既有建筑节能改造技术及案例

既有建筑节能改造技术及案例同济大学中德工程学院潘毅群（博士、教授、博导）中国宁波，2012.07既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑能源管理现状既有建筑的节能潜力既有建筑节能改造流程既有建筑节能改造技术介绍围护结构节能照明系统节能采暖空调、热水系统节能其它机电系统节能可再生能源不同类型既有建筑的节能技术及案例酒店建筑节能技术及案例办公建筑节能技术及案例商业建筑节能技术及案例节能效果测量与验证（M&V）测量与验证方法既有建筑节能改造技术及案例既有建筑节能潜力和改造流程1既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑能源管理现状•自有自用楼宇：–企业：当能源费用占据企业成本中较大比例时才重视能源管理，一般采用最简单的“节约型”管理；当企业主业经营较好时就会忽视能源管理。如金融企业，其万元GDP的能耗基本就是消耗在建筑上，因此只要分母（产值）足够大，能耗成本比例就足够小。–高等学校：大学校园是一个小社会，囊括了居住建筑、公共建筑和工业建筑等所有建筑形态。没有哪位校长不重视能源管理，因为能源费支出占各大学支出中很大的份额。在校园的日常运营中将节约型管理发挥到了极致。尤其是对住校学生。因此，大学校园的能源管理“人性化”较差。–政府或事业单位：能源费在日常开支中一般占最大比重，因此相对比较重视。采用“节约型”管理会影响工作效率，因此比较容易接受ESCO方式的“设备更新”型管理。由于物业管理人员在单位中地位低下，难于有“优化管理”的积极性。个别领导对环境的不合理要求，以及财务“鞭打快牛”政策都是能源管理的障碍。既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑能源管理现状•出售型楼宇：公用设施（如电梯、空调等）一般不敢轻易采用“节约型”管理，怕引起小业主们的不满；但也很难取得业主们投资设备更新的共识。因此应采用“管理优化型”，特别重视能耗计量和收费制度。既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑能源管理现状•出租型楼宇：–能源费用按面积摊派给用户。因此此类建筑最没有节能的积极性。–在房地产出租市场竞争的形势下才有可能重视能源管理。但这样一来往往会降低服务质量。–首先需要有节能管理的标准法规出台；其次是要建立业主和管理者的节能责任制，并实行超定额的加价收费制度。既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑能源管理现状建筑能源管理普遍存在的问题：（1）对管理对象能耗现状不了解（2）设计先天不足（3）缺乏科学的能耗指标和评价标准既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑能源管理现状•缺乏对单位面积或人均能耗量量化的概念•缺乏对各设备系统（例如空调、照明、动力）分项能耗量的量化•多数BA系统能源管理功能薄弱•BA系统的控制功能不起作用•房地产市场的不稳定，导致某些公共建筑在使用上的复杂性（1）对管理对象能耗现状不了解既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑能源管理现状（2）设计先天不足•粗略估算负荷，设备选型偏大。•注重外表，“面子工程”。•专业之间缺乏协调。•建筑师/业主主宰。•一般建筑很难做到精心设计，建成后的建筑也没有经过精心调试。•对管理的需求考虑不够。既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑能源管理现状（2）缺乏科学的能耗指标和评价标准•公共建筑是提供服务的设施，用单一的能耗限额指标（EUI，energyuseindex）即单位建筑面积一年的能耗量，并不能客观反映出服务质量的高低。•万元GDP能耗对工业能耗评价有效。•对某些新技术（如蓄冰空调）评价的尴尬。既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑的节能潜力不同类型建筑能耗组成酒店建筑办公建筑商业建筑根据相关文献分析，不同类型既有建筑的建筑能耗组成中，空调能耗最大，照明能耗也相当可观，空调和照明节能潜力较大。