重慶市典型公共建筑節(jié)能改造技術(shù)分析與研究

何 丹 黃渝蘭 丁勇

(1.重慶市建設(shè)技術(shù)發(fā)展中心，重慶 400015;2.重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶 400045)

2011年，建設(shè)部和財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)公共建筑節(jié)能工作的通知》，確立了國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能目標(biāo)。根據(jù)節(jié)能目標(biāo)要求，公共建筑單位面積能耗應(yīng)下降10%，其中大型公共建筑能耗降低15%。重慶市已被列為首批公共建筑節(jié)能改造重點(diǎn)城市。計(jì)劃至2015年，重點(diǎn)城市公共建筑單位面積能耗下降20%以上，改造重點(diǎn)城市在批準(zhǔn)后兩年內(nèi)應(yīng)完成改造建筑面積不少于400萬(wàn)m2。截至2013年底，重慶市既有國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑與大型公共建筑節(jié)能改造項(xiàng)目中，已通過專家評(píng)審的項(xiàng)目達(dá)68個(gè)，面積近320萬(wàn)m2，各節(jié)能改造項(xiàng)目的單位面積能耗預(yù)測(cè)均下降20%以上。為了有效指導(dǎo)公共建筑節(jié)能改造工作，本次研究對(duì)重慶公共建筑改造示范項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，重點(diǎn)研究各類典型公共建筑的主要技術(shù)措施。

按照建筑類型對(duì)改造內(nèi)容及技術(shù)措施進(jìn)行分類研究，示范項(xiàng)目主要分為辦公建筑、商場(chǎng)建筑、文化教育建筑、醫(yī)療衛(wèi)生建筑、賓館飯店建筑等5大類。節(jié)能改造內(nèi)容主要包括照明系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、能耗分項(xiàng)計(jì)量等。

1 辦公建筑節(jié)能改造措施分析

1.1 節(jié)能改造內(nèi)容及主要技術(shù)措施

(1)照明系統(tǒng)。照明系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:用高效節(jié)能的LED燈具、管件燈具替換原有燈具;對(duì)衛(wèi)生間及樓梯間采用紅外感應(yīng)開關(guān);對(duì)照明控制回路進(jìn)行改造。

(2)插座系統(tǒng)。插座系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施是安裝節(jié)能插座，從而減少待機(jī)能耗。

(3)空調(diào)系統(tǒng)。中央空調(diào)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:替換配置不合理泵組;加裝旁通管及壓差平衡閥進(jìn)行定壓;冷溫水系統(tǒng)樓層支路回水側(cè)加裝自力式流量調(diào)節(jié)閥;主機(jī)與水泵兩端手動(dòng)蝶閥替換為電動(dòng)蝶閥;空調(diào)主機(jī)運(yùn)行溫度調(diào)整;更換效率低的水泵;水泵變頻改造;采用節(jié)能噴霧等［1］。分體式空調(diào)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:替換掉低能效比的空調(diào);安裝節(jié)能控制裝置。

(4)動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:對(duì)電梯進(jìn)行變頻改造;電梯系統(tǒng)加裝電能回饋裝置等。

(5)供配電系統(tǒng)。供配電系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施是采用三相平衡器，減少三相不平衡造成的損耗。

(6)生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)。本次統(tǒng)計(jì)的辦公建筑節(jié)能改造沒涉及到生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)。

(7)圍護(hù)結(jié)構(gòu)。辦公建筑目前的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造主要針對(duì)窗，主要技術(shù)措施是采用中空玻璃塑鋼窗替換原有單玻鋁合金窗。

(8)能耗分項(xiàng)計(jì)量。對(duì)照明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電和特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而能清楚地了解單棟建筑內(nèi)部不同用能設(shè)備的能耗情況，從而有針對(duì)性地開展建筑節(jié)能運(yùn)行管理。

(9)其他。根據(jù)已完成的辦公建筑節(jié)能改造項(xiàng)目，其他節(jié)能技術(shù)措施主要是指餐廳設(shè)備加裝時(shí)空器。

