張維聰

（廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

0 引言

改革開(kāi)放以來(lái)，中山市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)上的騰飛。伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展，市內(nèi)公共建筑面積也在不斷地?cái)U(kuò)大。根據(jù)中山市統(tǒng)計(jì)局公布的2020 年中山市統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)顯示，2011 年～2019 年中山各鎮(zhèn)街建筑業(yè)企業(yè)房屋建筑施工累計(jì)開(kāi)工面積已達(dá)2250.20 萬(wàn)m2，公共建筑的節(jié)能潛力隨著公共建筑面積的擴(kuò)張而增加。公共建筑在使用期內(nèi)，將消耗大量的能源，用于采暖、空調(diào)、制冷、熱水供應(yīng)、照明、通風(fēng)等，目前建筑能耗已占全社會(huì)終端能耗的27.5%[1]。建筑能耗已經(jīng)成為與交通、工業(yè)并列的三大能耗之一，也是我國(guó)節(jié)能潛力最大的行業(yè)[2]。公共建筑能源審計(jì)可以為建筑節(jié)能改造指明方向[3]，公共建筑通過(guò)能源審計(jì)并進(jìn)行節(jié)能改造可以減少公共財(cái)政開(kāi)支，推動(dòng)新產(chǎn)品、新技術(shù)的推廣應(yīng)用，通過(guò)率先垂范起到示范作用，推動(dòng)社會(huì)節(jié)能工作的深入開(kāi)展[4,5]。

1 建筑用能概況

1.1 能源審計(jì)方法及公共建筑用能基本情況

能源審計(jì)主要步驟為：

⑴通過(guò)與建筑用能管理人員交流，了解用能建筑的基本信息及管理制度；

⑵搜集各建筑記錄的水、電、氣（煤）臺(tái)賬以及對(duì)應(yīng)能源賬單；

⑶通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察以及相關(guān)測(cè)試，了解建筑內(nèi)部各用能設(shè)備的運(yùn)行情況；

⑷通過(guò)對(duì)能源審計(jì)成果分析，發(fā)現(xiàn)建筑存在的節(jié)能潛力，并針對(duì)其用能特點(diǎn)提出相關(guān)節(jié)能改造建議。

本次對(duì)中山市13 棟公共建筑開(kāi)展能源審計(jì)工作，建筑類(lèi)型涵蓋賓館飯店建筑、商場(chǎng)建筑、辦公建筑、醫(yī)療衛(wèi)生建筑以及科研教育建筑。13 棟公共建筑提供了2018 年和2019 年的用能數(shù)據(jù)，取建筑這2 年能耗平均值并匯總?cè)绫?。

1.2 建筑各分項(xiàng)用電情況

由表1 數(shù)據(jù)可知，公共建筑電耗占總能耗比超過(guò)80%，對(duì)建筑用電系統(tǒng)實(shí)施改造可獲得可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)將這13 棟建筑的照明與動(dòng)力用電分項(xiàng)、空調(diào)系統(tǒng)用電分項(xiàng)以及插座與其他用電分項(xiàng)的用電量占比匯總?cè)鐖D1 所示。

由圖1 數(shù)據(jù)可知，這13 棟公共建筑插座與其他用電系統(tǒng)的用電量占總用電量的比例最高，約在40%～65%之間，空調(diào)系統(tǒng)用電量占總用電量的比例次之，約在20%～35%之間，照明與動(dòng)力系統(tǒng)用電量占總用電量的比例最小，約在15%～30%之間。

2 公共建筑節(jié)能潛力分析

2.1 空調(diào)系統(tǒng)改造建議及其經(jīng)濟(jì)效益分析

對(duì)13 棟公共建筑的用能分項(xiàng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)其空調(diào)系統(tǒng)用電量占總用電量的比例約在20%～35%之間，說(shuō)明空調(diào)系統(tǒng)具有較大節(jié)能潛力。

以下是這13 棟建筑空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行情況的問(wèn)題匯總：

⑴某些建筑的空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的冷凍水及冷卻水的供回水溫差較低，存在“大流量小溫差”高耗能運(yùn)行情況。

表1 能源審計(jì)對(duì)象的能源消耗指標(biāo)及用電量占總能耗比例

圖1 中山市13 棟建筑各分項(xiàng)用電量占比

⑵部分建筑空調(diào)系統(tǒng)的水泵處于工頻運(yùn)行狀態(tài)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變頻，也不能集中控制；

⑶部分建筑的分體式空調(diào)在無(wú)人區(qū)域或非工作時(shí)間運(yùn)行；

進(jìn)入21世紀(jì)，高效率、低成本和非專(zhuān)家可操作成為新時(shí)代CCOS技術(shù)的發(fā)展方向。應(yīng)用CCOS技術(shù)，美國(guó)Tinsley實(shí)驗(yàn)室在2006年僅耗時(shí)3個(gè)多月(比預(yù)期計(jì)劃提前41天)就完成了對(duì)JWST主鏡的一塊子鏡的研磨，面型精度由PV 250.57 μm、RMS49.10 μm收斂到PV 22.4 μm、RMS 1.46 μm 。

