對(duì)既有商業(yè)建筑節(jié)能改造措施的分析研究

管玉潔 李泉 賈旻彥 張闖

摘 要： 本文分析了蘇中地區(qū)既有商業(yè)建筑能耗現(xiàn)狀，結(jié)合某商業(yè)建筑的節(jié)能改造進(jìn)行分析，討論了空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、照明系統(tǒng)節(jié)能、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能和建筑物給排水系統(tǒng)節(jié)能等既有建筑節(jié)能改造技術(shù)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)措施，對(duì)既有商業(yè)建筑的節(jié)能改造方案進(jìn)行評(píng)估，提出既有商業(yè)建筑節(jié)能改造的研究策略。

關(guān)鍵詞：商業(yè)建筑 蘇中地區(qū) 能耗 節(jié)能 改造

中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）06-0273-02

一、概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源短缺問題日益突出，建筑節(jié)能變得越來越重要?！笆濉庇?jì)劃要求生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善，生產(chǎn)方式和生活方式綠色、低碳水平上升。能源資源開發(fā)利用效率大幅提高，能源和水資源消耗、建設(shè)用地、碳排放總量得到有效控制，主要污染物排放總量大幅減少。為了實(shí)現(xiàn)“十三五”計(jì)劃對(duì)節(jié)能減排的要求，各地區(qū)、各部門相繼做出了工作部署，節(jié)能減排工作取得了積極的進(jìn)展。但是由于我國既有建筑物量大面廣，且建造年代較早，在設(shè)計(jì)施工過程中沒有建筑節(jié)能的意識(shí)和相應(yīng)節(jié)能法規(guī)的限制，在高達(dá)400多億平方米的既有建筑中，絕大多數(shù)是不節(jié)能的，運(yùn)行能耗非常大，要對(duì)量大面廣的既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造，難度是很大的。

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，我國商業(yè)建筑（酒店、寫字樓、大型商場和綜合性大樓等）的面積日趨擴(kuò)大。根據(jù)中國建筑能耗模型對(duì)我國建筑能耗現(xiàn)狀和逐年發(fā)展過程的研究成果顯示，2008年我國建筑（不含生物質(zhì)能）的總能耗為6.55億tce，2013年為11.28億tce，而1996年時(shí)，我國建筑的總能耗才2.59億噸標(biāo)煤（tce）。目前我國建筑能耗占我國全社會(huì)能耗的比例約為28%，并處于遞增的趨勢。我國既有建筑的95%是高能耗建筑，能耗水平與國際先進(jìn)水平有著較大差距，從2002年到2011年的十年間，中國能源消費(fèi)占全世界比重由12.7%攀升至22.4%，超越美國成為世界第一大能源生產(chǎn)和消費(fèi)國。隨著我國經(jīng)濟(jì)的增長，商業(yè)建筑面積日趨增加，商業(yè)建筑面積占建筑總面積的比例也不斷擴(kuò)大，目前商業(yè)建筑的面積約占全國建筑總面積的30%，但建筑能耗卻占總建筑能耗的55%左右。這說明我國商業(yè)建筑耗能狀況十分嚴(yán)重。但如果把現(xiàn)有狀況良好未達(dá)到使用年限的建筑推倒重新建設(shè)節(jié)能建筑的話代價(jià)太大，不經(jīng)濟(jì)，不節(jié)能，所以對(duì)既有商業(yè)建筑節(jié)能改造研究至關(guān)重要。

