浅谈建筑节能现状及改进

北京市建委和市发改委2008年01月公布了去年北京实施能源审计的部分北京市国家机关办公建筑和大型公共建筑平均电耗、水耗。其中进行审计的20个单位的国家机关办公建筑，每平方米建筑面积年平均耗电量为85.4度（年平均85.4kWh／m2），人均年耗电量为3072.5度（年平均3072.5kWh／人）。国家机关办公建筑和大型公共建筑年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%，每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5～2倍。
一方面，我国大型公共建筑能耗巨大，另一方面，我们也缺乏直接数据为决策的指定提供基础和参考。住房和城乡建设部建科[2008]114号文（2008-06-24）《关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知》实施，对于能耗监测系统作了具体规范。因此，必须建立大型公共建筑能耗监测平台，对全国重点城市重点建筑能耗进行实时监测，并通过能耗统计、能源审计、能效公示、用能定额和超定额加价等制度，促使国家机关办公建筑和大型公共建筑提高节能运行管理水平，为政府政策的制定和决策提供参考。
 
 
2 建筑节能工作的主要任务
 
2.1采暖能耗

我国绝大部分建筑采用集中供热采暖。其中城市热网供热面积已达1亿平米，其它为各种不同规模锅炉房集中供热。
 
 建筑采暖节能的途径依其综合节能效果排序分别为：
 
1）通过改善调节、计量收费与供热体制的改革，大幅度降低过度供热现象，使采暖能耗降低20％以上；
 
2）发挥我国大型城市热网作用，充分挖掘热电联产热源的能力，适当扩充热电联产热源容量，并利用散布于城区的燃气锅炉充当城市热网的调峰热源，这样把城市热网的供热范围提高到2亿平米，可使采暖热源能源消耗降低10％；
 
3）通过并入城市热网或“煤改气”，替换小型低效燃煤锅炉。这可使我国采暖能耗再降低3％～5％；
 
4）对部分保温极差的建筑（主要是80年代建筑）进行以更换外窗为主的节能改造，改善这类建筑的室内环境，并通过缩小这类建筑与保温建筑的差别，减少保温建筑过度供热现象。
 
2.2住宅建筑除采暖外的其它能耗

这里主要指炊事、生活热水、照明、家电、空调等用电用气。与美国等发达国家比，除炊事能耗外，我国城市住宅的其它能耗水平仅为发达国家的1/3～1/5。主要差别是生活热水、家电和空调。
目前我国居民人均生活热水耗能量不到美、日的1/5。其原因是不同的生活习惯和我们应用了大量的太阳能热水器。美、欧等发达国家家电能耗远高于我国的重要原因是大量应用衣服烘干机、洗碗机等高能耗设备。我国这类家电没有普及是我们目前住宅仍维持于低能耗的原因之一。如何通过正确的引导和政策的限制，尽可能抑制这类家用电器的使用，是实现我们建筑节能的重要任务。
 
2.3大型公共建筑节能
大型公共建筑指单体建筑规模超过2万平米，且采用中央空调的建筑。此类建筑照明、空调、和其它附属用电设备（风机、水泵、电梯等）的用电量可达60～100kWh/m2，是普通公共建筑用电量的3～8倍，因此是建筑节能的重点。

实现大型公建节能的主要途径为：

1）控制此类建筑的总量。包括严格限制既有建筑通过“改造”，升级为“大型公建”；严格限制新建建筑以各种名义盲目提高档次，成为高耗能建筑。

2）严格审查新建的各类公共建筑。控制建筑规模，限制采用大玻璃幕墙等高能耗方式，限制采用全空气的中央空调方式。

3）通过对用电量实行分项计量、公示、比对和定额管理，促进节能管理和节能运行。

4）提倡节约的运行模式，继续推行夏季空调温度不低于26℃的政策，并且要求无人时关闭空调，人走关灯，下班关机。通过行为节能，可以使综合能耗降低15％以上。

5）有针对性的推广一些实用的节能技术。这主要是采用变频水泵、变频风机；对需要全年空调降温的计算机设备室等空间采用“热管导热”降温排热技术；冷源的优化运行调节技术等。正确和适宜地应用这些节能技术，可以使大型公建能耗降低10％～20％。

2.4普通公共建筑节能
 
与发达国家相比或者与大型公建相比，此类建筑目前能耗很低，除了采暖能耗外，主要能耗是照明能耗，办公设备能耗，以及有些不适当的开水器的高能耗。限制盲目地把此类建筑通过加装中央空调、封死外窗等措施改造成高能耗的公共建筑，是这类建筑节能的关键。主要节能措施为：

1）大力提倡行为节能，要求随手关灯，下班关电脑，关空调。通过这些措施，可以使这类建筑的用电量降低15％以上；

2）更换节能用电设备。包括推广节能灯和节能灯具，推广节能开水器或对现有的开水器作节能改造，推广节能冰箱等用电设备。
 
 
 
