既有公共建筑绿色节能改造实践分析

王瑞灿，王国建，李庆平，郭红波，王浩宇（北京市住宅建筑设计研究院有限公司， 北京 100005）

据统计，我国既有建筑面积已超过 700 亿 m2，绿色建筑面积超过 50 亿 m2（含绿色建筑设计标识及运行标识项目，数据截止到 2019 年 12 月底）[1-2]。我国既有“非绿色”建筑存量巨大，且大量建筑存在结构、部件、设备老化，室内环境品质差，用能系统效率低下，运行能耗过高等问题[3-6]。在现下绿色、低碳大背景下，既有建筑的节能改造、功能提升无疑将成为未来的一大趋势[7-9]。绿色建筑将可持续发展理念与建筑业有机结合，倡导在保证建筑业发展的同时，降低能耗，减轻环境负担，这是未来建筑业发展的主导趋势[10-11]。在综合评定的基础上对既有建筑进行绿色化改造，是解决我国“非绿色”建筑存量大、能耗高的最佳途径之一[12-13]。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》指出，要推动绿色发展，促进人与自然和谐共生。《“十四五”公共机构节约能源资源工作规划》提出要大力推动公共机构既有建筑通过节能改造达到绿色建筑标准。2021 年 5 月，北京市发改委发布了《关于加强腾退空间和低效楼宇改造利用促进高精尖产业发展的工作方案（试行）》，积极推动企业对公共建筑进行绿色低碳改造。绿色改造是在节能改造的基础上，融入绿色建筑的理念[14-15]。本文以北京市某公共建筑绿色节能改造为例，对其绿色节能改造思路及效果进行剖析。

1 项目概况

本项目位于北京市朝阳区，建造于 2004 年，总建筑面积 9.65 万 m2，改造前主要功能为商业及办公。其改造分两个阶段实施，一期改造于 2017 年 11 月份开始，二期改造于 2018 年 10 月份开始，改造时对标 GB/T 51141—2015《既有建筑绿色改造评价标准》二星级，2019 年 5 月大部分改造内容均已完成。

项目建筑消耗主要包括电力、天然气以及自来水。电力主要消耗于空调冷冻站、照明、水泵、风机、电梯以及办公等设备；天然气主要用于供暖设备。根据《公共建筑节能改造节能量核定导则》[16]，以改造前 2017 年项目全年能耗作为基准期能耗，改造前总体能耗统计如表 1 所示。

表 1 基准期（2017 年）能源消费结构表

根据以上对建筑能耗分析，本项目建筑能耗以电力、天然气为主。由表 1 可知，2017 年项目共计消耗标煤 6 213.78 t，其中电量占比最大，达到 78.94%，其次是天然气，占比 20.84%，因此建筑主要节能工作应将用电量作为主要节约能源，天然气次之。

电力应用的主要系统包括照明系统、供暖空调系统、综合服务等。在对相关设备及系统进行调研时发现，由于使用年限较长，部分设备及系统老化严重，部分配件缺失、损坏，所以导致能源无法有效利用，耗能增加。因此，本项目节能技术路线以照明系统、供暖空调系统、综合服务系统更新改造为主，同时引入能源管理系统，结合运营管理达到绿色节能目的。

2 改造方案

针对项目照明系统、供暖空调系统、综合服务系统等主要用能系统，对其改造情况进行逐项分析。

2.1 照明系统改造

照明系统的改造主要是更换节能灯具和建立照明控制系统。将照明光源换为节能型（T5、T8或 LED）灯管，地下车库行车道及停车位采用 LED 日光灯，公区及办公区同样采用 LED 灯具。建筑照明系统节能的核心在于节能控制方式。改造后车库及商业等照明要求较高场所采用智能照明控制系统；疏散走道的照明采用集中控制，其他办公楼商业楼梯间均采用节能自熄开关，室外照明的控制纳入建筑设备监控系统统一管理，充分利用自然资源，避免能源浪费。

