节能改造工程节能分析

随着社会经济的快速发展，能源消耗量越来越大，环境污染也越来越严重。据有关资料统计，我国建筑用能已超过全国能源消费总量的25%～35%，而公共建筑的全年能耗中，大约50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统。鉴于我国所面临的资源环境问题日趋严峻，建筑节能迫在眉睫。

实施节能改造不仅可以降低能耗成本，而且有助于缓解政府能源供应和建设压力，对减少环境污染、保护环境也有着巨大的现实意义。

1 工程概况

某中学教学楼建筑面积5 470m2，宿舍楼2 800m2，主体均为4层砖混结构。节能改造前，建筑外围护结构未做保温，门窗密封保温性能差。采暖系统为传统的单管顺流式系统，散热器采用铸铁散热器，供回水支管用球阀进行调节。未装设通风空调系统。采暖系统严重老化，阀门锈蚀严重，不能进行调节，散热器效率低且不美观。由于未装设送排风系统，室内空气质量较差，影响学生的学习质量。

2 建筑外围护结构改造

对原建筑外墙及屋面进行外保温改造，增设保温层；外窗改为保温性能好的塑钢平开窗。

进行外围护结构及门窗保温性能改造后，外窗传热系数由原来的 4.5W/（m2·K）减小为 1.8W/（m2·K）；教学楼外墙传热系数由原来的1.71W/（m2·K）减小为0.36 W/（m2·K），屋面外墙传热系数由原来的 1.27W/（m2·K）减小为0.22W/（m2·K）；宿舍外墙传热系数由原来的0.89 W/（m2·K）减小为 0.32W/（m2·K），屋面外墙传热系数由原来的 0.41W/（m2·K）减小为 0.22W/（m2·K）。

3 暖通空调系统改造

1）增设新风系统及局部直流变频多联空调系统。

2）为便于分室控制调节，采用双管+钢制板式散热器的采暖系统，每个散热器前均配置温控阀及过滤器，教学楼及宿舍总供水管处设置热计量装置，以便于能耗统计；为满足室内人员的卫生要求，根据GB 50189—2005《公共建筑节能设计标准》相关规定的数据，新风量为15m3/（h·p），普通教室的总新风量为600 m3/h（按每个教室40人考虑），采用带显热热回收的新风换气机进行通风换气。部分高年级教室设置直流变频多联空调系统。

4 教学楼暖通系统数据对比

4.1 改造前

1）教学楼总热负荷为443 kW，采暖耗热量面积指标132W/m2（依据原教学楼施工图中的相关数据）。

2）部分办公室及高年级教室设置分体式空调。

4.2 改造后

1）教学楼的总热负荷为83 kW，采暖耗热量面积指标为 25W/m2。

2）每个普通教室设置新风换气机，以改善室内空气质量，每台新风换气机配置CO2传感器及风机变频器，可以根据室内CO2浓度进行新风量调节。额定工况下每台新风换气机组的风量为600m3/h，显热效率≮70%，耗电功率为0.36 kW，共20台。每个普通教室的新风耗热量为1.05 kW。

3）3～4层教室（高年级教室）增设直流变频多联空调机，总冷负荷89 kW，冷负荷面积指标164W/m2。每台室内机的耗电功率为0.065 kW，共计20台。1台室外机耗电功率为6.5 kW。空调系统运行模式为：平时不运行，暑假假期高年级补课期间，运行空调系统，空调系统使用率很低。

教学楼具体的能耗对比见表1。

表1 教学楼暖通系统能耗对比

5 宿舍暖通系统数据对比

5.1 改造前

宿舍总热负荷为143 kW，采暖耗热量面积指标89 W/m2。

5.2 改造后

教学楼的总热负荷为51 kW，采暖耗热量面积指标为32W/m2。

宿舍楼具体的能耗对见表2。

表2 宿舍楼暖通系统能耗对比

6 热源数据对比

6.1 改造前

为燃煤锅炉，额定热功率1 400 kW，效率55%，供回水温差为10℃，水泵2台，一用一备，扬程18m，耗电功率7.5 kW，热水系统的输送能效比0.007 03。

6.2 改造后

锅炉额定热功率的确定。教学楼的采暖总热负荷83+21=104（kW），教学楼满负荷使用时间段一般为7：00—22：00，使用时间为15 h；宿舍楼的采暖总热负荷为51 kW，宿舍满负荷使用时间段为22：00至次日7：00，使用时间为9 h。食堂的热负荷12 kW（食堂不在本次节能改造范围内），室外管网输送效率0.92，则需要锅炉提供的热功率为（104+51×0.6+12）×1.1/0.92=176（kW），供回水温度75/55℃，选择一台节能型燃煤热水锅炉，锅炉的烟气排放符合国家的大气污染物排放标准，额定热功率为500 kW（最小容量），效率83%，配套水2台，一用一备,31m3/h，扬程10.5m，耗电功率1.5 kW，效率70%，热水系统的输送能效比0.001 76。

7 供暖期总能耗对比

供暖期按90 d考虑（每年11月15日—1月15日，2月15日—3月15日）。

7.1 改造前

1）一个供暖期的供热总量为[（443+143×0.6+12）×15+143×9]×3 600×90/0.90=3 383 640 000（kJ），每千克标准煤的发热量为29 306 kJ，则供暖期需热量折合成标准煤用量为 3 383 640 000/（29 306×0.55）=20 9925（kg），即约210 t标准煤。假设标准煤的价格为1 000元/t，则需要费用为1 000×210=21（万元）。

2）供暖期总耗电量（水泵耗电）为 7.5×24×90=16 200（kW·h），按 0.6元 /（kW·h）计，则需电费为16 200×0.6=9 720（元）。

3）冬季供暖总费用约22万元。

7.2 改造后

1）一个供暖期的供热总量为[（104+51×0.6+12）×15+51×9]×3 600×90/0.92=936 078 261（kJ），则供暖期需热量折合成标准煤用量为936 078 261/（29 306×0.60）=53 236（kg）（低负荷率运行时，效率较低，取效率为60%），即约54 t标准煤。假设标准煤的价格为1 000元/t，则需要费用为1 000×54=5.4（万元）。

2）供暖期总耗电量（水泵及新风换气机组耗电）为（1.5×24+7.2×15）×90=12 960（kW·h），按 0.6元 /（kW·h）计，则 需电费为12 960×0.6=7 776（元）。

3）冬季供暖总费用约6.2万元。

节能改造后冬季供暖总费用较改造前（非节能建筑）少（22-6.2）/22=0.718，即约节省运行费用 71.8%。

8 结语

通过节能改造，特别是对建筑及暖通空调系统的节能改造，该学校的能耗及运行费用均大幅度的减少，对周围环境的污染也大大减小，实现了节能减排降耗的目的。

[1]GB 50189—2005，公共建筑节能设计标准 [S].

[2]JGJ 26—2010，严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].