通过能源审计分析中山市公共建筑节能潜力

张维聪

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司）

0 引言

改革开放以来，中山市经济快速发展，实现了经济上的腾飞。伴随经济发展，市内公共建筑面积也在不断地扩大。根据中山市统计局公布的2020 年中山市统计年鉴的数据显示，2011 年～2019 年中山各镇街建筑业企业房屋建筑施工累计开工面积已达2250.20 万m2，公共建筑的节能潜力随着公共建筑面积的扩张而增加。公共建筑在使用期内，将消耗大量的能源，用于采暖、空调、制冷、热水供应、照明、通风等，目前建筑能耗已占全社会终端能耗的27.5%[1]。建筑能耗已经成为与交通、工业并列的三大能耗之一，也是我国节能潜力最大的行业[2]。公共建筑能源审计可以为建筑节能改造指明方向[3]，公共建筑通过能源审计并进行节能改造可以减少公共财政开支，推动新产品、新技术的推广应用，通过率先垂范起到示范作用，推动社会节能工作的深入开展[4,5]。

1 建筑用能概况

1.1 能源审计方法及公共建筑用能基本情况

能源审计主要步骤为：

⑴通过与建筑用能管理人员交流，了解用能建筑的基本信息及管理制度；

⑵搜集各建筑记录的水、电、气（煤）台账以及对应能源账单；

⑶通过现场勘察以及相关测试，了解建筑内部各用能设备的运行情况；

⑷通过对能源审计成果分析，发现建筑存在的节能潜力，并针对其用能特点提出相关节能改造建议。

本次对中山市13 栋公共建筑开展能源审计工作，建筑类型涵盖宾馆饭店建筑、商场建筑、办公建筑、医疗卫生建筑以及科研教育建筑。13 栋公共建筑提供了2018 年和2019 年的用能数据，取建筑这2 年能耗平均值并汇总如表1。

1.2 建筑各分项用电情况

由表1 数据可知，公共建筑电耗占总能耗比超过80%，对建筑用电系统实施改造可获得可观的经济效益。现将这13 栋建筑的照明与动力用电分项、空调系统用电分项以及插座与其他用电分项的用电量占比汇总如图1 所示。

由图1 数据可知，这13 栋公共建筑插座与其他用电系统的用电量占总用电量的比例最高，约在40%～65%之间，空调系统用电量占总用电量的比例次之，约在20%～35%之间，照明与动力系统用电量占总用电量的比例最小，约在15%～30%之间。

2 公共建筑节能潜力分析

2.1 空调系统改造建议及其经济效益分析

对13 栋公共建筑的用能分项进行统计分析，发现其空调系统用电量占总用电量的比例约在20%～35%之间，说明空调系统具有较大节能潜力。

以下是这13 栋建筑空调系统运行情况的问题汇总：

⑴某些建筑的空调系统实际运行的冷冻水及冷却水的供回水温差较低，存在“大流量小温差”高耗能运行情况。

表1 能源审计对象的能源消耗指标及用电量占总能耗比例

图1 中山市13 栋建筑各分项用电量占比

⑵部分建筑空调系统的水泵处于工频运行状态无法实现自动变频，也不能集中控制；

⑶部分建筑的分体式空调在无人区域或非工作时间运行；

进入21世纪，高效率、低成本和非专家可操作成为新时代CCOS技术的发展方向。应用CCOS技术，美国Tinsley实验室在2006年仅耗时3个多月(比预期计划提前41天)就完成了对JWST主镜的一块子镜的研磨，面型精度由PV 250.57 μm、RMS49.10 μm收敛到PV 22.4 μm、RMS 1.46 μm 。

⑷部分建筑仍在使用能效低于3.0 的分体空调。

针对以上情况可提出对应节能建议：

⑴通过增加一系列温度、压力、能量传感器，利用原有电动阀、变频器等建立一套空调机房自控系统综合管控平台，实现所有水泵按需变频，主机设备根据负荷需求自动加减载等功能[6]，降低整个集中式空调系统的能耗；

⑵根据各建筑空调使用情况，安装分体空调智能化控制系统，实现分体空调设备集中节能控制，减少无人时段空调开启时间，节约电量；

⑶根据各建筑空调使用情况，淘汰能效低于3.0 的分体空调，更新为能效等级2 级以上的分体空调。在更换时，应根据室内热负荷选择适宜的空调设备，避免能源浪费。

通对各建筑空调设备运行情况以及施工难度等情况进行考察，发现其中有9 栋建筑适合实施空调系统改造，预计实施节能改造后每个建筑将获得的节电量以及收益如表2 所示。

由表2 数据可知，如果对以上建筑开展空调系统进行节能改造，按正常的方法进行维护以及使用，每年将节约181.37 万kWh 用电量，减少二氧化碳排放量55.72t，减少碳排放量14.93t，折合电费127.78 万元，预计总投资1512.85 万元，平均资金回收周期9.4 年。可见，开展公共建筑空调系统改造节能效果好，但由于前期投入多，回收周期较长，实际实施难度较高。希望有关部门可以积极倡导公共建筑开展空调系统节能改造。

