節能改造工程節能分析

隨著社會經濟的快速發展，能源消耗量越來越大，環境污染也越來越嚴重。據有關資料統計，我國建筑用能已超過全國能源消費總量的25%～35%，而公共建筑的全年能耗中，大約50%～60%消耗于空調制冷與采暖系統。鑒于我國所面臨的資源環境問題日趨嚴峻，建筑節能迫在眉睫。

實施節能改造不僅可以降低能耗成本，而且有助于緩解政府能源供應和建設壓力，對減少環境污染、保護環境也有著巨大的現實意義。

1 工程概況

某中學教學樓建筑面積5 470m2，宿舍樓2 800m2，主體均為4層磚混結構。節能改造前，建筑外圍護結構未做保溫，門窗密封保溫性能差。采暖系統為傳統的單管順流式系統，散熱器采用鑄鐵散熱器，供回水支管用球閥進行調節。未裝設通風空調系統。采暖系統嚴重老化，閥門銹蝕嚴重，不能進行調節，散熱器效率低且不美觀。由于未裝設送排風系統，室內空氣質量較差，影響學生的學習質量。

2 建筑外圍護結構改造

對原建筑外墻及屋面進行外保溫改造，增設保溫層；外窗改為保溫性能好的塑鋼平開窗。

進行外圍護結構及門窗保溫性能改造后，外窗傳熱系數由原來的 4.5W/（m2·K）減小為 1.8W/（m2·K）；教學樓外墻傳熱系數由原來的1.71W/（m2·K）減小為0.36 W/（m2·K），屋面外墻傳熱系數由原來的 1.27W/（m2·K）減小為0.22W/（m2·K）；宿舍外墻傳熱系數由原來的0.89 W/（m2·K）減小為 0.32W/（m2·K），屋面外墻傳熱系數由原來的 0.41W/（m2·K）減小為 0.22W/（m2·K）。

3 暖通空調系統改造

1）增設新風系統及局部直流變頻多聯空調系統。

2）為便于分室控制調節，采用雙管+鋼制板式散熱器的采暖系統，每個散熱器前均配置溫控閥及過濾器，教學樓及宿舍總供水管處設置熱計量裝置，以便于能耗統計；為滿足室內人員的衛生要求，根據GB 50189—2005《公共建筑節能設計標準》相關規定的數據，新風量為15m3/（h·p），普通教室的總新風量為600 m3/h（按每個教室40人考慮），采用帶顯熱熱回收的新風換氣機進行通風換氣。部分高年級教室設置直流變頻多聯空調系統。

4 教學樓暖通系統數據對比

4.1 改造前

1）教學樓總熱負荷為443 kW，采暖耗熱量面積指標132W/m2（依據原教學樓施工圖中的相關數據）。

2）部分辦公室及高年級教室設置分體式空調。

4.2 改造后

1）教學樓的總熱負荷為83 kW，采暖耗熱量面積指標為 25W/m2。

2）每個普通教室設置新風換氣機，以改善室內空氣質量，每臺新風換氣機配置CO2傳感器及風機變頻器，可以根據室內CO2濃度進行新風量調節。額定工況下每臺新風換氣機組的風量為600m3/h，顯熱效率≮70%，耗電功率為0.36 kW，共20臺。每個普通教室的新風耗熱量為1.05 kW。

3）3～4層教室（高年級教室）增設直流變頻多聯空調機，總冷負荷89 kW，冷負荷面積指標164W/m2。每臺室內機的耗電功率為0.065 kW，共計20臺。1臺室外機耗電功率為6.5 kW。空調系統運行模式為：平時不運行，暑假假期高年級補課期間，運行空調系統，空調系統使用率很低。

教學樓具體的能耗對比見表1。

表1 教學樓暖通系統能耗對比

5 宿舍暖通系統數據對比

5.1 改造前

宿舍總熱負荷為143 kW，采暖耗熱量面積指標89 W/m2。

5.2 改造后

教學樓的總熱負荷為51 kW，采暖耗熱量面積指標為32W/m2。

宿舍樓具體的能耗對見表2。

表2 宿舍樓暖通系統能耗對比

6 熱源數據對比

6.1 改造前

為燃煤鍋爐，額定熱功率1 400 kW，效率55%，供回水溫差為10℃，水泵2臺，一用一備，揚程18m，耗電功率7.5 kW，熱水系統的輸送能效比0.007 03。

6.2 改造后

鍋爐額定熱功率的確定。教學樓的采暖總熱負荷83+21=104（kW），教學樓滿負荷使用時間段一般為7：00—22：00，使用時間為15 h；宿舍樓的采暖總熱負荷為51 kW，宿舍滿負荷使用時間段為22：00至次日7：00，使用時間為9 h。食堂的熱負荷12 kW（食堂不在本次節能改造范圍內），室外管網輸送效率0.92，則需要鍋爐提供的熱功率為（104+51×0.6+12）×1.1/0.92=176（kW），供回水溫度75/55℃，選擇一臺節能型燃煤熱水鍋爐，鍋爐的煙氣排放符合國家的大氣污染物排放標準，額定熱功率為500 kW（最小容量），效率83%，配套水2臺，一用一備,31m3/h，揚程10.5m，耗電功率1.5 kW，效率70%，熱水系統的輸送能效比0.001 76。

7 供暖期總能耗對比

供暖期按90 d考慮（每年11月15日—1月15日，2月15日—3月15日）。

7.1 改造前

1）一個供暖期的供熱總量為[（443+143×0.6+12）×15+143×9]×3 600×90/0.90=3 383 640 000（kJ），每千克標準煤的發熱量為29 306 kJ，則供暖期需熱量折合成標準煤用量為 3 383 640 000/（29 306×0.55）=20 9925（kg），即約210 t標準煤。假設標準煤的價格為1 000元/t，則需要費用為1 000×210=21（萬元）。

2）供暖期總耗電量（水泵耗電）為 7.5×24×90=16 200（kW·h），按 0.6元 /（kW·h）計，則需電費為16 200×0.6=9 720（元）。

3）冬季供暖總費用約22萬元。

7.2 改造后

1）一個供暖期的供熱總量為[（104+51×0.6+12）×15+51×9]×3 600×90/0.92=936 078 261（kJ），則供暖期需熱量折合成標準煤用量為936 078 261/（29 306×0.60）=53 236（kg）（低負荷率運行時，效率較低，取效率為60%），即約54 t標準煤。假設標準煤的價格為1 000元/t，則需要費用為1 000×54=5.4（萬元）。

2）供暖期總耗電量（水泵及新風換氣機組耗電）為（1.5×24+7.2×15）×90=12 960（kW·h），按 0.6元 /（kW·h）計，則 需電費為12 960×0.6=7 776（元）。

3）冬季供暖總費用約6.2萬元。

節能改造后冬季供暖總費用較改造前（非節能建筑）少（22-6.2）/22=0.718，即約節省運行費用 71.8%。

8 結語

通過節能改造，特別是對建筑及暖通空調系統的節能改造，該學校的能耗及運行費用均大幅度的減少，對周圍環境的污染也大大減小，實現了節能減排降耗的目的。

[1]GB 50189—2005，公共建筑節能設計標準 [S].

[2]JGJ 26—2010，嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準[S].