3 建筑节能工作的思路

与工业生产过程能耗不同，建筑能耗不仅取决于建筑形式，用能设备及运行调控，更在很大程度上与建筑使用者的行为和其对室内环境状况的要求有关。实现建筑节能的目标很大程度上在于倡导与自然和谐的文化理念，坚持中华民族节俭的生活方式，抵制在室内环境控制上片面的“机械论”、盲目追求所谓“高舒适”的倾向。通过改善管理，杜绝“跑冒滴漏”；同时配合适当的技术改造和技术创新，使得在提供满足舒适健康要求的建筑室内环境的基础上，维持和进一步降低建筑运行能耗，不使建筑能耗成为节能减排工作的拖累。

抓建筑节能的目的是为了解决我国社会和经济发展过程中的能源瓶颈，减少环境压力，实现社会的可持续发展。目前建筑节能工作存在两种思路：一是从建筑能源消耗的具体数据入手，以实实在在降低建筑运行能源消耗量为基本追求目标；二是以采用了多少节能措施，应用了多少节能先进技术为目标。

以采用多少节能技术和措施作为导向的建筑节能思路，把建筑节能工作的重点放在围护结构保温，推广水源热泵、地源热泵等新技术，应用太阳能等可再生能源等方面。但没能对建筑用能的真实数据进行规划与考核，这样能够产生多少真实的节能效果呢？

目前我国几座“建筑节能”先进项目，采用的是世界上多项最先进的节能技术，依照欧美生活模式和建筑使用方式，其结果导致实际的建筑能耗远远高于我国的一般住宅；此外，我国几项采用水源热泵、地源热泵的住宅项目，采暖用电量约为35kWh/m2，折合发电煤耗13kg标煤/m2。但我国城市热网的热电联产系统实际的供热煤耗在10～12kg标煤/m2，相比之下，这些热泵项目并不具有节能的推广价值。

除了采用太阳能热水器解决生活热水供应外，目前在我国采用太阳能发电、采暖、制冷空调都属于高投入、低产出，除了在宣传上起作用外，对降低建筑能耗总量不会起到任何实质意义。
 
今年两会通过大型公建要在立项时作节能审查。然而由于立项时建筑方案尚未确定，不可能根据建筑与系统的实际设计方案核算能耗状况，根据能耗数据进行审查。结果节能审查就成为相互攀比采用了多少保温、热泵、太阳能等先进技术，而这些措施实际都不是大型公建节能的核心问题，而片面地追求这些技术，不仅可能导致投资增加，很可能最终造成实际能耗的增加。

为了解决我们能源和环境的瓶颈，我们必须以实际的能耗数据为导向，以真正降低能源消耗为目标，开展建筑节能工作，从行为、管理、技术全方位落实，才能真正完成建筑节能重大任务。
 
 
4 建筑节能工作的建议

 

 
1）大力推进供热计量调节与收费改革

目前建筑采暖节能的瓶颈是缺少计量收费与调节手段，因此建筑节能工作的重点和政府财政支持的主要方向不应该是围护结构保温，而应该是供热计量、调节和收费改革。集调节和计量于一体的“通断式计量调节”装置，已在吉林省大规模示范中获得成功。北京市可积极支持完善和推广这一系统，或者发展推广其它的有效解决采暖末端调节与计量的解决方案。同时这项工作还涉及收费制度的“暗补变明补”的改革和供热企业的改革。只有技术、体制、补贴机制等各方面彼此配套，全面实施，才能完成“热改”，从而依靠市场机制推动和实现大规模降低采暖能耗的目的。

2）建立基于用能数据的大型公共建筑的节能管理系统

大型公共建筑是建筑节能的又一重点。由于它的能耗高但总的建筑数量不多，因此完全可以建立全面的以能耗数据为中心的全过程管理体系，真正实现节能。

在新建项目立项时不必审查用了哪些节能技术，而可以由建设方对各分项建筑能耗作出承诺，审查其承诺数值是否低于同功能建筑的节能标准。此承诺数值就可以作为建筑设计方案的基本要求，也是要求设计投标方案详细论证的内容。论证的合理与否又可作为审查评比投标方案的主要审查内容之一。
在对详细设计的审查过程中，就可以根据设计进行详细模拟计算，得到具体的能源消耗量，审查其是否达到承诺的节能数值。这一过程在北京市建委和国务院机关事务管理局的支持下，已分别在北京奥运场馆建筑和国管局新建办公项目的节能审查中成功实施。

在竣工验收时可以具体测试各相关设备与子系统的性能，进而估算全年能耗，考察是否能达到承诺要求。这可以增添到项目验收标准内容中，作为验收的必备条件。

正常运行后要求对各分项用能情况实施全市（或分区县）集中的动态监测与管理。时刻观察其各项用能状况的变化，并不断与承诺（或签订的）用能标准进行比较，杜绝各种由于管理运行的疏忽造成的能耗增加。

对各相同功能的建筑进行运行分项能耗的横向比较，奖优罚劣，或根据承诺数值通过实际的用能数据实行定额管理。

建议政府建立统一的大型公建运行能耗管理中心，对全市1000座大型公建进行实时监控，可极大地促进我国大型公建的节能工作。

通过上述全过程管理的方式，对新建和既有大型公建实行全面的统一的集中管理，可以使这类建筑的能源消耗降低30％以上。

3）用科学发展观指导既有建筑节能改造

根据我国的实际情况，建议对既有建筑节能改造突出解决以下问题：

①增加或完善集中供热系统的调节与计量措施，改造部分保温不良的集中供热管网，改造低效的锅炉，通过全面的供热系统设施、管理与机制的改革，实现采暖节能降低30％的目标。
 