⑷部分建筑仍在使用能效低于3.0 的分體空調(diào)。

針對(duì)以上情況可提出對(duì)應(yīng)節(jié)能建議：

⑴通過(guò)增加一系列溫度、壓力、能量傳感器，利用原有電動(dòng)閥、變頻器等建立一套空調(diào)機(jī)房自控系統(tǒng)綜合管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)所有水泵按需變頻，主機(jī)設(shè)備根據(jù)負(fù)荷需求自動(dòng)加減載等功能[6]，降低整個(gè)集中式空調(diào)系統(tǒng)的能耗；

⑵根據(jù)各建筑空調(diào)使用情況，安裝分體空調(diào)智能化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分體空調(diào)設(shè)備集中節(jié)能控制，減少無(wú)人時(shí)段空調(diào)開(kāi)啟時(shí)間，節(jié)約電量；

⑶根據(jù)各建筑空調(diào)使用情況，淘汰能效低于3.0 的分體空調(diào)，更新為能效等級(jí)2 級(jí)以上的分體空調(diào)。在更換時(shí)，應(yīng)根據(jù)室內(nèi)熱負(fù)荷選擇適宜的空調(diào)設(shè)備，避免能源浪費(fèi)。

通對(duì)各建筑空調(diào)設(shè)備運(yùn)行情況以及施工難度等情況進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)其中有9 棟建筑適合實(shí)施空調(diào)系統(tǒng)改造，預(yù)計(jì)實(shí)施節(jié)能改造后每個(gè)建筑將獲得的節(jié)電量以及收益如表2 所示。

由表2 數(shù)據(jù)可知，如果對(duì)以上建筑開(kāi)展空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，按正常的方法進(jìn)行維護(hù)以及使用，每年將節(jié)約181.37 萬(wàn)kWh 用電量，減少二氧化碳排放量55.72t，減少碳排放量14.93t，折合電費(fèi)127.78 萬(wàn)元，預(yù)計(jì)總投資1512.85 萬(wàn)元，平均資金回收周期9.4 年?？梢?jiàn)，開(kāi)展公共建筑空調(diào)系統(tǒng)改造節(jié)能效果好，但由于前期投入多，回收周期較長(zhǎng)，實(shí)際實(shí)施難度較高。希望有關(guān)部門(mén)可以積極倡導(dǎo)公共建筑開(kāi)展空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造。

2.2 照明、動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能改造建議及其經(jīng)濟(jì)效益分析

對(duì)13 棟公共建筑的用能分項(xiàng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其照明、動(dòng)力系統(tǒng)用電占總用電量的比例約在15%～30%之間，同樣也具有良好節(jié)能潛力。

⑴平均每棟建筑有約25%燈具為非節(jié)能型燈具，建筑內(nèi)存在室內(nèi)光環(huán)境較差的情況；

⑵部分建筑中有部分燈具在休息期間或在無(wú)人區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟；

表2 空調(diào)系統(tǒng)改造后預(yù)期節(jié)電量與收益

⑶部分建筑內(nèi)所使用的電梯未安裝電梯動(dòng)能回饋裝置，高層建筑電梯頻繁使用將消耗巨大電能；

⑷部分建筑正在使用國(guó)家明令淘汰水泵電機(jī)等設(shè)備。

根據(jù)以上情況可提出對(duì)應(yīng)節(jié)能建議：

⑴將建筑中的非節(jié)能型燈具一對(duì)一替換為L(zhǎng)ED 燈具，其光效為熒光燈的1.05～1.2 倍[7]，壽命為熒光燈的12 倍[8]，可在降低燈具能耗同時(shí)提升室內(nèi)光效；

⑵根據(jù)建筑實(shí)際情況安裝燈具智能控制系統(tǒng)，在滿(mǎn)足照度要求情況下，控制燈具的開(kāi)啟數(shù)量，該系統(tǒng)可依實(shí)際使用情況的時(shí)間性、規(guī)律性，實(shí)行自動(dòng)化分時(shí)控制；

⑶根據(jù)建筑實(shí)際情況安裝電梯能量回收裝置，可以將電梯下行時(shí)的動(dòng)能儲(chǔ)存為電能，節(jié)約用電量；

⑷根據(jù)實(shí)建筑際情況更換淘汰電機(jī)等用能設(shè)備。

通過(guò)對(duì)每個(gè)建筑燈具、電梯、水泵電機(jī)等動(dòng)力設(shè)備的數(shù)量、運(yùn)行情況、安裝位置以及施工難度等情況進(jìn)行了考察分析，預(yù)計(jì)實(shí)施節(jié)能改造后每個(gè)建筑將獲得的節(jié)電量以及收益如表3 所示。

