某學院既有公共建筑節能改造及效果分析

吳 鴻 毅

(介休市住房和城鄉建設局，山西 介休 032000)

1 概述

某學院多數建筑為二十世紀八九十年代建成，基本無保溫措施，用能設備及系統陳舊，建筑能效提升潛力巨大。

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

2 節能診斷

依據《公共建筑節能改造技術規范》(以下簡稱規范)，既有公共建筑節能改造前應進行節能診斷，并應包括下列內容：

1)建筑物外圍護結構熱工性能的節能診斷；

2)供暖通風空調及給排水系統的節能診斷；

3)供配電與照明系統的節能診斷；

4)監測與控制系統的節能診斷。

2.1 圍護結構節能診斷

某學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；外窗多數為塑鋼單玻推拉窗；原屋面無保溫，具體圍護結構做法如表1所示。

表1 圍護結構具體做法

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

各單體建筑外圍護結構熱工缺陷見表2。

2.2 供暖系統節能診斷

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

表2 圍護結構熱工缺陷

根據規范條款6.1.6，供暖系統缺陷見表3。

表3 供暖系統缺陷

2.3 給排水系統節能診斷

某學院生活熱水熱源為兩臺燃氣鍋爐，從建設“節約型校園”的角度出發，將公共浴室的長流式花灑全部更換成限流式節水花灑；同時將部分建筑內非節水型衛生潔具更換成感應式節水型衛生器，給排水系統缺陷見表4。

表4 給排水系統缺陷

2.4 供配電系統節能診斷

某學院電力一路引自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。根據規范條款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配電室的桿上S9系列變壓器為屬于淘汰產品，校方已于2020年對其進行增容更換，已建設成1 250 kVA箱式變電站，具體內容如表5所示。

表5 供配電系統缺陷

2.5 照明系統節能診斷

某學院照明系統燈具主要為節能燈和LED燈，存在數量較少的白熾燈。根據規范條款7.3.1，照明系統缺陷見表6。

表6 照明系統缺陷

3 節能改造

根據JGJ 176—2009公共建筑節能改造技術規范的技術要求，學院從各個單體建筑的節能改造措施、實施難度出發，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 某學院公共建筑節能內容及實施區域

某學院針對節能診斷中的薄弱環節，比選各單體建筑能耗薄弱點，在教學樓、宿舍樓等人員集中活動區域實施外圍護節能改造，增設外保溫系統，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水花灑，從行為節能上強制節水；針對室外管網供暖系統保溫管道破損較為嚴重，保溫層重新鋪設并達到現行標準的要求，降低室外管網熱損失率。

4 節能改造效果分析

4.1 圍護結構節能改造效果分析

某學院大部分單體建筑熱工性能較差，教學樓等建筑進行圍護結構依據DBJ 04/T241—2016公共建筑節能設計標準進行改造，提高建筑保溫性能，降低建筑耗能，預期節能率可以達到30%，歸一化整個改造建筑范圍內為10.4%。

4.2 供暖系統供暖管道節能改造效果分析

某學院供暖管道修建于20世紀80年代左右，現場發現供暖管道保溫材料部分有破損現象，厚度10 mm左右，其室外管網的熱輸送效率遠達不到標準不小于0.92的規定要求。

學院正在實施供熱管道室外管網的重新鋪設，有效提高室外管網輸送效率，降低建筑整體耗能(見圖1)。根據原有室外供暖管網建造年代，預期改造后節能率可以達到5%，歸一化整個改造建筑范圍內為5%。

4.3 生活排水系統改造效果分析

某學院對教學樓等建筑衛生潔具進行更換和改造，將非節水定時排放式衛生潔具更換為感應式節水型衛生潔具，具體如表8所示。

表8 衛生潔具更換表(一)

根據學校建筑的使用特性和《能源審計報告》，以節水中位數40%計算，教學樓等衛生潔具進行改造后節水率16.4%，歸一化整個改造建筑范圍內節水率為9.5%。

4.4 生活熱水系統節能效益分析

為了突出節水型校園的專業化運行，公共浴室節水改造項目與產權所有人協商通過合同能源管理模式運作，具體更換如表9所示。

表9 衛生潔具更換表(二)

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

4.5 供配電系統節能效益分析

依據某學院年變壓器年平均負荷率50%和年工作小時數，分析年節電效果3%，歸一化整個改造建筑范圍內為1.2%。

4.6 照明系統節能效益分析

此次改造將原有高耗能、多種類的燈具更換為高效綠色節能的新式LED燈具，依據某學院照明燈具改造方案，教學區和生活區照明質量大幅度提高，計算后，年照明節電比例32.54%，歸一化整個改造建筑范圍內為3.3%，見表10。

表10 照明燈具改造節能分析

4.7 能耗監測系統節能效益分析

根據2017年3月30日住建部公共建筑節能技術應用經驗交流會，采用節能監管平臺管理的單位節水率在12%；節電率在11%。根據國家機關事務管理局的歷年總結，合理設置能耗監測系統的項目按照5%計算節能量。

4.8 綜合節能效益分析

根據某學院提供的初始文件及現場勘查等資料，依據改造方案，計算各項改造前后的節能潛力，如表11所示。

表11 某學院既有公共建筑節能改造綜合節能效益表 %

5 結論

1)適應《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優先外圍護結構，一來節能效果明顯，二來作為被動節能，有效降低其他用能系統的能源消耗。

3)主動節能，應從用能系統的“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措施。