1.2 對(duì)比分析

根據(jù)改造內(nèi)容分析對(duì)比辦公建筑節(jié)能改造措施效果。圖1給出了辦公建筑的節(jié)能改造內(nèi)容的分布情況。由圖可知，辦公建筑節(jié)能改造對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、分項(xiàng)計(jì)量、其他、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)改造的辦公建筑分別占 93%，90%，73%，53%，53%，33%，27%，17%，0。改造技術(shù)措施應(yīng)用最多的是照明、空調(diào)及插座系統(tǒng)，其次是動(dòng)力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改造較少，而對(duì)生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)的改造沒涉及。這主要與辦公建筑的用能特征有關(guān)，辦公建筑的主要用能設(shè)備為照明、辦公用電設(shè)備及空調(diào)，即照明插座系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)為主要用電，這兩項(xiàng)用電占總用電78%［2］，因此照明插座系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)是辦公建筑的重點(diǎn)節(jié)能改造對(duì)象。

圖1 辦公建筑節(jié)能改造內(nèi)容分布情況

圖2 辦公建筑節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率

辦公建筑各節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率如圖2所示。辦公建筑對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)改造的單項(xiàng)平均節(jié)能率分別為10.3%，8.7%，2.6%，2.3%，7.0%。改造技術(shù)措施節(jié)能率貢獻(xiàn)最大的是照明系統(tǒng)，其次是空調(diào)系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)，插座系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的節(jié)能貢獻(xiàn)率較低。

2 商場(chǎng)建筑節(jié)能改造技術(shù)措施分析

2.1 節(jié)能改造內(nèi)容及主要技術(shù)措施

(1)照明系統(tǒng)。照明系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:用LED替換T8雙端熒光燈;用LED球泡燈替換緊湊型熒光燈和陶瓷金鹵燈。

(2)空調(diào)系統(tǒng)。商場(chǎng)建筑主要是以中央空調(diào)系統(tǒng)供冷供熱，因此主要針對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行改造，節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:替換配置不合理泵組，并采用變頻器控制;全新風(fēng)系統(tǒng)改造;替換原有手動(dòng)風(fēng)閥為跟蹤室內(nèi)二氧化碳和氣候狀況的電動(dòng)風(fēng)閥及控制系統(tǒng);水系統(tǒng)清洗;空調(diào)主機(jī)運(yùn)行溫度調(diào)整［3］。

(3)動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:電梯系統(tǒng)加裝電能回饋裝置;扶梯加裝變頻控制器。

(4)圍護(hù)結(jié)構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:采用泡沫混凝土內(nèi)墻內(nèi)保溫;對(duì)LOW－E幕墻、泡沫混凝土樓板保溫等［4］。

商場(chǎng)建筑的供配電系統(tǒng)及能耗分項(xiàng)計(jì)量的節(jié)能改造采用的技術(shù)措施同辦公建筑。本次統(tǒng)計(jì)的商場(chǎng)建筑節(jié)能改造沒涉及插座系統(tǒng)及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)。

2.2 對(duì)比分析

根據(jù)改造內(nèi)容，分析對(duì)比商場(chǎng)建筑節(jié)能改造措施效果。圖3給出了商場(chǎng)建筑的節(jié)能改造內(nèi)容分布情況。商場(chǎng)建筑節(jié)能改造對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、分項(xiàng)計(jì)量、供配電系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、插座系統(tǒng)、生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)及其他改造的商場(chǎng)建筑分別占100% ，100%，80% ，60% ，40% ，20% ，0% ，0% ，0。改造技術(shù)措施應(yīng)用最多的是照明及空調(diào)系統(tǒng)，其次是動(dòng)力系統(tǒng)和分項(xiàng)計(jì)量，對(duì)供配電系統(tǒng)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改造較少，而對(duì)插座系統(tǒng)及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)的改造沒涉及。這主要與商場(chǎng)建筑的用能特征有關(guān)，商場(chǎng)建筑的主要用能為照明插座系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，這兩項(xiàng)用電占總用電量的86%［2］，因此照明插座系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)是商場(chǎng)建筑的重點(diǎn)節(jié)能改造對(duì)象。

商場(chǎng)建筑節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率如圖4所示。由圖可知，商場(chǎng)建筑對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)改造的單項(xiàng)平均節(jié)能率分別為10.2%，8.3%，2.0%，6.5%。改造技術(shù)措施節(jié)能率貢獻(xiàn)最大的是照明系統(tǒng)，其次是空調(diào)系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)的節(jié)能貢獻(xiàn)率較低。

圖3 商場(chǎng)建筑節(jié)能改造內(nèi)容分布情況

圖4 商場(chǎng)建筑節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率

3 文化教育建筑節(jié)能改造技術(shù)措施分析

3.1 節(jié)能改造內(nèi)容及主要技術(shù)措施

(1)照明系統(tǒng)。照明系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:采用LED替換T8雙端熒光燈，LED球泡燈替換緊湊型熒光燈和白熾燈;對(duì)衛(wèi)生間及樓梯間采用紅外感應(yīng)開關(guān)。