2.2 供暖空调系统改造

供暖空调系统的改造主要包括冷热源机组、输配系统及末端的改造。由于使用年限较久，原冷水机组制冷效率下降，输配系统及末端老化严重，造成能耗增加。经改造，将原机组更换为离心式冷水机组，更换变频冷却泵、冷冻泵，末端全部改为风机盘管加新风系统，新风系统由吊顶式改为在屋面设置集中的带热回收组合式新风机组，既可提高新风品质，又可降低能耗。另外，项目还设置了能源管理系统，能够实现对冷热源、输配系统等用能情况的分项计量与控制，实现对建筑实际用能状况进行在线智能监测、管理和统计，实现对数据的实时采集、远程传输、自动分类统计、存储及上传等功能，为建筑用能系统精细化管理提供数据依据。

2.3 综合服务系统改造

项目改造前，电梯由于使用时间较长，部分设备发生老化，造成能耗增加，故对老旧电梯进行更换；改造前，污水泵设备老化，存在部分配件缺失、损坏，排污效果差、效率低，导致排污能耗较高，故对其进行改造，提升节能效果。

2.4 运行管理节能

项目运营团队经验丰富、制度健全，并通过引进经验丰富的专业技术和运营人员对能源运营团队进行建造，重新制定节能运行管理制度。主要体现在以下一些方面。

（1）调整设备用能时间。对于照明、空调末端、电脑等日常设备设定启停时间或纳入整体控制，在保证功能效果的情况下尽量节约。

（2）通过对能源监测数据进行详细分析，发现日常能源使用规律，总结同期的定比与环比，并加强能源运营人员的节能考核。

3 改造效果分析

3.1 基期能耗

将 2017 年能耗作为节能改造效果对比分析基准值（校准前实际能耗），并根据北京市建委规定能源统计报表数据要求，将各类能耗折算为标煤，其能耗用量如表 2 所示。

表 2 基期（2017 年）实际能耗

3.2 报告期能耗数据分析

将改造基本完成后2019年5月至2020年4月作为报告期，项目报告期能耗用量如表 3 所示。

表 3 报告期能源消耗结构

3.3 节能量分析

经过对节能改造验收完成后一年的运行数据进行分析，项目实际运行节能率如表 4 所示。

表 4 报告期实际能耗

本项目主要业态以商场、办公为主，项目改造前后业态 及使用情况发生一系列变化，具体变化内容如表 5 所示。

表 5 基期及报告期项目实施情况概况

本项目为包括办公、商场的综合性建筑，分别按功能区域依据建筑面积、使用人数、使用时间及供暖度日数，对项目基准期建筑能耗数据进行校核[17-20]。节能效率核算结果如表 6 所示。

表 6 基期（2017年）整体校准后节能率核算表

由表 6 可知，建筑在运行报告期共消耗各种能源按当量值折算标准煤 4 492.43 t，其中，电力消耗 3 622.46 t，燃气消耗 857.23 t，自来水消耗 12.73 t。

通过建筑面积、建筑使用人员、建筑使用时间及供暖度日数对基准期能耗进行校准，校准能耗折算为标煤5 754.21 t，报告期能耗折算标煤 4 492.43 t，节能量1 261.78 t，节能率 21.93%。

4 结 语

本项目通过改造前对其用能情况进行分析评估及现场调研，明确改造内容。改造内容主要有如下几方面。

（1）照明系统改造，主要包括更换节能灯具及建立照明控制系统。

（2）供暖空调系统改造，主要包括冷水机组改造、变频水泵改造、新风热回收机组改造及风机盘管改造等内容。

（3）综合服务系统改造，主要包括电梯及污水泵改造。

（4）运行管理系统节能，主要为管理行为节能。

改造完成后，通过对报告期及基准期的用能情况进行比较分析，可以得出以下结论。

（1）项目改造后实现每年节约标煤 1 261.78 t，综合节能率 21.93%，节能减排效果明显。

（2）寒冷地区公共建筑绿色节能改造时，采用照明节能、提升供暖空调系统能效、应用能源管理系统等节能改造技术，可以显著降低建筑运行能耗。