深圳市公共建筑節(jié)能改造重點(diǎn)城市建設(shè)項(xiàng)目的節(jié)能效果分析

深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司 羅春燕

2011年，深圳市成功申報(bào)為國家首批公共建筑節(jié)能改造重點(diǎn)城市之一。2017年1月10日，深圳市通過了公共建筑節(jié)能改造重點(diǎn)城市評估驗(yàn)收。167個(gè)改造項(xiàng)目納入節(jié)能改造重點(diǎn)城市建設(shè)工作，合計(jì)改造建筑面積821.7萬m2。

1 項(xiàng)目概況

改造項(xiàng)目的建筑類型主要為政府辦公建筑、商業(yè)辦公建筑、綜合建筑、醫(yī)療衛(wèi)生建筑、商場建筑、文化教育建筑。各種類型建筑的數(shù)量及面積如表1所示。在改造項(xiàng)目中，政府辦公建筑數(shù)量最多，占總建筑數(shù)量的38%；商業(yè)辦公建筑次之，占總建筑數(shù)量的19%。由于其他類型建筑數(shù)量較少，且建筑差異性很大，因此本文不對其他類型建筑進(jìn)行分析。

表1 各類建筑的數(shù)量及面積

2 改造項(xiàng)目節(jié)能效果

2.1 整體節(jié)能效果

除特別說明外，本文所述的節(jié)能效果(含節(jié)能量、節(jié)能率)均根據(jù)《深圳市公共建筑節(jié)能改造能效測評技術(shù)導(dǎo)則》的測試分析法測算得出。

各改造項(xiàng)目節(jié)能量測評結(jié)果及節(jié)能率區(qū)間統(tǒng)計(jì)如圖1所示，改造項(xiàng)目節(jié)能率最小為4.6%，最大可達(dá)31%，平均節(jié)能率為13%。其中，約49%的項(xiàng)目節(jié)能率在10%～15%(不含)之間，節(jié)能率大于等于15%的項(xiàng)目占33%。

圖1 改造項(xiàng)目節(jié)能率

各類建筑改造前的單位建筑面積能耗指標(biāo)及其改造效果如圖2所示。結(jié)果表明：賓館酒店建筑的平均能耗指標(biāo)(含燃?xì)狻⒂偷绕渌茉?最高，達(dá)到231 kW·h/m2；其節(jié)能效果也最好，平均節(jié)能率達(dá)到18%。另外，雖然文化教育建筑的能耗指標(biāo)最低，但由于主要用能設(shè)施為照明及辦公插座用電，照明改造節(jié)能效果明顯，平均節(jié)能率達(dá)到15%。商業(yè)辦公及醫(yī)療衛(wèi)生建筑的節(jié)能率最低，僅11%，說明這2類建筑的節(jié)能改造實(shí)施難度較大。商業(yè)辦公建筑存在多業(yè)主、多用戶、難協(xié)調(diào)等因素，較難實(shí)現(xiàn)全面改造；而醫(yī)療衛(wèi)生建筑因能耗基數(shù)大，同時(shí)存在手術(shù)室等特殊區(qū)域，改造受限較多，節(jié)能率偏低。

注：酒店能耗包括熱水、餐飲等所有能耗，其他能源按等級系數(shù)折算為電耗。圖2 各類建筑改造前的建筑能耗強(qiáng)度及其改造效果

2.2 改造后的賬單能耗分析

對完成改造滿1年的項(xiàng)目的賬單能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖3所示。可以看出：

1) 建筑能耗受使用面積變化、功能改變、用戶改變、使用強(qiáng)度改變等因素影響較大，部分建筑能耗甚至減少一半或增加1倍以上。

2) 賬單能耗降低的項(xiàng)目有125個(gè)，占75%，說明節(jié)能改造項(xiàng)目對減少碳排放有成效；約25%的項(xiàng)目因?yàn)槭褂寐省⒐δ堋⒃O(shè)備、經(jīng)營業(yè)績等增加導(dǎo)致能耗升高。

3) 約39%的項(xiàng)目的賬單能耗降低幅度達(dá)到或超出改造方案的理論節(jié)能效果。

圖3 賬單能耗下降率

從賬單分析的結(jié)果來看，25%的建筑能耗不降反升，說明建筑能耗的波動性大，同時(shí)受使用面積變化、功能改變、用戶改變、使用強(qiáng)度改變等因素影響較大。對于采用賬單節(jié)費(fèi)方法進(jìn)行效益分享的節(jié)能服務(wù)公司有較大的不確定性風(fēng)險(xiǎn)，建議在合同階段細(xì)化約定及修正方法，或?qū)Ω脑斓南到y(tǒng)、部位設(shè)置單獨(dú)計(jì)量。