(2)供配電系統(tǒng)。供配電系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:采用經(jīng)濟(jì)型運(yùn)行管理方法，降低變壓器自損;調(diào)整變壓器輸出電壓;采用三相平衡器調(diào)節(jié)三相不平衡。

文化教育建筑的供配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及能耗分項(xiàng)計(jì)量的節(jié)能改造采用的技術(shù)措施同辦公建筑。本次統(tǒng)計(jì)的文化教育建筑節(jié)能改造沒涉及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)。

3.2 對(duì)比分析

根據(jù)改造內(nèi)容，分析對(duì)比文化教育建筑節(jié)能改造措施效果。圖5給出了文化教育建筑的節(jié)能改造內(nèi)容的分布情況，由圖可知，文化教育建筑節(jié)能改造對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、分項(xiàng)計(jì)量、其他、供配電系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)改造的文化教育建筑分別占100%，70%，67%，52%，26%，15%，7%，7%，0。改造技術(shù)措施應(yīng)用最多的是照明、空調(diào)及插座系統(tǒng)，其次是分項(xiàng)計(jì)量及其他，對(duì)供配電系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)及動(dòng)力系統(tǒng)的改造較少，而對(duì)生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)的改造沒涉及。這主要與文化教育建筑的用能特征有關(guān)，文化教育建筑的主要用能為照明插座系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，因此照明插座系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)是文化教育建筑的重點(diǎn)節(jié)能改造對(duì)象［3］。

圖5 文化教育建筑節(jié)能改造內(nèi)容分布情況

文化教育建筑節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率如圖6所示。由圖可知，文化教育建筑對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)改造的單項(xiàng)平均節(jié)能率分別為 19.3%，4.1%，1.2%，2.1%，4.7%。改造技術(shù)措施節(jié)能率貢獻(xiàn)最大的是照明系統(tǒng)，其次是空調(diào)系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)和插座系統(tǒng)的節(jié)能貢獻(xiàn)率較低。

圖6 文化教育建筑節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率

4 醫(yī)療衛(wèi)生建筑節(jié)能改造技術(shù)措施分析

4.1 節(jié)能內(nèi)容及主要技術(shù)措施

醫(yī)療衛(wèi)生建筑節(jié)能改造內(nèi)容包括照明系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、分項(xiàng)計(jì)量、動(dòng)力系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)，以上各項(xiàng)改造內(nèi)容采用的主要技術(shù)措施同辦公建筑。本次統(tǒng)計(jì)的醫(yī)療衛(wèi)生建筑節(jié)能改造未涉及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)。

4.2 對(duì)比分析

圖7給出了醫(yī)療衛(wèi)生建筑的節(jié)能改造內(nèi)容的分布情況。由圖可知，醫(yī)療衛(wèi)生建筑節(jié)能改造對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、分項(xiàng)計(jì)量、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、其他、動(dòng)力系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、其他及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)改造的醫(yī)療衛(wèi)生建筑分別占100%，100%，75%，75%，25%，25%，25%，25%，0。改造技術(shù)措施應(yīng)用最多的是照明及空調(diào)系統(tǒng)，其次是插座系統(tǒng)和分項(xiàng)計(jì)量，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、其他、動(dòng)力系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)的改造較少，而對(duì)生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)的改造未涉及。這主要與醫(yī)療衛(wèi)生建筑的用能特征有關(guān)，醫(yī)療衛(wèi)生建筑的主要用能為照明插座系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，因此照明插座系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)是醫(yī)療衛(wèi)生建筑的重點(diǎn)節(jié)能改造對(duì)象［3］。

醫(yī)療衛(wèi)生建筑節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率如圖8所示由圖可知，醫(yī)療衛(wèi)生建筑對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)改造的單項(xiàng)平均節(jié)能率分別為 14.2%，7.2%，1.5%，4.0%，3.7%。改造技術(shù)措施節(jié)能率貢獻(xiàn)最大的是照明系統(tǒng)，其次是空調(diào)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)，插座系統(tǒng)的節(jié)能貢獻(xiàn)率較低。

