重庆市某办公建筑节能改造方案与节能量分析

中机中联工程有限公司 徐 欣☆ 雒秦光 杨文杰 艾为学

摘要：以重庆市某办公建筑为例，计算了分项能耗值，通过对照明系统、空调系统、动力系统及其他系统的节能诊断，设计了节能改造方案，并计算了节能量。通过计算得出，该项目的改造节能率为２１．４５％。经济性分析结果表明，静态投资回收期为６．２８ａ，考虑政府补贴后，投资回收期为３．３ａ。测试结果表明，节能膜＋节能外窗的改造方式节能效果显著，并且施工影响较小。

关键词： 办公建筑 节能改造 围护结构 节能量 测试 节能膜

０ 引言

１ 项目概况

该项目位于重庆市九龙坡区渝州路，办公楼分为 Ａ，Ｂ２栋，建筑基本信息如表１所示。

建筑能源消耗以电力为主，其他能耗还包括职工餐厅用天然气、生活用水等。其中电力能耗主要用于空调设备、照明设备、动力设备、室内用能设备等，天然气与生活用水均来自市政管 。办公大楼２０１４—２０１５年逐月的能耗数据如图１，２所示。

从图１可以看出，Ａ，Ｂ栋２０１４—２０１５年逐月电耗的变化趋势基本一致，夏季空调系统用电量较大，建筑用电高峰出现在８月，Ａ 栋耗电量约为２５万ｋＷ·ｈ，Ｂ栋耗电量约为１５万ｋＷ·ｈ。而在过渡季节，由于空调系统停用，Ａ 栋耗电量约为１１万ｋＷ·ｈ，Ｂ栋耗电 量 约 为７．５万 ｋＷ·ｈ。Ａ 栋 用电峰谷比为２．３，Ｂ栋为２．０，Ａ 栋用电峰谷比高于Ｂ栋。这是由于 Ｂ 栋空调系统为分体式房间空调器，而 Ａ 栋空调系统为多联机系统，导致夏季空调系统用电更集中。

天然气主要指职工食堂耗气，从图２可以看出，除春节放假期间外，分布较为均匀，每月波动不大。将天然气转化为标准电，换算结果如表２所示。

　从表２可以看出，由 于 建 造 年 代 久 远，Ｂ 栋 的单位面积能耗远高于 Ａ 栋。由于该项目用能系统的多样性，不具备分项计量装置安装条件，无法对各子系统 的 详 细 用 能 进 行 分 析。因 此，依 据 Ａ，Ｂ栋大楼２０１４—２０１５年能源消费账单数据，剥离核算空调系统、照明系统、电梯设备、办公设备、灶具等能耗值，结果如表３，４所示。

从表３可以看出，Ａ 栋照明系统的能耗最高，占到了２５．５１％。其 次 为 空 调 系 统、电 梯、办 公 设备。由于职工餐厅全年供餐，使得特殊用能设备中的灶具能耗占了１３．３２％。从表４可以看出，Ｂ 栋的空调系统能耗最高，占３２．７４％。其 次 为 照 明 系 统、办 公 设 备、电 梯。从分项能耗的 组 成 可 以 看 出，Ａ，Ｂ 栋 节 能 改 造 均应重点从照明系统、电梯系统、办公设备等方面入手。对于 Ｂ 栋 空 调 系 统，由 于 围 护 结 构 传 热 系 数较高，房间空调器能效比低下，因此，该栋大楼空调系统及围护结构的改造更为迫切，而 Ａ 栋 还 应 关注灶具系统的改造。

２ 节能诊断与改造方案

通过核查建筑环境性能、围护结构性 能、建 筑用能设备性能，结合项目的实际情况，为使施工对现场工作人员的办公影响最小化，本次改造的主要路线如图３所示。

２．１ 围护结构改造

通过查阅建筑的施工图设计文件，Ａ栋设计时考虑了节能方面的要求，执行的是重庆市 ＤＢＪ５０－０５２—２００６《公共建筑节能设计标准》［３］，而建造于２０世纪８０年代的Ｂ栋，当时的相关标准未对围护结构作任何节能方面的约束，建成后的围护结构传热系数较高，这也导致了较高的空调负荷。通过现场的实际调研，Ｂ栋老旧外窗大部分仍采用单层普通透明玻璃，不仅无法满足建筑节能的要求，而且由于使用多年，许多窗户已经损坏，无法正常使用。

本次围护结构改造主要针对 Ｂ栋的西向外窗。

外窗节能改造的途径主要有２种方式：安装节能外窗和贴节能膜。为减少施工对正常办公的影响，本次改造采用原有外窗贴节能膜并在里面安装节能外窗的方式。其中，节能膜选用高透光高隔热膜，参数为：可见光透射比６０％，紫外线阻隔率９９％，太阳能总阻隔率５０％。节能外窗选用断桥式铝合金＋双层Ｌｏｗ－Ｅ中空玻璃，参数为：传热系数为１．８５ Ｗ／（ｍ２·Ｋ），遮阳系数为０．５８。