3 主要改造措施節(jié)能效果

3.1 主要改造措施

改造項(xiàng)目的主要改造技術(shù)措施包括照明與電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、熱水系統(tǒng)改造等，表2給出了各改造項(xiàng)目主要采取的節(jié)能改造措施。由于技術(shù)措施的節(jié)能效果與項(xiàng)目適用性息息相關(guān)，本文不對各技術(shù)優(yōu)劣進(jìn)行評價(jià)。

3.2 改造措施的節(jié)能率

分項(xiàng)節(jié)能率是指各項(xiàng)節(jié)能措施實(shí)施后的節(jié)能量與基準(zhǔn)期能耗的比值，即相對于總建筑能耗的節(jié)能率。各改造技術(shù)措施的平均單位改造面積節(jié)能量及平均分項(xiàng)節(jié)能率如圖4所示。整體來看照明平均節(jié)能率最高，達(dá)到10%；其次是空調(diào)系統(tǒng)改造和熱水系統(tǒng)改造，分別為4.7%和2.7%。

照明及空調(diào)系統(tǒng)改造在各類建筑中的節(jié)能效果如圖5所示。由于照明產(chǎn)品效能的突飛猛進(jìn)，照明系統(tǒng)改造的節(jié)能率較高；而在各類建筑中商場的照明功率密度大，使用時(shí)間長，單位面積節(jié)能量最高，達(dá)到21 kW·h/m2，其次為賓館飯店，單位面積平均節(jié)能量約為17 kW·h/m2。空調(diào)系統(tǒng)改造中，政府辦公建筑的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能率明顯低于商業(yè)辦公建筑。經(jīng)分析，92%的政府辦公建筑采用節(jié)能效益分享型合同能源管理(EMC)模式，通常改造方案的性價(jià)比是改造公司選擇改造措施的最主要因素，較少采用有節(jié)能效果但投入較高的方案。因此總體節(jié)能率比商業(yè)辦公建筑低。而約70%的商業(yè)辦公建筑采用自主投資或節(jié)能量保證型EMC模式，因此更多考慮使用壽命期內(nèi)的長期受益，通常改造力度較大，節(jié)能率更高。

表2 各項(xiàng)目主要節(jié)能措施

圖4 各改造技術(shù)措施的平均分項(xiàng)節(jié)能率分布情況

圖5 各類建筑照明及空調(diào)系統(tǒng)改造的節(jié)能效果

每個(gè)建筑都有其特殊性，各項(xiàng)措施實(shí)施的數(shù)量及與建筑的匹配度差異較大，平均節(jié)能率及平均節(jié)能量僅供參考。各建筑改造措施的節(jié)能效果如圖6所示。結(jié)合圖4和圖6可以看出，即使采用相同的措施，其節(jié)能效果也相差甚遠(yuǎn)。照明系統(tǒng)改造的平均節(jié)能率為10.1%，最大節(jié)能率可以達(dá)到30.0%；空調(diào)系統(tǒng)改造的平均節(jié)能率為4.7%，最大節(jié)能率可以達(dá)到26.0%；熱水系統(tǒng)改造的平均節(jié)能率為2.7%，對于溫泉酒店或者水療中心等對熱水需求特別大的建筑，其熱水系統(tǒng)最大節(jié)能率可以達(dá)到22.0%；運(yùn)行管理改造(此處指表2中的精細(xì)化管理，不含空調(diào)系統(tǒng)控制)的平均節(jié)能率為2.5%；圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造的節(jié)能率不超過1%。

圖6 各改造技術(shù)措施的節(jié)能率

圖6也充分說明了每個(gè)既有建筑均為個(gè)案，現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)并不適用于每一個(gè)改造項(xiàng)目,對各建筑的改造效果也各不相同。節(jié)能改造方案確定前，應(yīng)對建筑能耗的構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)分析，找出能耗不合理區(qū)間及問題點(diǎn)，借助檢測、監(jiān)測等數(shù)據(jù)分析影響能耗的各種因素，進(jìn)行客觀科學(xué)的節(jié)能診斷。在節(jié)能診斷的基礎(chǔ)上編制的節(jié)能改造方案才具有科學(xué)性、安全性和可操作性，才能保證節(jié)能改造效果[1]。

