后引起的空调冷、热负荷的变化情况如表2。

2.2 空调系统

空调系统因其节能改造的实施性强，节能效果好，是建筑节能改造的重点，主要包括以下方面。

2.2.1 冷机改造

针对设计冷机选型偏大，导致冷机效率偏低造成能耗浪费现象，可以考虑：

（1）增加蓄冷系统，使主机处于满负荷运行，有效削减峰值电耗，降低运行成本。

（2）增加小容量冷机，充分考虑过渡季工况，满足过渡季高效运行需要。

表1 围护结构传热系数对比表

表2 围护结构节能效益

2.2.2 更换水泵并加装变频装置

针对冷冻水泵、冷却水泵选型偏大，工况点严重偏离，工作效率低，水泵扬程较高耗电量大的问题，采取对冷冻、冷却水泵实施全部更换；同时，由于全年不同工况下建筑物的冷热负荷有较大差异，冷机大部分情况下工作在部分负荷下，对冷冻泵、冷却泵进行变频改造通常可取得一定的节能效果。

2.2.3 其他改造内容

对具备条件的建筑物加装热回收装置回收排风冷热量，此外，冷水、热水的管路保温和阀门不好以及冷却塔存在溢流和冷却塔填料损坏等也是导致建筑能耗增加的直接原因。

2.2.4 调整系统维护方式及增加调节手段

调整制冷主机运行方式，降低开启自动保护的负荷率。提高制冷机出水温度（9℃），加大冷冻水温差，降低冷冻水流量，从而提高制冷主机COP、提高冷冻水泵效率。对空调水系统做全面的水力调节，更换失效的阀门和仪表，保证压力分配及温度分配的均衡。采取对空调末端控制超温自动关闭，手动开启的措施，增设两通阀控制末端流量。建议使用空调新风系统，杜绝无组织新风补风，减低空调耗电；同时针对新风机组装机量风量大问题，建议新风机组增设变频器。

2.2.5 工程实践节能效益分析

组织对6个试点单位空调系统进行了改造，年共计节约用电14.48万kWh，折合标煤17795kg，减少CO2排放11922.7kg，见表3。从表3中可以看出，空调系统的节能效益较显著。

2.3 采暖系统

供热系统加装热计量装置，计量建筑物采暖能耗，有利于节能监督管理，有利于用能统计分析，有利于节能改造评估，除此之外，我们对3家试点单位采暖系统实施改造，年可节约用电1.21万kWh，折合标煤1487kg，减少CO2排放996.3kg，见表4。

（1）试点单位2：增加恒温阀、管道破损保温层恢复、更换3台循环水泵，并新增变频控制柜。水泵额定功率为18.5kW，实际运行功率为15.8kW，一个采暖季可节约0.81万kWh。

（2）试点单位4：改造前该楼原风机盘管系统主要功能是夏季送冷，改造后制冷部分由分体机替代，如风机盘管仅保留供热的单一功能，从冷热源的角度和输配角度分析，此方式能源浪费严重。因此采暖停用风机盘管，改为散热器形式，采暖季仅末端风机盘管一项年节约电能4000kWh。

（3）试点单位5：安装三通自力式温控调节器600套及配套系统，散热器5000片。

改造前业务楼11层上供下回单管系统，仅最上两层设置跨越管，有明显的上热下冷的垂直失调。同时，该试点单位已经过多次改造，围护结构热工性能明显提高，原设计条件是单层白板玻璃钢窗，采暖热指标为61.7W/m2；而按现围护结构情况计算的采暖面积热指标为36.3W/m2，偏大了41.2%，导致运行时室内温度远高于设计温度，造成开窗降温、浪费能源现象。

表3 空调系统节能效益

表4 采暖系统节能效益

表5 照明系统节能效益

表6 电开水器节能效益

此次改造中，业务楼依据现有围护结构热工性能重新设计散热器用量，支管上增设三通温控调节阀。指挥楼将原有下供上回、上供下回两个系统改为一个上供下回系统，并按现有的围护结构热工性能重新设计散热器用量，支管上增设三通温控调节阀。通过散热器侧加装的温控调节阀，可根据各房间的人员需求，调节室内温度，实现按需所供，在提高管理人性化的同时节约能源。

2.4 照明系统

采取更换节能灯具、电子镇流器等措施对8家试点单位实施了照明系统改造，检测结果表明，照明系统改造节电效果明显，合计年节约用电23.67万kWh，折合标煤29095kg，减少CO2排放19494kg，见表5。

2.5 其他系统

针对电开水器无定时装置的问题，安装可编程时间控制器，自动关闭电开水器电源，避免不必要的保温耗电状态；对具备安装条件的既有建筑，可以考虑用太阳能集热器提供的热水满足或部分满足洗浴的需要；使用节水型水龙头、便器及节水型淋浴系统，推广中水处理设施，同时，在绿化过程中也应用节水灌溉技术，优先使用中水。

工程实践对3家试点单位的电开水器共计安装55台时钟控制器，经检测分析计算，年共节约用电量3.54万kWh，折合标煤4351kg，减少CO2排放2915kg。总体节能率15.2%，节电效果显著，见表6。

此项改造措施投入少，见效快，便于物业管理，适合普遍推广。以试点单位2为例，改造中对开水器加装定时智能控制，由原来的人为开关控制改为自动控制，减少人为误差。利用能源信息监测平台对改造前后电开水器月用电量数据进行分析，在凌晨时间段，电开水器的启动频率明显降低，用电量也随之下降，取得了良好的节电效果。

3 节能效果检测与认定

在工作实践中，参考相关标准，使用建筑热工温度与热流自动测试仪测试外围护结构传热系数，利用冬夏季室外平均计算温度，计算改造前后空调负荷变化状况，对既有建筑用能系统改造前、后用能基础数据进行了统计分析，对节能效果进行了认定。围护结构、空调系统、照明系统和电开水器智能控制取得了较好的节能效果，今后在公建节能改造中值得重点推广。

同时在节能检测的实施过程中发现，缺乏统一有效的节能效果检测与认定的办法已经影响了既有建筑节能改造的进程，急需调查、研究公共建筑节能效果的检测与认定办法，引导、规范节能技术改造行为，为政府研究制订相关政策、标准提供参考，培育节能服务市场。