２．２ 空调系统改造

Ａ栋采用的是多联机集中空调系统，目前，多联机系统的节能改造主要途径有：室外机雾化喷淋［４］和安装多联机智能控制系统。根据现场实际调研结果，由于室外机安装位置的限制，加装进水装置和喷雾装置存在较大难度。因此，多联机系统主要通过安装集控器，开发多联机集中智能管理系统，通过设置定时开关机和进行室内温度限制，避免浪费能源。Ｂ栋部分房间空调器采购年代久远，能效低下，空调能耗较高。对该部分老旧房间空调器，通过更换能效比更高的空调，以达到节能目的。

２．３ 照明系统改造

参考 ＧＢ／Ｔ５７００—２００８《照明测量方式法》［５］，对主要功能房间的照度进行测试并统计房间的照明功率密度，结果如表５所示。

对照 ＧＢ５００３４—２０１３《建筑照明设计标准》［６］中办公建筑各房间的照明功能密度要求，可以看出办公大楼整体照度基本满足要求，部分办公区域照度偏高，照明功率密度偏高。由于采用了 大 量 Ｔ８和 Ｔ５直管荧 光 灯，光 效 不 高，照 明 能 耗 较 高。因此，本次改造在照明舒适度不变的前提下，将办公大楼内照明设备替换为更高效的 ＬＥＤ 灯具，以达到大幅降低照明能耗目的的同时，有效提升照明环境效率。

２．４ 电梯设备

办公大楼人员流动量大，电梯使用非 常 频 繁，耗能较 大，电梯用电约占整个建筑用电的 １５％。办公大楼目前运行的电梯均采用电阻消耗电容中储存电能的方法来防止电容过电压，但是电阻耗能不仅降低了系统的效率，电阻产生的热量还大大增加了电梯机房的空调能耗。

本次 电 梯 系 统 的 改 造 主 要 考 虑 安 装ＰＲＯＳＰＥＣＴ 电梯能源回馈装置［７］，通过将电容 中储存的电能回送给交流电 ，供周边其他用电设备使用，电梯能耗大大降低。此外，机房温度的下降，还可以减少机房空调的耗电量。

２．５ 厨房灶具

办公大楼职工食堂现有的天然气灶具均为普通灶芯，燃烧效率低下，与高效节能灶芯热效率存在较大的差距，导致天然气耗量较高。因此，通过安装节能灶芯，可以有效提高灶具的燃烧效率，以达到节气的目的。

２．６ 其他改造措施

受电能表安装和点位分布的影响，办公大楼现有计量数据无法满足分类、分项统计的要求，管理人员不能掌握准确的分项能耗数据，无法对能耗进行精细化管理和能耗趋势把控。因此，在大楼进行节能改造时，应建立建筑的能源监测平台，掌握办公大楼分项能耗的实际情况。

建筑办公区域插座设备用电占比很大，办公区域存在插座设备通宵待机和开机的能源浪费情况。因此，改造时对计算机、打印机等办公用电设备安装节能插座，下班后自动停机断电，减少待机损失。

３ 节能量分析

３．１ 围护结构改造节能量测试

根据《重庆市公共建筑节能改造节能量核定办法》［８］的规定，采用建筑玻璃贴膜的改造技术时，其节能效果应综合考虑室内照明和空调负荷的变化，并进行综合测试。为了对比测试围护结构改造的实际节能量，通过在不同楼层同一位置房间设置空白组、节能膜组、节能膜＋节能外窗组，在房间空调器型号相同的情况下，利用相关仪器对实际节能量进行了测试计算。

节能膜及节能外窗主要是通过降低空调围护结构负荷达到降低能耗的目的。因此本次测试分为２个部分：１）７月２９—３０日，在无人员负荷情况下空调温度设置为２４℃，采用封闭式测试，消除人为干扰因素；２）７月３１日—８月３１日为正常工作状态，空调温度设置为２４℃。结果如表６和图４所示。

　从表６可以看出，在无人员负荷的情况下，采用节能膜的房间围护结构负荷减 了３4．６％，采用节能膜和节能外窗的房间围护结构负荷下降了３８．５％。从图４可以看出，考虑人员变化时，节能膜房间比空白房间节能４６．１％，节 能 膜＋节 能 外窗房间比空白房间节能６０．０％。由于围护结构改造主要是降低围护结构负荷，忽略朝向及楼层的影响，通过测试可以得到本次改造节能膜＋节能外窗的改造形式最终可降低围护结构负荷约３８．５％。

