既有公共建筑节能改造标准,公共建筑节能改造技术规范

既有公共建筑节能改造标准,公共建筑节能改造技术规范

大量能耗统计、能耗审计和节能诊断表明,各类公共建筑用能水平与服务质量不完全匹配,普遍存在不同程度的高能耗、低能耗问题,其中大型公共建筑普遍存在30%以上的节能潜力公共建筑节能改造中常见的节能技术有:

建筑物围护结构的保温

对围护结构热工性能差的公共建筑,需要进行保温改造,可以比较明显地实现建筑节能。 但对于墙体和屋面热工特性满足GB 50189 《公共建筑节能设计标准》要求的建筑物,保温改造节能效果不明显,经济性也较差,无需改造。

围护结构改造围护结构的热工性能是影响建筑冷热能耗的重要因素。 围护结构节能改造宜选择对环境影响小、工期短、技术方便的改造技术,尽量减少或避免湿作业。 墙体保温改造适用于窗墙小、热工性能差的公共建筑。 常用的墙体保温方法有聚苯板外保温、硬质聚氨酯保温、岩棉板保温和外带预制保温等。 门窗改造也是保持结构热工性能的重要环节,其节能计量公式为:Qx=q0ScF KtsF KtwF中,q0为日照平均强度; Sc为着色系数增量; k为传热系数增加的ts、tw分别为夏、冬室内外温差; f是门窗的面积。 因此,在窗墙比大、热工性能差、门窗密闭性差的公共建筑中,可以通过更换或增加内门套和内窗来实现节能。 此外,还可以通过在玻璃上贴隔热膜来降低太阳辐射,提高遮阳效果。 当窗墙较大、热工性能与公共建筑节能设计标准相差不大时,外墙保温改造成本高,技术经济指标相对较差,应优先采用外窗改造方案。

水力平衡改造

水力失调是供暖和空调水系统水力不平衡引起的运行工况失调的一种现象。 水力失调有静态和动态两种。 静态水力不平衡是水系统自身固有的,起因于管路系统的特性阻力系数的实际值偏离了设计值。 动态水力失调是指某个末端机器阀门开度变化导致流量变化,同时管路压力波动,引起相互干扰,导致其他末端机器流量偏离设计值的现象。 动态水力失调不是水系统本身固有的,而是系统运行中产生的。 通过在管道系统中增设静态水力平衡设备,将系统的管道特性阻力数比调节为与设计要求管道特性阻力数比一致。 此时,当系统总流量达到设计流量时,各末端设备流量同时达到设计流量,系统实现静态水力平衡。 通过在管道系统中增设动态水力平衡设备,当其他用户阀门开度变化时,由于动态水力平衡设备的屏蔽作用,自身流量不变,使末端设备流量互不干扰,此时系统实现动态水力平衡。 早期大型公共建筑供热工程中经常采用定流量水力系统。 定流量系统是指系统初始调试完成后,不需要任何改变阀门开度,系统各处流量始终保持不变。 恒流量系统只存在静态水力失调,基本不存在动态水力失调,因此只需在相关部位加装静态水力平衡调节阀即可。 随着对室内温度舒适性要求、节能意识的提高,变流量水力系统在供热工程中占有越来越重要的位置。 变流量系统是指系统在运行过程中各分支环路的流量随外部负载的变化而变化。 变流量系统中一般既存在静态水力失调,也存在动态水力失调,必须采取相应的水力平衡措施实现系统的全面平衡。 在实际工程设计中,应根据改造项目投资、规模及系统精度要求合理选择水力平衡方案,在保证工程设计和规范要求的前提下,实现热水供应系统的舒适节能。

建筑外遮阳技术

包括百叶窗外遮阳和卷帘遮阳在内的外遮阳设施虽然节能率较好,但由于初期投资也较大,经济性较差。 针对这类技术,如何降低生产、改造成本,将是今后建筑节能研究的重点发展方向。 如果不考虑经济因素,外遮阳设施是一种较好的节能改造技术。