既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑的节能潜力•参考国内对既有建筑的能源审计，既有公共建筑普遍存在30%以上的节能潜力。•由于国家《公共建筑节能设计标准》2005年才颁布，而目前多数公共建筑具有10年左右的建设历史，在当时建筑设计中存在着先天不足。•由于国家日益重视建筑节能，中国颁布了多项建筑节能政策，随着节能技术的迅猛发展，大量先进、成熟的建筑节能技术已可替代原有陈旧、低效、不合理的建筑设备。既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑节能改造流程节能诊断节能改造方案设计合同谈判及签署项目投融资采购、施工、调试培训及运行维护效益监测及分享•对既有建筑进行能源审计，分析用能情况，测量重要设备的效率及运行状况，找出节能潜力•提出和设计提高能源利用效率、较低能耗成本的方案•协商既有建筑改造工程实施及验收方式、效益分享方式、节能量监测方式等•签署服务合同•向客户投资或提供融资服务•资金来源有自有资金、银行贷款或其它渠道•原材料和设备采购，以及施工、安装和调试工作•为客户培训设备运行人员•设备和系统的保养和维护•共同检测和确认节能效果•根据双方实际监测的数据，按照合同中约定可分享节能改造的效益既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑节能改造流程•以上既有建筑节能改造流程中，第3、4、7阶段工作内容是合同能源管理（EMC）重要的组成部分。•合同能源管理（EMC）是一种以减少的能源费用来支付节能项目全部投资的节能投资方式：–这种节能投资方式允许客户使用未来的节能收益实施节能项目，客户与节能服务公司之间签订节能服务合同；–这种机制有助于推动技术上可行、经济上合理的节能项目的实施。既有建筑节能潜力和改造流程既有建筑节能改造流程合同能源管理风险性技术风险财务风险运行管理风险节能效果风险商业性双方签订以契约为基础的交易条件用能状况诊断能耗基准确定节能措施方案节能目标量化测量和验证办法节能效益分享模式技术研发商产品制造供应商节能工程公司银行信贷机构金融担保公司保险责任公司整合性耗能单位：不花钱进行节能改造，能源效率提高，能源费用降低;节能服务公司：提供节能服务，获得项目收益,持续发展壮大社会效益：节能降耗，减少污染，低碳经济，低碳生活，绿色环保……多赢性选择性节能效益分享型节能量保证型能源费用托管型既有建筑节能改造技术及案例既有建筑节能改造技术介绍2既有建筑节能改造技术介绍既有建筑节能改造技术既有建筑节能改造技术包括：（1）围护结构节能，墙体/屋面保温隔热、窗户/幕墙隔热、外遮阳等；（2）照明系统节能，高效照明灯具、电子镇流器、LED等、智能照明控制；（3）采暖空调、热水系统节能，热回收、高效空调系统、变频技术、冷却塔免费供冷等；（4）其它机电系统节能，能源管理系统、电梯、灶具节能等；（5）可再生能源，太阳能热水系统。既有建筑节能改造技术介绍（1）围护结构节能围护结构负荷占空调总负荷的10～30%左右。在冬季，围护结构热损失是影响采暖能耗的重要因素。加强围护结构保温隔热，即可以减少采暖空调能耗，又可以提高建筑的舒适性。对于夏热冬冷地区，围护结构隔热是较重要的。既有建筑节能改造技术介绍（1）围护结构节能在建筑改造条件允许的情况下，对建筑围护结构进行保温隔热改造，措施有：（1）外墙和屋面增加保温材料，如EPS板、岩棉等。（2）屋面采用屋顶绿化措施，可降低室内温度2℃以上。（3）玻璃进行保温隔热改造，如单玻改成中空玻璃，玻璃采用镀膜或low-E玻璃等。（4）玻璃幕墙自然通风改造，如呼吸式玻璃幕墙等。（5）建筑外遮阳改造，如采用可调节外遮阳板、遮阳百叶等。既有建筑节能改造技术介绍（1）围护结构节能在建筑改造条件有限的情况下，围护结构节能改造措施有：（1）外窗或幕墙采用太阳隔热膜。