杭州市既有公共建筑能效提升潜力的研究

2019-12-26梁利霞宋碧芸方徐根

浙江建筑 2019年6期

梁利霞,宋碧芸,杨敏,方徐根,严磊

(1.浙江建科节能环保科技有限公司,浙江杭州 310012；2.杭州市城乡建设委员会,浙江杭州 310016；3. 杭州市城建材料采购中心,浙江杭州 310006)

1 概述

公共建筑体量大,能耗高,一直以来都是建筑节能工作的重点。“十二五”期间,我国确定公共建筑节能改造重点城市11个,实施改造面积4 864万m2,带动全国实施改造面积1.1亿m2。杭州市一直以来十分重视建筑节能工作,从国家提出建筑节能开始,杭州市就相应制定了一系列的政策文件和标准规范,并结合地方实际,重视政策调研、抓好制度建设、严格标准执行、强化监督管理、开展示范引领,稳步推进既有建筑能效提升工作,“十二五”期间,全市建筑节能工作实现了跨越式发展。目前杭州正处在“后峰会,前亚运”的新历史起点上,实施公共建筑能效提升工程,降低杭州市公共建筑能耗,提升公共建筑能源利用效率,对杭州市打造“历史文化名城、创新活力之城、东方品质之城,国际一流生态宜居城市”有着十分重要的积极意义。相关能耗统计数据表明杭州公共建筑能耗占城镇总耗电量约22%，说明建筑能源浪费现象仍较严重,有很大的节能潜力。为了进一步推进既有公共建筑节能工作健康发展,促进建设领域节能减排,提高建筑品质,保障杭州市公共建筑能效提升重点城市工作的开展,提高公共建筑的能源利用效率,降低能源消耗,促进建筑节能产业的可持续发展,落实并掌握杭州市既有公共建筑能效提升潜力迫在眉睫。

2 调研概况

既有公共建筑总面积约为13 000万m2,其中大型公共建筑面积约为3 100万m2。根据能耗统计数据及对比分析,需进行节能改造的公共建筑约为5 200万m2,约占杭州市公共建筑总面积的40%。

本次调研对象为杭州市既有公共建筑,调研工作采用现场勘察、询问约谈、图纸检索、测试分析等多渠道多方式展开,并对调研项目计划实施的改造措施进行初步测评,根据测评结果,确定改造节能率大于15%的项目为能效提升潜力项目,作为本文的主要研究对象。调研项目数量共计72项,总建筑面积576.45万m2。其中能效提升潜力项目数量共计18项,总建筑面积232.49万m2,占调研项目总建筑面积的比例为40.33%。

调研项目主要涉及上城、下城、拱墅、江干、西湖、下沙、滨江7大主城区和临安、萧山、余杭“新3区”,共计10个行政区域。主要调研内容包括：建筑基本信息、管理单位信息、建筑近三年能耗情况、现有能源系统状况、分项计量系统安装情况、已实施的节能改造情况、计划实施的节能改造情况、实施节能改造意愿情况等,其中对于建筑近两年已实施的节能改造项目和计划实施的节能改造项目,还需明确改造经费、改造经费来源以及合同能源管理应用情况。调研项目涵盖了杭州市主要的公共建筑类型,具体包括商场建筑、宾馆饭店建筑、医疗卫生建筑、文化教育建筑、国家机关办公建筑等五个类别。

3 研究分析

图1 调研项目单位面积能耗分布情况

调研项目单位面积能耗分布情况见图1,其中黑色横线代表参照浙江省能耗定额体系确定的相应建筑类型的能耗限额,根据调研项目单位建筑能耗指标与相应能耗限额进行对标分析,总体来说,文化教育类建筑、国家机关办公类建筑和宾馆饭店类建筑超定额的项目较少,其次是商场超市类建筑,医疗卫生类建筑超定额的情况比较严重。从能效提升潜力项目分布情况来看,文化教育类建筑高能耗建筑基本全部纳入能效提升潜力项目。国家机关办公建筑和宾馆饭店类建筑改造积极性比较高,部分自身能耗指标低于定额标准的建筑也积极开展节能增效改造,示范引领作用较好。医疗卫生类和商场超市类建筑相对来说改造积极性较低,部分高能耗建筑尚未纳入能效提升潜力项目,具有较大的节能潜力,是未来节能改造的主要对象。

根据调研情况,对本次调研的72个项目已经实施的节能改造措施和计划实施的节能改造措施进行节能效益初测,分析结果表明,节能率低于10%的项目建筑面积总计310.11万m2,其余项目节能率均大于10%,建筑面积总计266.35万m2,占调研项目的比例为46.2%,其中,部分项目的节能率仅有10%左右,改造综合节能率大于20%的项目占比也比较小。见图2。

