某學(xué)院既有公共建筑節(jié)能改造及效果分析

吳 鴻 毅

(介休市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，山西 介休 032000)

1 概述

某學(xué)院多數(shù)建筑為二十世紀(jì)八九十年代建成，基本無保溫措施，用能設(shè)備及系統(tǒng)陳舊，建筑能效提升潛力巨大。

2018年至今，某學(xué)院貫徹落實《太原市公共建筑能效提升重點城市實施方案》，組織人力現(xiàn)場勘察，審查建筑物資料，開展節(jié)能診斷，強化公共建筑節(jié)能管理，充分挖掘節(jié)能潛力，切實提升學(xué)院公共建筑能效水平。

2 節(jié)能診斷

依據(jù)《公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱規(guī)范)，既有公共建筑節(jié)能改造前應(yīng)進行節(jié)能診斷，并應(yīng)包括下列內(nèi)容：

1)建筑物外圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的節(jié)能診斷；

2)供暖通風(fēng)空調(diào)及給排水系統(tǒng)的節(jié)能診斷；

3)供配電與照明系統(tǒng)的節(jié)能診斷；

4)監(jiān)測與控制系統(tǒng)的節(jié)能診斷。

2.1 圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能診斷

某學(xué)院其他單體建筑的建筑外墻材料厚度370 mm/240 mm磚墻，保溫形式為自保溫；外窗多數(shù)為塑鋼單玻推拉窗；原屋面無保溫，具體圍護結(jié)構(gòu)做法如表1所示。

表1 圍護結(jié)構(gòu)具體做法

單體建筑主要熱橋部位為外墻外掛空調(diào)外機支架處、電線電纜支架處、外窗護欄固定螺栓處。上述熱橋部位未經(jīng)任何保溫隔熱處理，冬季時造成室內(nèi)結(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象，對單體建筑整體熱工性能影響較大。

各單體建筑外圍護結(jié)構(gòu)熱工缺陷見表2。

2.2 供暖系統(tǒng)節(jié)能診斷

某學(xué)院供暖方式為市政集中供暖，換熱站內(nèi)的供暖熱源及輸配水泵的管理權(quán)不屬于校方，因此不對此進行診斷。末端散熱設(shè)備為鑄鐵散熱器，無調(diào)控裝置。

表2 圍護結(jié)構(gòu)熱工缺陷

根據(jù)規(guī)范條款6.1.6，供暖系統(tǒng)缺陷見表3。

表3 供暖系統(tǒng)缺陷

2.3 給排水系統(tǒng)節(jié)能診斷

某學(xué)院生活熱水熱源為兩臺燃氣鍋爐，從建設(shè)“節(jié)約型校園”的角度出發(fā)，將公共浴室的長流式花灑全部更換成限流式節(jié)水花灑；同時將部分建筑內(nèi)非節(jié)水型衛(wèi)生潔具更換成感應(yīng)式節(jié)水型衛(wèi)生器，給排水系統(tǒng)缺陷見表4。

表4 給排水系統(tǒng)缺陷

2.4 供配電系統(tǒng)節(jié)能診斷

某學(xué)院電力一路引自110 kV東郊變電站10 kV東煤線，另一路引自110 kV東郊變電站10 kV淖馬線。根據(jù)規(guī)范條款7.2.4分項計量電能表宜具有遠傳功能。同時位于工會樓北側(cè)配電室的桿上S9系列變壓器為屬于淘汰產(chǎn)品，校方已于2020年對其進行增容更換，已建設(shè)成1 250 kVA箱式變電站，具體內(nèi)容如表5所示。

表5 供配電系統(tǒng)缺陷

2.5 照明系統(tǒng)節(jié)能診斷

某學(xué)院照明系統(tǒng)燈具主要為節(jié)能燈和LED燈，存在數(shù)量較少的白熾燈。根據(jù)規(guī)范條款7.3.1，照明系統(tǒng)缺陷見表6。

表6 照明系統(tǒng)缺陷

3 節(jié)能改造

根據(jù)JGJ 176—2009公共建筑節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范的技術(shù)要求，學(xué)院從各個單體建筑的節(jié)能改造措施、實施難度出發(fā)，對各個單體建筑實施適合的改造方案，具體如表7所示。

表7 某學(xué)院公共建筑節(jié)能內(nèi)容及實施區(qū)域

某學(xué)院針對節(jié)能診斷中的薄弱環(huán)節(jié)，比選各單體建筑能耗薄弱點，在教學(xué)樓、宿舍樓等人員集中活動區(qū)域?qū)嵤┩鈬o節(jié)能改造，增設(shè)外保溫系統(tǒng)，更換氣密性高的外窗，既有效降低了建筑本身熱負荷，又提升了建筑熱環(huán)境；在集中使用生活熱水的公共浴室將長流式花灑更換成限流式節(jié)水花灑，從行為節(jié)能上強制節(jié)水；針對室外管網(wǎng)供暖系統(tǒng)保溫管道破損較為嚴(yán)重，保溫層重新鋪設(shè)并達到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求，降低室外管網(wǎng)熱損失率。