３．２ 整体节能量分析

利用空调负荷计算软件对Ｂ栋的设计空调负荷进行计算，得到Ｂ栋围护结构负荷占空调总负荷的５０．９％。通 过 本 次 节 能 改 造 可 降 低 空 调 负 荷 约１９．６％。因此，通过缩短空调运行时间、减少空调负荷的和提高空调能效比，计算得到 Ｂ栋分体空调的节能量为７００４７．５ｋＷ·ｈ／ａ。对于其他改造措施，按照《重庆市公共建筑节能改造节能量核定办法》中的规定计算其节能量，结果如表７，８所示。

从 表 ７，８ 可 以 看 出，Ａ 栋的综合节能率为２０．２０％。对于 Ｂ 栋，由 于 对 其 围 护 结 构、空 调 系统进行 了 改 造，使 得 其 节 能 率 高 于 Ａ 栋，达 到 了２３．４８％。办 公 大 楼 节 能 率 可 达 ２１．４５％。根 据２０１４—２０１５ 年 的 基 准 能 耗 值，可 实 现 节 气２５０１１．１ｍ３／ａ，节电５９９９６２ｋＷ·ｈ／ａ，折算为标准电，每年可节 省６８３２４９ｋＷ·ｈ／ａ，实 现 二 氧 化碳减排６８１．２ｔ／ａ。经 测 试，改造后主要功能房间的温湿度、照度均达到设计要求，没有造成使用舒适度方面的影响。

４ 经济性分析

按 照 目 前 天 然 气 价 格 ２．０４ 元／ｍ３、电 价０．７８１４元／（ｋＷ ·ｈ）计 算，改 造 后 节 能 收 益 达５１．９８万元／ａ。该项 目 改 造 总 投 资 为３２６．４万 元，静态投资回 收 期 约 为６．２８ａ，考 虑 相 关 的 节 能 补贴［９］后，投资回收期约为３．３ａ。对各改造子系统的经济性进行分析，结果如表９所示。

从表９可以看出，在单项改造措施中灶具及照明系统改造的静态投资回收期小于５ａ，而空调系统、电梯及办公插座的静态投资回收期均超过１０ａ。

５ 结论与思考

１）通过上 述 分 析，结合一年多的实际运行情况，照明 系 统、空 调 系 统、围 护 结 构、电 梯 设 备、灶具、办公插座等系统改造运行正常。通过对比改造后的实际能耗账单，办公大楼电耗下降约１５％，天然气耗量下 降 约１０％。实际节能量小于预期，其原因在于：

① ２０１７年 员 工 人 数 增 加 了１５％以 上；

② 根据中国天气 的数据显示，２０１７年７—８月重庆市室外平均气温较常年偏高１．４℃以上，夏季空调能耗较大；

③ 员工食堂的用餐方式由自助餐改变为自助餐＋点餐的形式，导致灶具的使用时间大大增加，使得天然气节气量小于预期。

２）静态投资 回 收 期 为６．２８ａ，而 在 考 虑 了 政府补贴后，投资回收期为３．３ａ，经济效益显著。

３）涉及到外窗的改造，改造前外窗不仅无法满足建筑节能的要求，而且部分无法正常使用。而通过节能膜＋节能外窗的改造方式不仅减少空调能耗，也延续了外窗的使用寿命。这种复合的改造措施，也将施工的影响降为最低，实际节能量测试也表明节能效果显著，值得在既有建筑的围护结构改造中推广。

参考文献：

［１］ 廖会志，戴博，杨修明，等．重庆市某机关办公建筑节能改造分析［Ｊ］．建筑节能，２０１５，４３（１）：９８－１０１

［２］ 董孟能，何丹，廖 袖 锋．重庆市某既有国家机关办公建筑节能改造措施及实效 ［Ｊ］．暖 通 空 调，２０１４，４４（８）：６５－６９

［３］ 重庆市建设技 术 发 展 中 心．公共建筑节能设计标准：ＤＢＪ５０－０５２—２００６［Ｓ］．重 庆：重 庆 市 城 乡 建 设 委 员会，２００６：７－１０

［４］ 刘静，卢振，罗 春 燕．多联机室外机雾化喷淋技术节能实测研究［Ｊ］．建筑节能，２０１５，４３（１２）：８７－９０

［５］ 中国国家标准化管理委员会．照 明 测 量 方 法：ＧＢ／Ｔ５７００—２００８［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２００８：５－８

［６］ 中国建筑科学研究院．建筑照明设计标准：ＧＢ５００３４—２０１３［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１３：１９－２０

［７］ 张少煌．浅谈能量回馈装置在电梯中的应用［Ｊ］．质量技术监督研究，２０１８，５９（５）：２９－３２

［８］ 重庆大学．重庆市公共建筑节能改造节能量核定办法［Ｒ］，２０１４：１１－１２

［９］ 重庆大学．重庆市公共建筑节能改造示范项目和资金管理办法［Ｒ］，２０１６：１－６