由表3 數(shù)據(jù)可知，如果對(duì)以上建筑開(kāi)展照明、電梯、水泵電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，并按正常的維護(hù)以及使用，每年將節(jié)約299.44 萬(wàn)kWh 用電量，減少二氧化碳排放量92.0t，減少碳排放量24.66t，折合電費(fèi)221.96 萬(wàn)元，預(yù)計(jì)總投資1036.3 萬(wàn)元，平均資金回收周期約為4.5 年。可見(jiàn)，對(duì)公共建筑的照明、電梯、水泵電機(jī)等設(shè)備開(kāi)展節(jié)能改造工作，具有顯著的節(jié)能效果。其較短的資金回收周期，適合廣泛推廣應(yīng)用。

2.3 節(jié)水改造及其經(jīng)濟(jì)效益分析

表3 照明、動(dòng)力系統(tǒng)改造后預(yù)期節(jié)電量與收益

對(duì)13 棟公共建筑的用水情況、用水器具使用現(xiàn)狀的了解，發(fā)現(xiàn)其節(jié)水器具配備率均不足100%，其節(jié)水器的具體配備率見(jiàn)表4。針對(duì)以上情況，建議將所有非節(jié)水用水器具一對(duì)一替換更換為節(jié)水型用水器具，節(jié)水器具相較于非節(jié)水型器具可以節(jié)約20%左右的用水量。預(yù)計(jì)實(shí)施節(jié)水改造后每個(gè)建筑將獲得的節(jié)水量以及收益如表4 所示。

由表4 數(shù)據(jù)可知，如果對(duì)這13 棟公共建筑開(kāi)展節(jié)水改造，并按正常的維護(hù)以及使用，每年將可以節(jié)約共4.47 萬(wàn)t 用水量，折合水費(fèi)16.09 萬(wàn)元，預(yù)計(jì)總投資100 萬(wàn)元，平均資金回收周期約6.1 年?？梢?jiàn)，節(jié)水改造前期投入少，改造資金回收周期適中，適合大范圍推廣。

表4 用水器具改造后預(yù)期節(jié)水量與收益

2.4 其他節(jié)能建議

通過(guò)對(duì)這13 棟公共建筑的能源體系核查，結(jié)合各類(lèi)建筑的用能情況，節(jié)能工作還可以從下幾方面開(kāi)展：

⑴設(shè)立能源管理機(jī)構(gòu)。設(shè)立節(jié)能管理專(zhuān)員崗位，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)能源統(tǒng)計(jì)管理工作，逐步形成運(yùn)轉(zhuǎn)順暢、執(zhí)行有力、監(jiān)管有效的節(jié)能減排組織管理體制和工作運(yùn)行機(jī)制。

⑵節(jié)能減排宣傳。定期開(kāi)展節(jié)能減排主題宣傳工作，增強(qiáng)用能人員的節(jié)能意識(shí)。倡導(dǎo)建筑用能人員按照制定的各項(xiàng)節(jié)能制度要求，合理使用能源。

⑶建設(shè)能源管理系統(tǒng)。通過(guò)能源管理系統(tǒng)的建設(shè)，完善分區(qū)及分項(xiàng)能耗監(jiān)測(cè)與計(jì)量統(tǒng)計(jì)，完善分區(qū)及分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)臺(tái)賬，實(shí)現(xiàn)該建筑能源消耗狀況的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)以及能耗數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)，加快推進(jìn)該建筑的能源資源精細(xì)化管理工作。

⑷熱水系統(tǒng)電氣化改造。對(duì)于仍在使用燃?xì)庾鳛闊嵩垂?yīng)熱水的建筑，可以改用空氣能熱水器或太陽(yáng)熱水器進(jìn)行熱水的供應(yīng)，將大幅提升能源利用效率，節(jié)約用能。

⑸外窗節(jié)能化改造。建造年代較久的建筑可以將普通玻璃更換low-e 玻璃，在保持較高可見(jiàn)光通過(guò)率同時(shí)，使熱量最少地進(jìn)入室內(nèi)[9]，以此降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，節(jié)約用電量。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)中山市13 棟公共建筑開(kāi)展能源審計(jì)工作，分析其用能現(xiàn)狀并對(duì)其節(jié)能潛力進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估結(jié)果表明：若對(duì)以上建筑開(kāi)展空調(diào)系統(tǒng)、照明與動(dòng)力系統(tǒng)、用水器具的節(jié)能改造，分別可節(jié)約181.37 萬(wàn)kWh、299.44 萬(wàn)kWh 用電量以及4.47 萬(wàn)t 用水量，節(jié)約各項(xiàng)用能費(fèi)用共約365.83 萬(wàn)元，減少二氧化碳排放量147.72t，減少碳排放量39.59t?？梢?jiàn)中山市公共建筑中蘊(yùn)含著巨大節(jié)能潛力。希望有關(guān)部門(mén)可以重視公共建筑能源審計(jì)工作與節(jié)能改造工作，充分挖掘建筑節(jié)能潛力，努力實(shí)現(xiàn)節(jié)能型社會(huì)的建設(shè)。