二、蘇中地區(qū)既有商業(yè)建筑能耗現(xiàn)狀

根據(jù)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（GB50352- 2005）對(duì)我國建筑氣候的區(qū)劃，地處我國中部的長江流域及其周圍廣大地區(qū)，屬“夏熱冬冷” 地區(qū)。夏熱冬冷地區(qū)的主要分區(qū)指標(biāo)是冬季天氣比較陰冷，最冷月平均溫度0℃～10℃，最冷氣溫達(dá)-10℃以下；夏季氣溫高，最熱月平均溫度25℃～30℃，而且以 28℃～30℃居多，空氣濕度大，相對(duì)濕度在70%～80%，多數(shù)地方高于35℃的酷熱天氣長達(dá)半個(gè)月至1個(gè)月。該地區(qū)涉及16個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，包括湖北、湖南、安徽、浙江、江西、重慶、上海的全部，江蘇、河南的南半部，四川、貴州的東半部，福建的北半部，陜西、甘肅的南端，廣東、廣西的北端。夏熱冬冷地區(qū)面積雖然不到全國國土面積的1/5，但是居住著超過40% 的人口，人口最密集，經(jīng)濟(jì)、文化較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，政治、經(jīng)濟(jì)地位極為重要，國內(nèi)生產(chǎn)總值也約占全國的48%。蘇中地區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)，具備以上氣候特點(diǎn)。從蘇中地區(qū)的既有商業(yè)建筑的使用能耗的現(xiàn)狀來看，除特殊設(shè)備使用外， 主要的能耗包括中央空調(diào)系統(tǒng)能耗、照明系統(tǒng)能耗、冷熱水系統(tǒng)能耗、動(dòng)力系統(tǒng)等能耗。比如商業(yè)建筑中照明、電梯、設(shè)備等系統(tǒng)能耗的使用占商業(yè)建筑總耗能的35%～50%，空調(diào)系統(tǒng)的能耗約為40%～60%。目前，我國的大型商業(yè)建筑能耗普遍高于居住建筑。平均每單位建筑面積的能耗是住宅的10～15倍，大約有25%～30%的節(jié)能空間。

中國的節(jié)能最早興起于北方城鎮(zhèn)采暖，經(jīng)過了十幾年的發(fā)展和推廣，國家“十二五”計(jì)劃也開始著重解決夏熱冬冷地區(qū)既有住宅的節(jié)能改造，但蘇中地區(qū)的商業(yè)建筑節(jié)能政策和推進(jìn)方法還嚴(yán)重缺失。那是因?yàn)樘K中地區(qū)屬于夏熱冬冷地區(qū)，氣候特殊，節(jié)能難度大，缺少對(duì)蘇中地區(qū)既有商業(yè)建筑節(jié)能改造研究的具體數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)條件。

三、某商業(yè)建筑節(jié)能措施的分析與研究

我國建筑節(jié)能工作起步相對(duì)較晚，這說明我們可以充分借鑒國外的建筑節(jié)能策略，思考研究后找到適合中國國情的措施、方法，從而可以加快中國建筑節(jié)能的發(fā)展。發(fā)達(dá)國家在二戰(zhàn)以后迅速的在建筑節(jié)能方面開始實(shí)施既有建筑節(jié)能改造計(jì)劃，以適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)降低建筑能耗的要求。到目前為止，發(fā)達(dá)國家建筑節(jié)能已經(jīng)取得了巨大的成效，這和他們的相關(guān)政策密不可分。大體上看促使發(fā)達(dá)國家公共建筑節(jié)能迅速發(fā)展主要有建筑節(jié)能立法，以法律形式限制非節(jié)能建筑的發(fā)展，促進(jìn)建筑節(jié)能的發(fā)展；建立完善的建筑節(jié)能管理體制，形成行業(yè)共識(shí)；采取經(jīng)濟(jì)政策鼓勵(lì)建筑節(jié)能，激勵(lì)全民共同參與建筑節(jié)能；加強(qiáng)開發(fā)、節(jié)能雙向并行的研究，以新能源推動(dòng)建筑節(jié)能的發(fā)展。在對(duì)國外建筑節(jié)能的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，如空調(diào)技術(shù)、供熱管道、建筑材料等進(jìn)行了專業(yè)研究，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況后，提出了對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中央空調(diào)、照明系統(tǒng)、建筑物給/排水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。在節(jié)能改造過程中，要充分考慮到建筑物的使用壽命，提高建筑物自身的價(jià)值。本文通過實(shí)地考察，對(duì)某地區(qū)某商業(yè)建筑節(jié)能工作進(jìn)行分析與探討。

