南昌既有建筑节能改造技术经济分析

王永祥，谢 丽

(华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013)

目前，我国既有的400亿平方米建筑中，95%以上是高能耗建筑[1]。并且单位面积能耗是发达国家的2～3倍，粗略估算，我国的建筑能耗超过所有发达国家的总和[2]。日益高涨的建筑能耗使我国的能源消费不堪重负，因此，对既有建筑进行节能改造是当务之急且影响深远。

南昌地处夏热冬冷地区，夏季闷热，冬季湿冷。若不借助主动手段调节室内热环境，南昌夏冬季节室内热环境根本达不到基本的居住条件，更谈不上热舒适，进而影响工作效率，更会影响身体健康[3]。毫无疑问，当前对南昌地区既有建筑进行节能改造是基础设施建设的重中之重。

众所周知，在改造中，投入的材料在生产、运输、施工等环节也需要消耗大量的能源，需要大量的投资，因此既有建筑节能改造需要巨额投资[4]，但是投资所产生的直接经济效益便是年度电费的节省。基于一个工程实例，本文拟对既有建筑节能改造进行技术经济分析，包括建筑能耗分析、优选节能改造方案，从而判定节能改造在南昌地区是否适宜推广。

1 既有建筑节能改造方案

本文拟对南昌地区一处典型的既有建筑对进行外围护结构节能改造分析。它为一梯两户，两房一厅式，南北向布置，砖混结构，一字型平面，有5层共2个单元，层高为2.8m，建筑体积为5 422.84m3，占地面积为397.94m2，体型系数为0.34，其楼梯间不设置保暖，标准层平面示意图如图1所示。

图1 既有建筑标准层平面示意图

1.1 改造前后热工指标对比

(1)既有建筑设计构造:外墙为240mm厚实心砖墙，传热系数为1.96W◦m-2◦K-1;屋顶为钢筋混凝土屋面，传热系数为3.18W◦m-2◦K-1;窗为铝合金普通单框单玻璃6～12mm(推拉)，传热系数为4.00W◦(m2◦K-1)。

(2)既有建筑节能改造方案:本文主要对既有建筑的围护结构进行节能改造技术经济分析，围护结构包括外墙、屋面、外窗，下面为围护结构的改造方案。外墙为挤塑聚革板板薄抹灰外墙外保温，此保温系统的传热系数为0.67W◦m-2◦K-1;屋面为挤塑聚苯板倒置式屋面保温系统，它的传热系数为0.739W◦m-2◦K-1;外窗采用双层普通中空玻璃窗(推拉)，它的传热系数为2.8W◦m-2◦K-1。

通过比较上面的节能改造方案与既有建筑初始构造方案的热工性能，可以看出改造前后此既有建筑的围护结构的热工性能得到了很大的改善，汇总如表1所示。表1中可以看出屋顶的传热系数所降幅度最大，高达77%，其次为外墙。

表1 改造前后围护结构热工性能比较

1.2 多个节能方案的能耗分析

本文用节能分析软件天正TBEC对下面4个节能改造方案进行能耗模拟，4个节能方案见表2。

表2 多个节能方案的构成

1.2.1 能耗模拟参数如下

计算地点:南昌;

所用气象数据文件:NANCHtg.BIN;

空调房间室内计算温度:冬季全天为18℃;夏季全天为26℃;

室外气象计算参数采用典型气象年;

采暖和空调时，换气次数为1.0次◦h-1;

采暖、空调设备为家用气源热泵空调器，空调额定能效比取2.30，采暖额定能效比取1.90;

室内照明得热为每平方米每天0.014 1 kWh，室内其他得热平均强度为4.3W◦m-2。

1.2.2 能耗结果

用TBEC对4个节能改造方案进行能耗模拟的结果如表3与图2所示。

从表3和图2中可以看出这4个改造方案与初始方案相比具有明显的节能效果，这4种方案全年省电量相差不大，其中以方案d的节能率最高，达到70%左右，节能率最低的方案a也达到59%。因此若只从节能率方面来选取方案会有所欠缺，因此需综合考虑其他因素来选取方案。