图2 调研项目节能率测算情况

图3 不同建筑类型调研和能效提升潜力项目情况

各建筑类型对应的调研项目建筑面积和能效提升潜力项目建筑面积情况见图3。其中,文化教育类建筑的调研面积最大,其次是商场类建筑,宾馆饭店和医疗卫生类调研建筑面积相对较小。但是从能效提升潜力项目情况来看,文化教育类建筑和国家机关类办公建筑的改造建筑面积最大。同时,国家机关办公建筑和宾馆饭店类建筑改造面积与调研项目面积相比,占比较大。因此,可以看出,在公共建筑能效提升城市建设工作中,国家机关相关单位作为政府形象单位,主动引领绿色环保实践,起了很好的带头作用,以节能环保等社会责任为己任,率先实施更高的标准要求,开展增效降耗工程,具有很好的经济和社会意义。同时也充分地表明,对于国家机关办公建筑来说,其行政约束的作用比较大。因此,节能改造驱动力主要来自政策因素的影响,而对于宾馆饭店类建筑来说,其节能改造驱动力主要来自政府的经济激励,在此基础上充分评估能效提升的增量成本。

综合分析能效提升潜力项目情况,其中文化教育类建筑的能效提升潜力项目面积占比最大,超过能效提升潜力项目面积总量的一半,主要以大学、职业技术学校等高等院校为主,且单个项目总体建筑面积比较大,而市属中学由于存在功能复杂、建筑分散、资金紧缺等一系列问题,因此节能改造积极性不是很高。医疗卫生类建筑能效提升潜力项目面积占比最小,改造积极性较低,一定程度来自于医疗卫生资源短缺及医疗任务繁重的压力。见图4。

图4 不同建筑类型能效提升潜力项目分布情况

图5 节能改造技术应用情况

从节能改造技术应用情况(图5)来看,能效提升潜力项目中,采暖空调通风以及生活热水系统改造技术措施的应用比例最高,其次是可再生能源应用改造和配电照明系统改造。对于大型公共建筑来说,采暖空调通风以及生活热水系统是耗能大户,其能源消耗占建筑总能耗的比例高达40%～60%,因此节能潜力也是最大的,成为大多数能效提升潜力项目节能改造的首选项。该分项改造措施,主要来源于相应技术和设备能效指标的进步和稳定性可靠性的提高,典型案例包括：溴化锂机组更新为高效离心机组，常规制冷主机升级换代为高效磁悬浮机组，常压模块热水锅炉代替高压燃气蒸汽锅炉，水泵变频控制改造，中央空调集中监控系统改造等。对于可再生能源应用来说,主要集中在太阳能光伏发电改造技术和空气能热泵热水系统改造两方面,其中太阳能光伏在文化教育类建筑和国家机关办公类建筑中应用较多,空气能热泵热水系统在宾馆饭店类建筑中基本实现了普遍应用。在公共建筑中,配电照明系统占总能耗的比例一般为30%～40%,因此也是主要的节能改造对象。主要应用的改造技术,包括高效照明灯具的更换和照明控制系统改造。其中,LED灯以其高效、节能、寿命长等优点而得到了广泛应用,同时对于改造项目来说,灯具更换施工方便,受干扰程度低,成本投入也相对较低,因此进一步促进了该项改造措施的高频率应用。大部分的宾馆饭店类建筑、商场类建筑、医疗卫生类建筑、国家机关办公类建筑在已经实施的改造措施和拟实施的改造计划中都涉及了这部分内容,按照计划改造后,高效灯具应用比例基本可以达到100%。其次,公共区域,特别是地下车库智能控制系统的改造,是配电照明系统节能改造中,应用频率高、范围广、见效快的一项实用技术,越来越受到改造单位的青睐。改造措施应用中,围护结构改造的应用比例较低,主要受到施工便捷性和安全性的制约,实际改造项目中,也主要以玻璃贴膜、窗户更换等相对容易实施的技术措施为主。节能改造技术六大分类中,采暖空调通风以及生活热水系统改造、可再生能源应用改造、配电照明系统改造、围护结构改造等均属于技术节能的范畴,建筑用能监测与控制系统改造则属于管理节能的范畴,主要通过监测和控制,加强用能管理,通过人员行为节能实现降低建筑能耗的目的,根据统计分析,该项措施的应用比例也比较高,反映了人们能源观念的提升和节能意识的强化。

图6 能效提升潜力项目单位建筑面积投资额

从能效提升潜力项目单位建筑面积投资额(图6)来看,有两个酒店项目的投资额最高,单位建筑面积投资额大于1 000元/m2,主要由于其工程建设的定位是建筑功能和品质的提升,因此不单是自行提升能效的要求,同时体现在观感方面的改进,其总投资中,围护结构改造预算资金占的比例最大,也在一定程度上反映了该项改造措施投资回收期相对较长的特点。18个能效提升潜力项目中,大部分能效提升潜力项目的单位面积投资额在30～120元/m2的范围,占总项目的比例总计达66.67%,其中单位面积投资额在30～70元/m2和70～100元/m2的范围内的建筑数量最多。