該工程屬于某地區(qū)的中心地帶。主體建筑分為地下一層、地上六層，2.5萬平方米營業(yè)面積。夏季設(shè)計(jì)最大冷負(fù)荷為1570kW，冬季設(shè)計(jì)最大熱負(fù)荷為1084kW。

1.空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能

在商業(yè)建筑能耗中，中央空調(diào)能耗就占到總能耗的40%～60%，所以，需要采取各種手段啦控制中央空調(diào)的能耗。從目前中央空調(diào)運(yùn)行情況來看，該商業(yè)建筑也存在“大馬拉小車”的情況，即中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)和水泵等設(shè)備的選型大于系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷需求，造成大量能量的浪費(fèi)，盡管針對(duì)中央空調(diào)節(jié)能改造的手段也很多，但大多數(shù)改造難度大，改造成本也高，如采用地源和水源熱泵技術(shù)、冰蓄冷技術(shù)等。

為了響應(yīng)人們節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)和舒適性要求，該商業(yè)建筑的空調(diào)系統(tǒng)采用地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)末端夏季采用風(fēng)機(jī)盤管制冷，冬季采用地板采暖，全年生活熱水都由熱泵機(jī)組提供。冷熱源采用了土壤源地埋管熱泵系統(tǒng)，并帶有熱回收技術(shù)，充分利用余熱，可供生活熱水使用，降低了原供熱水系統(tǒng)的能耗。避免直接向環(huán)境排放余熱，減少熱污染，完全符合現(xiàn)代建筑綠色節(jié)能的要求。

2.照明系統(tǒng)節(jié)能

在商業(yè)建筑中，照明能耗一般僅次于中央空調(diào)。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，照明約占總用電的 17%，但是照明節(jié)能改造必須要在保證建筑內(nèi)照度的基礎(chǔ)上才能完成，如果以犧牲照度來實(shí)現(xiàn)節(jié)能會(huì)使建筑內(nèi)人員感到不舒適，影響商業(yè)建筑的經(jīng)營效果。

在實(shí)地考察中發(fā)現(xiàn)，該商業(yè)建筑內(nèi)，不管晴天陰天，還是白天晚上，都燈火通明。因此，造成很嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。建議在陽光明媚的天氣，盡可能不開或是少開燈，來減輕整棟建筑的照明負(fù)荷。同樣，可以通過改變照明系統(tǒng)控制方式減少不必要的照明負(fù)荷，使得系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化，加強(qiáng)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，減少照明器具開啟的時(shí)間。通過調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，在實(shí)踐中常用的技術(shù)主要有以下幾種：分區(qū)控制、感應(yīng)控制、場景控制、聯(lián)動(dòng)控制。另外，在滿足照度的前提條件下，將不節(jié)能的照明器具更換為既高效節(jié)能又經(jīng)濟(jì)的照明器具。我國“綠色照明”工程所推薦的節(jié)能型熒光燈是一種高效照明燈具，在相同的照度下，耗電是白熾燈的25%，是普通熒光燈的90%。因此推廣節(jié)能型熒光燈的使用，也是照明節(jié)能的一項(xiàng)措施。

3.圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能

相關(guān)分析表明，優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)可以顯著降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗。既有公共建筑和新建公共建筑在公共建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)大體上都是通過改善建筑外墻、建筑屋（樓）面、門窗這幾個(gè)部分的節(jié)能效益來實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