2.2 照明、动力系统节能改造建议及其经济效益分析

对13 栋公共建筑的用能分项进行统计分析，其照明、动力系统用电占总用电量的比例约在15%～30%之间，同样也具有良好节能潜力。

⑴平均每栋建筑有约25%灯具为非节能型灯具，建筑内存在室内光环境较差的情况；

⑵部分建筑中有部分灯具在休息期间或在无人区域长时间开启；

表2 空调系统改造后预期节电量与收益

⑶部分建筑内所使用的电梯未安装电梯动能回馈装置，高层建筑电梯频繁使用将消耗巨大电能；

⑷部分建筑正在使用国家明令淘汰水泵电机等设备。

根据以上情况可提出对应节能建议：

⑴将建筑中的非节能型灯具一对一替换为LED 灯具，其光效为荧光灯的1.05～1.2 倍[7]，寿命为荧光灯的12 倍[8]，可在降低灯具能耗同时提升室内光效；

⑵根据建筑实际情况安装灯具智能控制系统，在满足照度要求情况下，控制灯具的开启数量，该系统可依实际使用情况的时间性、规律性，实行自动化分时控制；

⑶根据建筑实际情况安装电梯能量回收装置，可以将电梯下行时的动能储存为电能，节约用电量；

⑷根据实建筑际情况更换淘汰电机等用能设备。

通过对每个建筑灯具、电梯、水泵电机等动力设备的数量、运行情况、安装位置以及施工难度等情况进行了考察分析，预计实施节能改造后每个建筑将获得的节电量以及收益如表3 所示。

由表3 数据可知，如果对以上建筑开展照明、电梯、水泵电机系统进行节能改造，并按正常的维护以及使用，每年将节约299.44 万kWh 用电量，减少二氧化碳排放量92.0t，减少碳排放量24.66t，折合电费221.96 万元，预计总投资1036.3 万元，平均资金回收周期约为4.5 年。可见，对公共建筑的照明、电梯、水泵电机等设备开展节能改造工作，具有显著的节能效果。其较短的资金回收周期，适合广泛推广应用。

2.3 节水改造及其经济效益分析

表3 照明、动力系统改造后预期节电量与收益

对13 栋公共建筑的用水情况、用水器具使用现状的了解，发现其节水器具配备率均不足100%，其节水器的具体配备率见表4。针对以上情况，建议将所有非节水用水器具一对一替换更换为节水型用水器具，节水器具相较于非节水型器具可以节约20%左右的用水量。预计实施节水改造后每个建筑将获得的节水量以及收益如表4 所示。

由表4 数据可知，如果对这13 栋公共建筑开展节水改造，并按正常的维护以及使用，每年将可以节约共4.47 万t 用水量，折合水费16.09 万元，预计总投资100 万元，平均资金回收周期约6.1 年。可见，节水改造前期投入少，改造资金回收周期适中，适合大范围推广。

表4 用水器具改造后预期节水量与收益

2.4 其他节能建议

通过对这13 栋公共建筑的能源体系核查，结合各类建筑的用能情况，节能工作还可以从下几方面开展：

⑴设立能源管理机构。设立节能管理专员岗位，由专人负责能源统计管理工作，逐步形成运转顺畅、执行有力、监管有效的节能减排组织管理体制和工作运行机制。

⑵节能减排宣传。定期开展节能减排主题宣传工作，增强用能人员的节能意识。倡导建筑用能人员按照制定的各项节能制度要求，合理使用能源。

⑶建设能源管理系统。通过能源管理系统的建设，完善分区及分项能耗监测与计量统计，完善分区及分项能耗数据台账，实现该建筑能源消耗状况的实时在线监测以及能耗数据分析与统计，加快推进该建筑的能源资源精细化管理工作。

⑷热水系统电气化改造。对于仍在使用燃气作为热源供应热水的建筑，可以改用空气能热水器或太阳热水器进行热水的供应，将大幅提升能源利用效率，节约用能。

⑸外窗节能化改造。建造年代较久的建筑可以将普通玻璃更换low-e 玻璃，在保持较高可见光通过率同时，使热量最少地进入室内[9]，以此降低空调系统运行负荷，节约用电量。

3 结论

通过对中山市13 栋公共建筑开展能源审计工作，分析其用能现状并对其节能潜力进行评估。评估结果表明：若对以上建筑开展空调系统、照明与动力系统、用水器具的节能改造，分别可节约181.37 万kWh、299.44 万kWh 用电量以及4.47 万t 用水量，节约各项用能费用共约365.83 万元，减少二氧化碳排放量147.72t，减少碳排放量39.59t。可见中山市公共建筑中蕴含着巨大节能潜力。希望有关部门可以重视公共建筑能源审计工作与节能改造工作，充分挖掘建筑节能潜力，努力实现节能型社会的建设。