圖7 醫(yī)療衛(wèi)生建筑節(jié)能改造內(nèi)容分布情況

圖8 醫(yī)療衛(wèi)生建筑節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率

5 賓館飯店建筑節(jié)能改造技術(shù)措施研究

5.1 節(jié)能內(nèi)容及主要措施

賓館飯店建筑各節(jié)能改造內(nèi)容包括照明系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、分項(xiàng)計(jì)量、供配電系統(tǒng)及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)，本次統(tǒng)計(jì)的賓館飯店建筑節(jié)能改造未涉及圍護(hù)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)。除了生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)，其他各項(xiàng)改造內(nèi)容采用的主要技術(shù)措施同辦公建筑。

生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)節(jié)能改造的主要技術(shù)措施有:電熱水鍋爐的改造;熱水泵變頻改造，或更換水泵、葉輪;燃?xì)鉄崴仩t排煙廢熱的回收改造;更換板式換熱器;在保證生活熱水功能前提下，降低熱水供水溫度等［5］。

5.2 對(duì)比分析

圖9給出了賓館飯店建筑的節(jié)能改造內(nèi)容的分布情況。賓館飯店建筑節(jié)能改造對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、分項(xiàng)計(jì)量、供配電系統(tǒng)、生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)及其他改造的賓館飯店建筑分別占100%，100%，100%，50%，50%，50%，0，0，0。改造技術(shù)措施應(yīng)用最多的是照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)及分項(xiàng)計(jì)量，其次是插座系統(tǒng)、生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)及供配電系統(tǒng)，而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)的改造未涉及。這主要與賓館飯店建筑的用能特征有關(guān)，賓館飯店建筑的主要用能設(shè)備為照明及空調(diào)，即照明系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)為主要用電系統(tǒng)，這兩項(xiàng)用電占總用電量的 72%［2，6］，因此照明系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)是賓館飯店建筑的重點(diǎn)節(jié)能改造對(duì)象。

圖9 賓館飯店建筑節(jié)能改造內(nèi)容分布情況

賓館飯店建筑節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率如圖10所示。由圖可知，賓館飯店建筑對(duì)照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、插座系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)改造的單項(xiàng)平均節(jié)能率分別為 11.7%，5.4%，0.1%，4.1%，4.0%。改造技術(shù)措施節(jié)能率貢獻(xiàn)最大的是照明系統(tǒng)，其次是空調(diào)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)和生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)，插座系統(tǒng)的節(jié)能貢獻(xiàn)率較低。

圖10 賓館飯店建筑各節(jié)能改造措施節(jié)能貢獻(xiàn)率

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)對(duì)重慶已啟動(dòng)實(shí)施的68個(gè)節(jié)能改造示范項(xiàng)目的對(duì)比分析，將各類典型公共建筑節(jié)能改造的主要技術(shù)路線總結(jié)如下:

(1)各類典型公共建筑的節(jié)能改造中，對(duì)照明系統(tǒng)的改造頻率最高，技術(shù)應(yīng)用比例平均為97%;

(2)各類典型公共建筑的節(jié)能改造中，照明系統(tǒng)改造的節(jié)能貢獻(xiàn)率最大，平均貢獻(xiàn)率達(dá)到14.0%;

(3)各類典型公共建筑的節(jié)能改造中，很少涉及到熱水供應(yīng)系統(tǒng)的改造，各技術(shù)應(yīng)用排序及應(yīng)用比例為:照明系統(tǒng)，97%;空調(diào)系統(tǒng)，84%;插座系統(tǒng)，68%;分項(xiàng)計(jì)量，47%;供配電系統(tǒng)，35%;動(dòng)力系統(tǒng)，34%;其他，24%;圍護(hù)結(jié)構(gòu)，13%;生活熱水系統(tǒng)，2%。

［1］王洪衛(wèi).重慶市公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀及節(jié)能技術(shù)研究［D］.重慶:重慶大學(xué)，2006.

［2］李百戰(zhàn)，張宇，丁勇，等.重慶市公共建筑能源管理現(xiàn)狀分析［J］.暖通空調(diào)，2010，40(9):112 －117.

［3］吳祥生，付祥釗，譚平.重慶市既有公共建筑能耗調(diào)查分析［J］.暖通調(diào)，2010，40(1):8 －13.

［4］楊杰.建筑外墻外保溫節(jié)能管理研究［D］.天津:天津大學(xué)，2010.

［5］管永林.小型鍋爐改造技術(shù)研究及工程應(yīng)用［D］.重慶:重慶大學(xué)，2002.

［6］廖袖鋒，董孟能，張東林，等.重慶市大型公共建筑能源管理現(xiàn)狀分析［J］.土木建筑與環(huán)境工程，2012(S1):112－114.