該商業(yè)建筑墻體節(jié)能技術(shù)采用的是復(fù)合墻體節(jié)能，在墻體主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一層或幾層復(fù)合的絕熱保溫材料來改善整個(gè)墻體的熱工性能。窗戶節(jié)能技術(shù)應(yīng)合理控制窗戶面積，避免盲目增大窗戶面積建議使用吸熱玻璃、反射玻璃、雙層玻璃。吸熱玻璃、反射玻璃、雙層玻璃可以提高玻璃的隔熱性，減少滲透量可以減少室內(nèi)外冷熱氣流的直接交換而增加設(shè)備負(fù)荷。改善外遮陽設(shè)施，良好的外遮陽設(shè)施可以大幅度地降低由太陽輻射造成的冷負(fù)荷，降低幅度。該商業(yè)建筑采用密封材料增加窗戶的氣密性，減少了傳熱量，該建筑物的窗戶由鑲嵌材料（玻璃）和窗框、扇型材組成，通過采用節(jié)能玻璃熱反射玻璃、隔熱鋁型框來增大窗戶的整體傳熱系數(shù)以減少傳熱量；并通過遮陽設(shè)施來減少太陽輻射量。屋面采用外保溫面，通過改善屋面層的熱工性能阻止熱量的傳遞。

4.建筑物給/排水系統(tǒng)節(jié)能

減少建筑能耗的使用，可以有效降低成本投入。由于商業(yè)建筑用水量是建筑能耗的重要部分，再加上國家水資源日益緊缺的局勢，因此，商業(yè)建筑節(jié)水的實(shí)施非常重要。

該商業(yè)建筑采用了許多節(jié)水器具，如安裝節(jié)水型馬桶、安裝紅外感應(yīng)型水龍頭等，節(jié)省大量用水。而空調(diào)冷卻水的用水量巨大，夏季用水量占總用水量的50%，對(duì)于一個(gè)循環(huán)水量1000m3/h的冷卻水系統(tǒng)，正常的蒸發(fā)水量約8.5m3/h，每天約100噸；漂水量約2.5m3/h，每天約30噸；排污水量約4m3/h，每天約50噸。其中，除蒸發(fā)水量是必要的損失以外，漂水和排污水都有巨大的節(jié)水空間。然而該商業(yè)建筑的一大特色措施就是利用冷卻塔的排污水沖廁和進(jìn)行綠化灌溉。一般來說，沖廁水量大于冷卻水的排污水量的50%以上，用冷卻水沖廁的好處為：加大排污水量，提高了冷卻水質(zhì)；低溫自來水的補(bǔ)充降低了冷卻水溫，從而減少了主機(jī)與冷卻塔耗電。

四、結(jié)論

本文結(jié)合蘇中地區(qū)的地理位置、氣候特征與能耗現(xiàn)狀，采用實(shí)地考察與理論分析的方法，以某地區(qū)商業(yè)建筑為例，通過對(duì)該商業(yè)建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、照明系統(tǒng)節(jié)能、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能與建筑物給排水系統(tǒng)節(jié)能的介紹，簡單分析了既有商業(yè)建筑改造節(jié)能的措施，為既有商業(yè)建筑節(jié)能改造提供參考意見。當(dāng)然節(jié)能改造是一項(xiàng)綜合性的工作，本文只是提到了部分，根據(jù)建筑物的不同和地區(qū)的不同應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況選擇適宜的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]紀(jì)凱，趙樹興.既有商業(yè)建筑能耗現(xiàn)狀分析及節(jié)能對(duì)策[J].建筑節(jié)能，2012，9（40）： 64-69，79.

[2]馮楊杰，倪美琴，童燕，吳登海.揚(yáng)州某綜合辦公樓空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案的分析研究[J].建筑節(jié)能，2015，9（43）：17-20.

[3]李連元，武涌.節(jié)能改造重點(diǎn)在北方地區(qū)[J].城市開發(fā)，2007，（11）：41-42.

[4]高唱，張 宏.北京既有建筑節(jié)能改造對(duì)策研究[J].高等建筑教育，2008，17（2）：58-60.

[5]沈艷濤.淺析大型商業(yè)建筑的節(jié)能技術(shù)措施[J].能源環(huán)境，2012，14：134-135.