表3 节能改造方案能耗

图2 节能改造方案能耗比较

2 多个节能改造方案的技术经济分析

2.1 多个节能改造方案“性价比”比较

适宜技术观认为技术创新应该是技术自然属性与社会属性同步完善的过程[5]。也就是说“适宜性”技术是要达到最佳的综合经济效率。故在节能改造方面，“适宜性”技术原则要求在工程材料和技术的选择上，不应片面追求高技术、高花费[6]。因此在节能改造方案的选择上，不能单纯以方案的节能效果作为唯一的评判标准，而是应当综合节能效果与方案的经济性两方面因素，选择出投入产出比最高的节能方案。

表4 4种节能改造方案改造成本

表5 几个节能改造方案性价比分析

2.2 节能改造方案的选取

2.2.1 节能改造方案现金流量比较

为了选择更适宜的节能改造方案，将4个方案的净现金流量进行比较。比较时假设如下:(1)所采用的节能改造技术的寿命期为25年;(2)基准折现率取5年以上中长期人民币贷款利率6.12%;(3)据南昌实情，取平均电费为0.6元/度，不考虑能源在日后的上涨率。这几种节能改造方案的寿命期内的现金流量见表6。

表6 几种节能改造方案整体现金流量表

2.2.2 节能改造方案的动态投资回收期

其中:p d为节能改造动态投资回收期，单位为年;A为年节能收益，单位为元/年;I为节能改造的成本，单位为年;i为节能投资年基准收益率，这里取6.12%。

根据表6及公式1，可以得到方案a，b，c，d的Pd依次为16年、12年、14年及15年。

在对4个节能改造方案进行性价比及动态投资回收期的对比后，可以发现方案b不仅性价比系数最高，且投资回收期最短，并且此处计算忽略了能源价格的上涨率，若加以考虑，方案b节能改造的经济效益会更明显，且它的投资回收期会有所缩短。虽然方案b在节能效果比方案c稍微逊色些，并且方案b与方案c相比性价比指标相差不大，但是方案b在投资回收期方案比方案c有优势;与其他另外两个方案相比，方案b要么节能改造成本的投资方面有优势，要么在外墙防火性能方面的优势。综上所述建议对此既有建筑，选用方案b进行节能改造能达到比较好的节能效果。

3 单个节能方案经济分析

第2.2节中方案b在4个方案中从综合方面权衡较有优势，因此选方案b作为比较对象，将它与既有建筑未改造时的初始方案相比较。

3.1 节能率计算[7]

其中:α为节能率;q1为非节能建筑的耗能量;q2为节能建筑的耗能量。

根据表3，可得

3.2 节能收益计算[8]

其中A为年节能电量收益(元◦m-2);Δq为全年省电量(kWh◦m-2);B为热能价格(元/kWh)-1，此处为0.6元◦(kWh)-1。

根据表3

A=(58.64-24.01)×0.6=20.778元◦m-2，节能方案b节能收益为20.778元◦m-2。

4 结论

由节能改造技术经济分析可知，经过优选得到的改造方案的动态投资回收期为12年，既有典型建筑的使用年限一般是已经使用了十多年左右的，按照一般建筑的使用年限50年来计算，改造后建筑在收回投资后至少还有十几年的净收益。因此节能改造能够大大减少建筑的使用能耗，提高室内居住舒适度的同时节省建筑使用过程的费用。可见南昌开展既有建筑节能改造是可行的，节能效益非常明显。

[1] 林涛，谢立辉，刘小平.建筑节能的社会经济效益分析及应对措施[J].建筑经济，2007(7):91-94.

[2] 梁冠华.既有住宅建筑节能改造的特点及技术性举措[J].住宅科技，2007(5):43-46.

[3] 彭小云.南昌地区既有住宅节能改造技术[J].华东交通大学学报，2004，21(4):10-14.

[4] 郑兵，王美燕，王新跃.既有建筑节能改造技术经济可行性研究[J].安徽建筑，2008，15(4):45-60.

[5] 陈晓杨，仲德.地方性建筑与适宜技术[M].北京:中国建筑工业出版社，2007:11-15.

[6] 杨鹏.既有居住建筑围护体系节能改造适宜性技术研究[D].西安:西安建筑科技大学，2009:21-22.

[7] 王浩.节能住宅建筑综合经济分析[J].建筑节能，2004(8):38-40.

[8] 张瑞红，杨福云.农村住宅节能改造效益分析[J].建筑节能，2009，37(6):62-63.