节能评估在建筑节能中的应用

2015-03-10韦媚媚刘德权项定先刘燕妮

资源节约与环保 2015年3期

韦媚媚刘德权项定先刘燕妮

（1武汉市节能监察中心湖北武汉 430010 2广州大学广东广州 510006）

1 建筑项目节能评估的背景

随着世界经济发展，能源消耗增长，二氧化碳等温室气体排放急剧增加，全球气候变暖，进入21世纪以来，地表平均温度比上世纪末上升约0.8℃。建筑用能是造成温室气体排放的原因之一，对排放的“贡献率”已经达到了25%。根据《世界能源展望》等资料，2012年我国城镇既有建筑保有量约为436.50×108m3，每年新建房屋面积接近20×108m3，但我国建筑节能工作起步较晚，建筑能耗总量在能源消费总量中所占比例已从20世纪70年代末的10%，上升到近年的27.8%。

在严峻的节能减排形势下，推行建筑节能评估，加强建筑节能工作已经刻不容缓，新修订的《节能法》第十五条规定：国家实行固定资产投资项目节能评估和审查制度。武汉市自2010年12月开展能评工作以来，已完成节能评估和审查的建筑项目总数占固定资产投资项目总数的75%，建筑能耗约占总能耗的35%，经过能评，提出的节能措施节能量约4%。

2 建筑项目节能评估的主要内容

建筑项目节能评估（简称“能评”），是指对建筑能源利用是否科学、合理进行评估，主要内容包括：评估建筑布局、体形系数和围护结构等建筑工艺方案的科学性、合理性；评估暖通空调系统、电气系统、给排水系统等主要耗能设备选型是否合理、先进，用能是否合理；能评阶段提出节能措施建议；计算项目能耗和判断能耗水平。对新建建筑项目，能评从建设前期介入，为做好节能措施、从源头上控制能耗提供指导意见；对改扩建建筑项目，通过能评，可以提前了解既有建筑的能耗情况、节能改造潜力，主动节能。

3 节能评估在建筑节能中应用的重点

3.1 指导建筑工艺方案节能设计

在建筑工艺方案方面，能评主要从建筑布局、体形系数及围护结构等方面进行节能分析，通过对建筑位置和朝向的合理布置、遮阳的设置、绿化设计、建筑体形和围护结构保温隔热设计等降低建筑采暖、空调、通风等能耗，指导被动式建筑节能设计。

3.1.1 建筑布局

（1）总平面布置：在建筑总平面布局方面，能评从土地利用、人车分流和景观绿化设置是否合理，建筑群是否受到变配电所电磁辐射、地下车库尾气等环境影响等方面做出评估。

（2）朝向：建筑的主要朝向宜选择本地区最佳朝向（武汉建筑最佳朝向为南偏东15°至南偏西15°），冬季保持有适量的阳光射入室内，夏季尽量减少太阳直射。例如武汉外语外事职业学院藏龙岛新校区工程建设项目，如图1所示，初步方案中宿舍、教学楼等建筑朝向为北偏东45°，部分房间由于夏季受到太阳光辐射，温度升高，空调能耗压力增大，能评提出了优化调整朝向、控制开窗面积和外窗遮阳措施。

图1 朝向布置图

图2 日照分析图

图3 夏季风压分布图（东南风向，风速2m/s）

图4 夏季风速度矢量图（东南风向，风速2m/s）

（3）采光：建筑采光容易受区域内、周边高大建筑的遮挡影响，以及窗户开启面积、位置影响，应充分利用冬季日照，住宅楼房间大寒日日照不低于2h。能评采用天正等日照分析软件，对整个项目区域内及周边建筑进行日照分析，找出不满足要求的地方，提出优化建筑布局和遮阳等建议。图2是住宅小区的日照分析图，满足日照时间要求。

（4）通风：建筑布局对自然通风有很大的影响，应避开冬季主导风向，利用夏季凉爽时段的自然通风，行列式和周边式建筑布局形式比错列式、斜列式和自由式的挡风作用大。建筑单体的自然通风与外窗位置、开启面积有重要关系，应合理设置门窗，保证室外气流从合适的位置进入，气流分布均匀。能评可采用Fluent等风环境模拟软件对冬季、夏季和过渡季节分别进行模拟，得出风压图、速度矢量图等，找出自然通风不佳、存在热岛效应或存在“峡谷效应”的地方，提出改善建筑布局形式或者遮风、导风等措施。图3为某居住小区夏季风压分布图，图4为夏季风速度矢量图，可见基本满足通风要求，只是由于建筑物的干扰效应，有部分漩涡区，能评可提出改进措施。

3.1.2 体形系数

体形系数对于建筑能耗有着显著的影响，体形系数越小，单位建筑面积对应的外表面积越小，暖通空调能耗越小。根据夏热冬冷地区相关统计数据，如果体形系数降0.1，围护结构传热损失可降低25%，全年可减少13%左右的采暖空调能耗。能评会指出体形系数要符合建筑节能设计标准要求，并根据建筑特点，指出减少外墙面凹进凸出的针对性措施。