4 投資回收期分析

4.1 總體投資回報(bào)效果分析

由于影響建筑賬單能耗的因素眾多，因此本文的投資回報(bào)效果采用測試分析法測評得出的節(jié)能率進(jìn)行分析。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，改造項(xiàng)目的平均投資額為283萬元，平均投資回收期為4.6 a，考慮補(bǔ)助后平均投資回收期為3.1 a(補(bǔ)助金額根據(jù)“深圳市公共建筑節(jié)能改造重點(diǎn)城市”相關(guān)政策確定)。各項(xiàng)目的投資額及投資回收期(未考慮補(bǔ)助)如圖7所示。可以看出，投資額與回收期沒有必然關(guān)系，相同投資額的項(xiàng)目回收期差異也可以很大。這也從另一個(gè)側(cè)面說明了每個(gè)建筑的特殊性，投資額及節(jié)能效果與建筑密切相關(guān)。總體來說，大投資額的項(xiàng)目投資回收期相對穩(wěn)定。對于中小投資額的項(xiàng)目(圖7虛線框內(nèi)，投資額約為50萬～100萬元之間)，其回收期差異較大。也表明了這一類的改造項(xiàng)目實(shí)施有一定的隨意性，其所采用的節(jié)能措施不一定與該建筑相適應(yīng)。另外，對于投資額在10萬元以內(nèi)的微型改造項(xiàng)目，投資回收期有2 a以內(nèi)的，也有長達(dá)6～7 a的。所以找到適合的改造措施是關(guān)鍵。

圖7 各項(xiàng)目投資額與投資回收期

4.2 投資回收期相關(guān)因素分析

本文分析所采用的投資額為申報(bào)單位所申報(bào)的投資額，由于改造項(xiàng)目中約80%的項(xiàng)目采用EMC模式，其投資額考慮了運(yùn)維成本、資金回收風(fēng)險(xiǎn)成本等各種因素，因此本文分析的投資額及投資回收期相對偏高。另外，具體個(gè)案的投資回收期差異較大，與建筑能耗強(qiáng)度、節(jié)能措施有效性、產(chǎn)品質(zhì)量及投資額等眾多因素有關(guān)，以下分析基于申報(bào)項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，代表的是平均情況。

4.2.1投資額相關(guān)性分析

不同投資額的項(xiàng)目其平均節(jié)能率、年平均節(jié)省費(fèi)用和投資回收期如表3所示。分析顯示，通常情況下節(jié)能率隨投資額增加而增加。對于投資額大于1 000萬元的項(xiàng)目，由于項(xiàng)目復(fù)雜，實(shí)施難度大，投入大，而且節(jié)能率也較難保證，平均投資回收期高達(dá)5.3 a。投資額在100萬元以下的項(xiàng)目，由于項(xiàng)目規(guī)模小，能耗基準(zhǔn)低，其節(jié)能量絕對值低，因而回收期也較長，達(dá)到5.1 a。投資額在500萬～1 000萬元之間的項(xiàng)目投資回收期最短，為3.8 a。主要區(qū)別是建筑規(guī)模增大，能耗基數(shù)增大，可采用的節(jié)能措施更豐富，因此節(jié)能收益也隨之增加。

表3 不同投資額項(xiàng)目的平均節(jié)能率及投資回收期

4.2.2建筑類型相關(guān)性分析

不同類型建筑的投資回收期統(tǒng)計(jì)如表4所示。從理論節(jié)能量看，投資回收期最短的是商場建筑，平均投資回收期為2.8 a，其次是賓館酒店建筑，平均投資回收期為3.0 a。主要是因?yàn)檫@2類建筑的使用時(shí)間長，用能強(qiáng)度大，所以絕對節(jié)能量比較大。

從表4也可以看出，政府辦公建筑投資回收期最長，達(dá)到5.7 a。主要原因是單位面積投資額大，政府辦公建筑單位面積投資額是商業(yè)辦公建筑的1.5倍。經(jīng)分析，90%以上的政府辦公建筑采用EMC模式，而只有30%的商業(yè)辦公建筑采用EMC模式改造。因此，投資額差異的主要原因是采用不同的投資模式。這也從側(cè)面說明了EMC模式考慮了風(fēng)險(xiǎn)成本和6～10 a的運(yùn)行成本，其投資額相對偏高。

表4 不同類型建筑的投資回收期統(tǒng)計(jì)

