寒冷B区既有住宅建筑节能改造经济性与碳减排效果分析

蒙恺悦 庞伟 房跃 白静国

【摘    要】：对寒冷B区既有住宅建筑的围护结构（外墙、屋顶、户门、外窗）进行节能改造，通过实例构建建筑模型，分析节能改造后的建筑能耗、经济效果和碳减排效果。结果表明：节能改造后的建筑能耗显著降低，节能效果提高，建筑运行阶段的碳减排效果显著。

【关键词】：既有住宅建筑；节能改造；建筑能耗；碳排放；寒冷B区

【中图分类号】：TU201.5【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2024）01-50-03

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.01.014

收稿日期：2022-10-19

作者简介：蒙恺悦（1993 - ）， 男， 硕士， 天津市人， 工程师， 从事建筑节能工程检验与绿色建筑工作。

Analysis on the Economic Effect and Carbon Emission Reduction Effect of Energy Saving Renovation of Existing Residential Buildings in Cold Zone B

MENG Kaiyue， PANG Wei， FANG Yue， BAI Jingguo

（Tianjin Ershiyi Stations Testing Technology Co. Ltd. ， Tianjin 300381， China）

【Abstract】：The envelope structure （external wall， roof， door and window） of the existing residential buildings in cold B area were reconstructed for energy saving. The building model was constructed through examples， and the building energy consumption， economic effect and carbon emission reduction effect after the energy-saving transformation were analyzed. The results show that the energy consumption of the building is significantly reduced and the energy saving effect is improved，and the effect of carbon emission reduction in the operation stage of the building after energy saving transformation is remarkable.

【Key words】：existing residential buildings; energy saving transformation; building energy consumption;carbon emissions;cold zone B

電力、交通、建筑、工业等行业已经成为我国能源消耗的主要来源，2020年《中国建筑能耗研究报告》显示，2018年全国建筑的全生命周期能耗占全国能源消耗总量的46.5%；其中建筑运行阶段能耗占全国能源消耗总量的21.7%，建筑运行阶段共排放了21.1亿 tCO2，占全国碳排放总量的21.9%[1]。据统计，我国只有10%的建筑为节能达标建筑，90%的建筑未做节能措施或节能不达标[2]；如果对这些建筑进行节能改造，将会大大降低我国能源的消耗，提高能源利用率。

随着城镇化建设的不断推进，截至2019年，我国城镇住宅总面积已经达到了282亿m2，北方集中供暖地区城镇住宅面积为97亿m2，大约占全国城镇住宅总面积的39%；有49亿m2的城镇住宅建造于1990年以前，围护结构节能性能较差[3]，其中约19亿m2位于北方集中供暖地区[3]；还有83亿m2的城镇住宅在1990—2000年间建造，其中约33亿m2位于北方集中供暖地区并且节能性能较低[3]。因此，我国北方集中供暖地区大约有52亿m2城镇住宅需要对围护结构节能改造，以提高室内居住舒适度，降低建筑能耗。

本文以天津市某栋住宅建筑为例，根据该建筑的实际情况设计围护结构节能改造方案，构建建筑模型，分析节能改造前后的能耗、经济效果和运行阶段的碳排放量。

1 工程概况

该建筑所在气候分区为寒冷B区，结构类型为框架结构，建筑面积3 939.78 m2，建筑体积11 819.33 m2，体型系数0.25，层高3 m，地上6层，建筑物总高度19.2 m，每层3梯6户。原有的围护结构概况和对其进行的节能改造方案见表1。

2 能耗分析

通过节能计算软件进行模拟分析，原建筑耗热量指标为32.26 W/m2，节能改造后的耗热量指标为11.36 W/m2，较未节能时下降了64.79%。见表2。

3 效益分析

3.1 经济效益

冬季供热采暖形式为燃烧热力煤的锅炉供暖。原有建筑采暖耗煤量指标标准煤为24.01 kg/㎡，改造后的采暖耗煤量指标标准煤为8.45 kg/㎡；节能改造总成本为265 131.40元，改造后每年节省的动力煤费用为52 720.56元。见表3和表4。

3.1.1 静态投资回收期

将既有住宅建筑节能改造工程视为一个系统，分析现金流量情况，以便获得最好的经济效果[4]。对于节能改造工程，其现金流量的流出或流入，数额和发生时点都不尽相同。现金流量图可以反映出节能改造工程经济系统的资金运行状态，能够更准确的进行经济效果评价[5]。见图1。

投资回收期能够反映出节能改造后盈利能力的情况。静态投资回收期是项目投入运营后，以现金净流量回收项目总投资所需的时间，不考虑资金的时间价值[6]，可通过式（1）计算得出[7]。

Pt=（累积现金流量净额发生正数的时点-1）+累积现金流量在上一时点的绝对值/累积现金流量发生正数的时点的现金流量 =（6-1）+（1 528.60/52 720.56）=5.03（a） （1）

式中：Pt为静态投资回收期，a。

由式（1）可知，在5.03 a后，节能改造后的住宅在运行阶段的节能收益抵偿了投资。较快的回收投资成本，可以帮助投资者做出合理的投资决策。

3.1.2 总投资收益率

总投资收益率又被称作投资报酬率，能够表征节能改造工程得到的经济回报效果，反映出得到的经济效益与投入的比例关系，其计算公式[7]

式中：ROI為总投资收益率，%；EBIT为项目达到设计能力后正常年份的年息税前利润或运营期内年平均息税前利润，元；TI为项目总投资，元。

19.88%的总投资收益率说明该节能改造工程是可以接受的，具有较好的投资效益。

3.2 碳排放量分析

在建筑生命全周期中，建筑运行阶段碳排放量占据了较大比重，建筑节能效果影响着建筑运行阶段的碳排放量[8]。围护结构的节能改造效果影响着建筑运行阶段中的供暖和空调总能耗，从而影响着供暖和空调的碳排放量[9]。本工程节能改造后的碳排放量较原有建筑的碳排放量降低了26.08%，碳减排效果较为显著。见表5。

4 结论

本文以位于天津市的某栋既有住宅建筑为例，对寒冷B区既有住宅建筑进行围护结构节能改造，构建建筑模型，对经济性效果和碳减排效果进行评价。结果表明：通过对建筑外墙、屋顶、户门和门窗进行节能改造，建筑物耗热量指标下降了65%，建筑能耗显著降低，能源利用效率明显提高；对节能改造的投资回收期较短，总投资收益率较高，具有较好的投资效益，经济性效果较好；节能改造后的建筑运行阶段碳排放量降低了26.08%，碳减排效果显著。

参考文献：

[1]本刊编辑部. 实现“双碳”目标建筑行业在行动[J]. 中国建设信息化，2021，（12）：18-21.

[2]何小健. 严寒寒冷地区既有居住建筑节能改造经济性评价[J]. 建设科技， 2020（13）：52-55.

[3]清华大学建筑节能研究中心. 中国建筑节能年度发展研究报2021（城镇住宅专题）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2021.

[4]Burgett J M， Chini A R， Oppenheim P. Specifying residential retrofit packages for 30 ％ reductions in energy consumption in hot-humid climate zones[J]. Energy Efficiency， 2013，6（3）：523-543.

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[6]Farias-Rocha A P， Hassan K M K， Malimata J R R， et al. Solar photovoltaic policy review and economic analysis for on-grid residential installations in the Philippines[J]. Journal of Cleaner Production，2019，223（20）：45-56.

[7]刘晓君. 工程经济学[M]. 3版北京： 中国建筑工业出版社，2015.

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