②建立大型公建的用能分项计量与实时统一监控系统。改造部分配电线路、安装分项电表，建立全市或分区县的采集与监控中心，实现大型公建用能的实时监测管理。在此基础上建立相应的管理与协调机制，并由此促进节能服务公司开展节能改造工作。这一措施可以使大型公建能耗降低20％以上。
 
 ③对各类公共建筑大范围更换节能灯和节能灯具，安装照明的节能控制器，电脑的节能控制器，开水器节电控制，及其它被实践证明是有实际节能效果的措施。
 
 
5 大型公建电能计量宜采用智能电力监控仪表
 
大型公共建筑电能计量宜采用电力仪表作为内部管理电表，不宜用收费电表。两者主要特点归纳如下。
 
 
 供电部门一般给用户实施一户一表的收费制度，即收费电表由供电部门统一安装。因此，收费电表除了要有技监局发放的计量器具许可证外，还需要当地省、市电力部门的许可才可安装使用。在大型公共建筑电能管理中，供电部门一般会在总进线处安装收费电表。
 
 电力仪表在用户安装收费电表的基础上，考虑内部电能计量与节能管理的需要安装，用于内部电能管理。因此用户可自主选择采购，但应注意制造商是否有电力仪表（电能部分）的计量许可证。电力仪表可以完成对各回路、各楼层或各功能区的分项电能数据的采集，通过后台电能管理系统完成对大型公共建筑的电能分项计量。
 
 
6 电力仪表在建筑能耗电能分项计量中的选型方案
 
 Acrel(安科瑞)公司研发的Acrel-5000建筑能耗分析管理系统，可以通过ACR网络电力仪表、谐波表、导轨式电能表，对商场、宾馆、学校、医院、银行、体育馆、政府机关等大型公建进行电能分项计量和能耗分析管理。
 
电力仪表，是针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大型公共建筑的电力监控与电能管理需求而设计的。它能高精度的测量所有常用的电力参数，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等，采用可视度高的LCD来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。电力仪表功能、型号繁多，价格也各不相同，电能计量方案也多种多样，因此，应合理选配，达到较佳的性价比。
 
 根据住房和城乡建设部114号文件，对大型公共建筑能耗数据实行分类、分项计量，对电能按动力用电、照明与插座用电、空调用电和特殊用电进行分项计量管理。因此，针对宿舍、商铺、病房等应计量到经济核算单元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352电表；
 
 DDS1352单相电表，用于单相电能计量，DIN35mm导轨安装，宽度为1个模数（即宽为18mm），一次最大接入单相电流30A，精度1.0级。优点是尺寸小，价格低，缺点是没有通讯功能，不能组网。
 
 DDSF1352单相电表，同样为DIN35mm导轨安装，宽度为4个模数，一次最大接入单相电流为80A，精度1.0级，具有峰、平、谷电能分时复费率计量功能，带RS485接口，Modbus协议或DL/T645规约，可组网。主要应用于对单相电能的计量，常用在配电箱内。DDS1352及DDSF1352单相电表外形及应用如图1所示：
 
 

针对用电设施按照明与插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量，对学校教室、医疗病房、宾馆客房按楼层或功能分区计量时，可选用DTSF1352或ACR120EL电表。
采用DTSF1352三相四线电表，用于三相电能计量，具有尖、峰、平、谷电能分时复费率计量功能，DIN35mm导轨安装，宽度为7个模数，可安装在照明箱或动力箱中，一次最大接入三相电流80A，80A以上可经电流互感器采集，精度0.5级，带RS485接口，Modbus协议或DL/T645规约，可组网。
 
 
 
采用ACR120EL多功能电表，该表为嵌入式安装，可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，规格为220/380V、5A，电流经互感器接入，精度0.5级，可测量电流、电压、功率、频率、功率因数、四象限电能等电参量，带Modbus通讯协议。
 
 一些重要场合需检测谐波的，可采用ACR230ELH多功能电表，针对进线回路或重要出线回路，采用ACR230ELH多功能电表，嵌入式安装在配电柜门板上，面框尺寸为96mm×96mm，除测量所有电参量外，还具有最大需量，2-31次电流、电压谐波分量、电压波峰系数、电流K系数、电话波形因子、电流电压不平衡度、正负零序分量分析等功能。ACR120EL，ACR230ELH多功能电表外形及其在低压配电柜中的实际应用如图3所示。
 
 
 

 
 
 
7 结束语
 
电力在日常生产生活中起到了越来越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。因此，大型公共建筑实行电能计量管理，可准确、及时了解各机电设备的能耗状况，从而发现可能存在的能耗漏洞，使节能改造对症展开，并使各种节能措施的实施效果得以客观的反映和评价及时发现纠正用电浪费现象，为建筑节能考核提供数据。