此外，文化教育建筑由于使用時(shí)間短，能耗強(qiáng)度低，絕對節(jié)能量小，因此投資回收期偏高，尤其是學(xué)校類建筑。但同時(shí)也因能耗強(qiáng)度低，相對節(jié)能率高，補(bǔ)助金額大(與地方政策有關(guān))，補(bǔ)助后的平均投資回收期低于2 a，收益較好。

補(bǔ)助政策對節(jié)能改造市場影響大，建議結(jié)合節(jié)能量綜合設(shè)計(jì)補(bǔ)助政策，以鼓勵改造項(xiàng)目進(jìn)行更全面的綜合改造，實(shí)現(xiàn)更高的節(jié)能量，同時(shí)減少建筑能耗強(qiáng)度對補(bǔ)貼的影響。

4.2.3面積規(guī)模相關(guān)性分析

不同建筑面積的項(xiàng)目其平均節(jié)能率、年節(jié)省費(fèi)用、投資回收期和投資額如表5所示。可以看出：建筑面積在5萬～10萬m2之間的建筑投資回收期最短，平均投資額為336萬元，投資回收期約為3.2 a；1萬m2以下的建筑投資回收期最長，約為6.2 a。不同項(xiàng)目的單位面積投資與建筑面積的關(guān)系如圖8所示。建筑面積大的項(xiàng)目單位面積投資額相對穩(wěn)定，建筑面積小的項(xiàng)目單位面積投資額波動較大。因此，對于面積小于1萬m2的小規(guī)模建筑，由于建筑能耗基數(shù)小，絕對節(jié)能量也較小，更需要進(jìn)行有針對性的診斷分析后確定改造方案，同時(shí)也需要控制投資額。

表5 不同建筑面積項(xiàng)目的平均年節(jié)省費(fèi)用及投資回收期

圖8 各項(xiàng)目投資額與建筑面積

5 結(jié)論

1) 深圳市公共建筑節(jié)能改造重點(diǎn)城市建設(shè)項(xiàng)目卓有成效，75%的項(xiàng)目能實(shí)現(xiàn)賬單能耗下降，平均節(jié)能率為12%；約39%的項(xiàng)目的賬單能耗降低幅度達(dá)到或超出理論節(jié)能率。

2) 根據(jù)賬單能耗分析，約有25%的建筑能耗不減反增。影響因素包括入住率、使用強(qiáng)度、經(jīng)營情況、設(shè)備數(shù)量變化及節(jié)能措施運(yùn)行情況。對采用賬單節(jié)費(fèi)方法進(jìn)行效益分享的節(jié)能服務(wù)公司會帶來較大的不確定性風(fēng)險(xiǎn)。尤其是商業(yè)辦公建筑的商業(yè)經(jīng)營變化因素較多，從賬單上較難體現(xiàn)其節(jié)能效果。若使用賬單法則建議在合同階段細(xì)化約定及修正方法，或?qū)Ω脑斓南到y(tǒng)、部位設(shè)置單獨(dú)計(jì)量。

3) 從節(jié)能量測評結(jié)果來看，投資回收期最短的是商場建筑，平均投資回收期為2.8 a，其次是賓館酒店建筑，平均投資回收期為3.0 a。主要是因?yàn)檫@2類建筑的使用時(shí)間長，用能強(qiáng)度大，所以絕對節(jié)能量比較大。

4) 文化教育建筑由于使用時(shí)間短，能耗強(qiáng)度低，絕對節(jié)能量小，因此投資回收期偏長，尤其是學(xué)校類建筑。但同時(shí)，由于投資額不大，考慮補(bǔ)助后平均回收期在2 a以內(nèi)，具有較好的效益。

5) 補(bǔ)助政策對節(jié)能改造市場影響大，建議結(jié)合節(jié)能量綜合設(shè)計(jì)補(bǔ)助政策，以鼓勵改造項(xiàng)目進(jìn)行更全面的綜合改造，實(shí)現(xiàn)更高的節(jié)能量目標(biāo)，同時(shí)減少建筑能耗強(qiáng)度對補(bǔ)貼的影響。

由于不同建筑存在差異，用能設(shè)備、用能特點(diǎn)也不同，相同投資額、節(jié)能措施的不同項(xiàng)目其節(jié)能率、回收期差異也可以很大。既有建筑節(jié)能改造項(xiàng)目專業(yè)性很強(qiáng)，通過技術(shù)堆砌并不能保證節(jié)能改造的效果。因此在節(jié)能診斷的基礎(chǔ)上編制適合該建筑的節(jié)能改造方案才具有科學(xué)性、安全性和可操作性，才能保證節(jié)能改造預(yù)期的節(jié)能率。