4 節(jié)能改造效果分析

4.1 圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能改造效果分析

某學(xué)院大部分單體建筑熱工性能較差，教學(xué)樓等建筑進行圍護結(jié)構(gòu)依據(jù)DBJ 04/T241—2016公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行改造，提高建筑保溫性能，降低建筑耗能，預(yù)期節(jié)能率可以達到30%，歸一化整個改造建筑范圍內(nèi)為10.4%。

4.2 供暖系統(tǒng)供暖管道節(jié)能改造效果分析

某學(xué)院供暖管道修建于20世紀(jì)80年代左右，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)供暖管道保溫材料部分有破損現(xiàn)象，厚度10 mm左右，其室外管網(wǎng)的熱輸送效率遠達不到標(biāo)準(zhǔn)不小于0.92的規(guī)定要求。

學(xué)院正在實施供熱管道室外管網(wǎng)的重新鋪設(shè)，有效提高室外管網(wǎng)輸送效率，降低建筑整體耗能(見圖1)。根據(jù)原有室外供暖管網(wǎng)建造年代，預(yù)期改造后節(jié)能率可以達到5%，歸一化整個改造建筑范圍內(nèi)為5%。

4.3 生活排水系統(tǒng)改造效果分析

某學(xué)院對教學(xué)樓等建筑衛(wèi)生潔具進行更換和改造，將非節(jié)水定時排放式衛(wèi)生潔具更換為感應(yīng)式節(jié)水型衛(wèi)生潔具，具體如表8所示。

表8 衛(wèi)生潔具更換表(一)

根據(jù)學(xué)校建筑的使用特性和《能源審計報告》，以節(jié)水中位數(shù)40%計算，教學(xué)樓等衛(wèi)生潔具進行改造后節(jié)水率16.4%，歸一化整個改造建筑范圍內(nèi)節(jié)水率為9.5%。

4.4 生活熱水系統(tǒng)節(jié)能效益分析

為了突出節(jié)水型校園的專業(yè)化運行，公共浴室節(jié)水改造項目與產(chǎn)權(quán)所有人協(xié)商通過合同能源管理模式運作，具體更換如表9所示。

表9 衛(wèi)生潔具更換表(二)

某學(xué)院洗浴用水以節(jié)水中位數(shù)30%計算，公共浴室的淋浴花灑改造后節(jié)水率30%，歸一化整個改造建筑范圍內(nèi)節(jié)水率為3.8%，節(jié)能率1.2%。改造后實景圖見圖2。

4.5 供配電系統(tǒng)節(jié)能效益分析

依據(jù)某學(xué)院年變壓器年平均負荷率50%和年工作小時數(shù)，分析年節(jié)電效果3%，歸一化整個改造建筑范圍內(nèi)為1.2%。

4.6 照明系統(tǒng)節(jié)能效益分析

此次改造將原有高耗能、多種類的燈具更換為高效綠色節(jié)能的新式LED燈具，依據(jù)某學(xué)院照明燈具改造方案，教學(xué)區(qū)和生活區(qū)照明質(zhì)量大幅度提高，計算后，年照明節(jié)電比例32.54%，歸一化整個改造建筑范圍內(nèi)為3.3%，見表10。

表10 照明燈具改造節(jié)能分析

4.7 能耗監(jiān)測系統(tǒng)節(jié)能效益分析

根據(jù)2017年3月30日住建部公共建筑節(jié)能技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗交流會，采用節(jié)能監(jiān)管平臺管理的單位節(jié)水率在12%；節(jié)電率在11%。根據(jù)國家機關(guān)事務(wù)管理局的歷年總結(jié)，合理設(shè)置能耗監(jiān)測系統(tǒng)的項目按照5%計算節(jié)能量。

4.8 綜合節(jié)能效益分析

根據(jù)某學(xué)院提供的初始文件及現(xiàn)場勘查等資料，依據(jù)改造方案，計算各項改造前后的節(jié)能潛力，如表11所示。

表11 某學(xué)院既有公共建筑節(jié)能改造綜合節(jié)能效益表 %

5 結(jié)論

1)適應(yīng)《太原市公共建筑能效提升重點城市實施方案》，項目實施后平均節(jié)能率達到26.1%，遠高于方案中15%的要求，并積極推行合同能源管理工作。

2)綜合考慮能源利用效率，在有條件的情況下應(yīng)優(yōu)先外圍護結(jié)構(gòu)，一來節(jié)能效果明顯，二來作為被動節(jié)能，有效降低其他用能系統(tǒng)的能源消耗。

3)主動節(jié)能，應(yīng)從用能系統(tǒng)的“源頭—輸配—末端”綜合考慮，綜合考慮性價比，選擇適合的改造技術(shù)措施。