紫外线吸收99.9%可见光透过红外线反射项目太阳隔热膜外遮阳系统传统窗帘建物外观色泽完全一致经风霜日晒，外遮阳系统易氧化腐蚀，影响建筑外观因个別窗帘开关，外观会杂乱不同隔热节能遮蔽系数最低可达0.2外遮阳系统隔热效果最佳无；仅遮光隔眩光有无无隔绝紫外线使內裝不易褪色99%阻隔紫外线部分阻隔部分阻隔使用年限正常使用下达25年以上5~10年3~5年遮光效果有有；但室內亮度降低有；但室內亮度降低工程造价低高高清理的容易性容易易积灰尘不易清理易积灰尘不易清理既有建筑节能改造技术介绍（1）围护结构节能（2）外墙和屋面采用隔热涂料。（3）建筑局部围护结构节能改造：1）建筑天窗通风、遮阳改造，如遮阳帘、遮阳板等，在不同季节可调节角度或开启；2）冷、热桥部位保温改造，此部位热损失较大；3）建筑大门节能改造，在大门处设置避风阁、更换旋转门、增加冷、热风幕，可解决建筑大堂在冬季偏冷的问题。既有建筑节能改造技术介绍（2）照明系统节能照明系统能耗占建筑总能耗的30%～40%左右。照明负荷也是空调负荷的重要组成部分，减少照明负荷，可影响空调系统选型。照明节能技术发展日新月异，LED照明有普及推广的趋势，而且照明与可再生能源技术结合，可产生更显著的节能效益。既有建筑节能改造技术介绍（2）照明系统节能荧光灯节能荧光灯的选用：办公室、机房、控制室、商店、餐厅、客房及卫生间的镜灯等宜用直管灯，装饰要求高的场所可用紧凑型荧光灯(下称CFL)应选用细管径灯：直管灯应选T8(直径26mm)或T5(16mm)型应选用三基色荧光粉制作的三基色荧光灯，不再用卤磷酸钙荧光粉灯管办公室、机房、控制室、餐厅、暗槽内灯，应选用4呎长灯管(T8-36W、T5-28W)，不用2呎长小灯管既有建筑节能改造技术介绍（2）照明系统节能整流器节能荧光灯可采用以下两种镇流器，其特点是：节能电感式：可靠、寿命长、谐波小电子式：能效更高、频闪小、噪音低、重量轻、可调光既有建筑节能改造技术介绍（2）照明系统节能LED照明LED光源与传统光源相比主要有以下特点：a.节能，普通白炽灯大约只有10%的能量转化成光能，LED灯绝大部分的能量都转化成了光能；b.使用寿命长，LED灯的使用寿命在50000小时左右；c.LED采用的是直流电，无频闪，光线柔和。品种功率(瓦特)寿命(小时)价格(元)年电费(元)LED筒灯3W5000080到1608节能筒灯9W100050到7032白炽灯25W5001元左右90既有建筑节能改造技术介绍（2）照明系统节能智能照明控制智能照明系统采用智能控制技术实现楼宇照明的定时控制、远程控制、光控、声控和灯光调节。照明系统的智能控制一方面避免长明灯，有助于照明系统的节能管理，另一方面智能照明系统的灯光调节技术可以根据不同功能的需求，自动实现各种场景模式，如会议模式、投影模式、演讲模式等，提高建筑照明的灯光效果。既有建筑节能改造技术介绍（3）采暖空调、热水系统节能采暖空调能耗一般占到建筑总能耗的40%以上。在采暖空调节能改造中，一些采暖空调系统可同时提供生活热水。采暖空调能耗中，一般制冷主机能耗最大，其次是风机、、水泵及冷却塔。采暖空调系统节能潜力最大，即可以通过技术进行节能，运行管理节能潜力也可观。既有建筑节能改造技术介绍（3）采暖空调、热水系统节能风冷热泵余热回收系统系统简单，操作维护方便，无冷却塔，无锅炉，无烟气，减少环境污染，节能效果明显，制冷同时可回收高达120%的热量，最高出水温度55度，综合COP可达到7-8。既有建筑节能改造技术介绍（3）采暖空调、热水系统节能带热回收冷冻机系统系统冷凝侧增加热回收冷凝器，从压缩机排除的高温、高压的制冷剂气体进入到热回收冷凝器中将热量释放给被预热的水，此项技术适用于同时需要冷量和热量的项目。既有建筑节能改造技术介绍（3）采暖空调、热水系统节能能源塔热泵系统能源塔，在夏季用作冷却塔，利用水蒸发冷却为热泵机组提供冷源；冬季用作热源塔，利用低温防冻溶液提取空气中的热能，从而为热泵机组提供热源。该设备冷热源合一，一塔三用(制冷、制热和生活热水)，既节能又环保。既有建筑节能改造技术介绍（3）采暖空调、热水系统节能一次泵变流量系统一次泵变流量系统中选择可变流量运行的冷水机组，当机组运行时，蒸发器的供回水温差基本恒定，蒸发侧流量按负荷侧流量的变化而变化，从而达到按需供应，并使得降低水泵在部分负荷时的供水量成为可能，最终降低系统运行能耗。P2000Rton@950m3/h3800m3/h3800m3/hFlowmeterOnOnOnDH485/DH+BCUChillerPlantWorkstationBM