3.1.3 围护结构

建筑围护结构节能是建筑节能的重点内容，能评对建筑窗墙面积比、屋顶绿化设置的合理性等内容进行评估，并评估各围护结构（外墙、屋面、楼板、外窗等）的保温隔热方案（含做法、材料的热工性能及节能技术措施）方案的合理性，判断热工指标是否符合公建、居住建筑节能设计标准。例如普通超高层住宅采用EPS板外墙外保温系统，方案不够合理，能评提出B1级XPS板内保温系统等改进性方案。

3.2 促进新能源及可再生能源应用

建筑可应用的新能源及可再生能源包括太阳能、地热能、分布式能源系统、余热、雨水等。能评根据建筑项目自身特点，因地制宜提出新能源及可再生能源应用方案，进行节能效果和经济性分析。

3.2.1 太阳能应用

太阳能光伏发电系统：利用清洁干净、可再生的太阳能发电；所发电能馈入电网，以电网为储能装置，省掉蓄电池，光伏电池组件与建筑物完美结合，可起调峰作用；分布式建设，可降低线路损耗。案例：法国开发署贷款武汉市既有公共建筑节能改造示范工程子项目武汉市车管所办公楼8层屋顶覆盖着大约1200m2的钢支架，安装260块电池组件，年发电量为6.49×104kW·h，25年发电总量152.80×104kW·h，预计可节能33.00%，投资回收期不超过7.80年。

3.2.2 地热能应用

地源热泵系统：通过消耗电力，将地下浅层大量不可直接使用的低品位可再生能源转换成可直接利用的高品位能源；冷热源温度四季相对稳定，运行更可靠、稳定，运行费用每年每平方米仅为15～18元，比常规中央空调系统低40%左右；能效比比常规电制冷机组供冷+锅炉供热系统高20～30%，比风冷热泵系统高50～60%。案例：中铁大桥局集团武汉置业发展有限公司中铁·世纪金桥项目，建设住宅、研发中心、写字楼和商场，总建筑面积为759704.87m2，集中设置机房，选用5台地源热泵机组（单台制冷量4571kW，制冷耗电量734kW），制冷系数6.20，垂直式埋管，比传统中央空调每年节能1117.48tce。

3.2.3 分布式能源系统应用

分布式能源系统：发电之后的余热用于制冷、采暖和供热水，能够实现能量梯级利用，综合效率较高。案例：武汉国际博览中心二期工程分布式能源站项目采用了天然气分布式能源系统，解决武汉国际博览中心国际会议中心、假日酒店、洲际酒店、海洋乐园（总建筑面积740589.06m2）的供电、采暖、制冷及生活热水负荷。采用3台进口燃气内燃发电机组（单台4.3MW），使用3台烟气热水型溴化锂机组（单台制冷量3600kW，制热量3750kW）作为余热利用设备，采用5台电制冷机组（单台制冷量7032kW）+4台锅炉（单台制热量7032kW）的调峰形式。项目综合效率为82.96%，高于《关于发展天然气分布式能源的指导意见》及《分布式供能系统工程技术规程》（DG/TJ08-115-2008）中规定的最低值70%，接近于韩国首尔D-Cube(多客福)综合广场CCHP（9MW）项目83%的水平，比传统火电厂及热电厂节能1.19～1.51×104tce。

3.2.4 余热应用

能评考虑项目周边是否具有余热、废热、烟气余热、蒸凝结水、热风能量等条件，是否具有成熟的供应管网系统，如果有条件，例如武汉市青山热电厂的余热集中供热管路线图，如图5所示，集中供热管网热水管道已经敷设到多个项目地址，并有多个成功案例。

图5 集中供热路线图

3.2.5 雨水收集、中水回用

武汉属于降雨量很大的地区，年降雨量1200mm上，收集雨水并处理后用于绿化浇灌、冲厕、道路冲洗等；中水回用也是水资源循环再利用的措施，如有条件应考虑采用。案例：长江日报报业集团长江传媒大厦项目，主要功能为办公，建筑面积14.8×104m2，年用水量12.28×104m3，屋面和室外道路雨水回用量0.18×104m3，盥洗、淋浴废水以及空调冷凝水中水回用量4.76×104m3，非传统水源利用率40.22%，可节约4.23tce。

3.3 推动绿色建筑发展

绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材、环保）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。能评根据项目定位，按照《绿色建筑评价标准》等标准规范，提出绿色星级标准，并为达到该标准而提出相应的节能技术措施。案例：武汉国际博览中心会议中心项目，能评要求按照国家三星级绿色建筑标准进行规划、设计、建设和运行。该项目按照三星级绿色公共建筑的标准建设成示范项目，采用了地下空间利用、屋顶绿化、断热铝合金型材Low-E中空玻璃、空调排风热回收、楼宇自动控制系统、雨水收集与利用、能源分项计量等绿色建筑技术18项，节能率达到60%。