可再生能源的利用改造

在大型公共建筑节能改造工程条件许可的情况下,用太阳能、地热能、生物质能、风能等可再生能源替代或部分替代现有能源是绿色建筑和高效节能建筑发展的重点。 以太阳能利用为例,目前主要有光电应用技术和光热应用技术两种,前者通过在大型建筑屋顶和玻璃幕墙上铺设光伏板,可以解决建筑用电,并在电力充裕时向电网供电。 后者在我国发展很快,主要用于太阳能热水器系统,目前我国真空管、热管、平板等集热技术水平已居世界前列,光热应用技术非常成熟,前景广阔。 此外,我国浅层地温资源储备丰富,地源热泵空调系统应用发展迅速。 地源热泵吸收大地冷热,热泵机组为建筑物供冷供热实现节能,是一种利用可再生能源的高效节能、污染物新型空调系统。 在进行地下用热平衡分析、经济技术分析后,在评价合理的前提下,用热源热泵空调系统替代现有的低效系统,可以获得高效低能耗的双重效益。

自然通风改造

自然通风是由压差推动的空气流动。 自然通风改造的根本目的是取代空调制冷系统。 通常认为,这一替代进程有三大作用。 一个是提供新鲜空气。 二是生理降温;三是释放建筑结构中储存的热量。 自然通风一般在建筑设计时采用砌体和建筑群布置、围护结构开口、竖井搭设等方式来实现。 大型公共建筑的自然通风改造可以通过架设屋顶通风隔热层、加双层玻璃幕墙、改变窗户风格和开启方式等方式达到节能效果。 特别是双层幕墙技术是目前生态建筑中普遍采用的先进技术,被称为“可呼吸皮肤”。 其通风原理是在两层玻璃幕墙之间留有空腔,空腔两端有可控进风口和出风口。 冬季关闭通风口,在双层玻璃之间形成“日光温室”,提高围护结构表面温度; 夏天,打开通风口,利用“烟囱效应”在空腔内部实现自然通风,不断排出玻璃之间的热空气,达到降温的目的。 在节能方面,双层通风幕墙在通风层的作用下,比单层幕墙在供暖时节能42%~52%,在制冷时节能38%~60%。

负荷匹配改造

大型公共建筑物冷热源和使用负荷不匹配,系统低效运行在实际使用中很常见。 造成负荷不匹配的原因主要有两个方面,一是设计时冷热源设备本身富余较大; 二是使用需求发生了变化,但冷热源的供应设备没有相应变化。 在第一种情况下,只要调整冷热源设备本身即可。 第二种情况在空调、锅炉、供暖系统中很常见,比较复杂。 解决途径主要有两条,一是调节需求。 例如,将锅炉从连续供应改为间歇供应等。 二是调试设备,通常在现有冷热源设备的基础上,增配一些小负荷设备,调整运行策略,使系统高效运行。

直燃机、锅炉烟气馀热回收改造

大型公共建筑多采用直燃机、锅炉等设备供热。 为了保护燃烧设备,现有的天然气锅炉和直燃机的温度一般在150至200以上,很少采取降低排烟热的措施,大量热能排放到大气中,浪费能源,污染环境。 对燃气锅炉进行烟气馀热回收改造,可使锅炉效率提高3%~8%,同时减少污染物排放量[6] 烟气回收系统回收的热量可用于预热锅炉系统补水或生活热水补水。 燃气锅炉烟气热回收技术增加燃气锅炉尾部烟气受热面,降低锅炉烟气温度,回收高温烟气热能。 图3是典型的烟气余热回收利用系统。 该系统由热管节能器、水箱、循环水泵、控制系统等组成,在锅炉排烟出口设置热管节能器回收排烟排热,将锅炉给水放入节能器加温后,放入软化水箱实现排热回收利用。 系统可实现全自动化运行模式,通过采集烟温控制循环泵启停,使泵启停与锅炉运行同步,保证水箱运行温度在40~60。 该烟气余热回收利用系统安全可靠,节能减排效果明显。

电气节能改造

电气节能主要可从三个方面进行,一是安装电能质量改善设备。 谐波无功功率的大量存在,不仅影响大型公共建筑电气设备的正常使用,而且干扰电能计量。 安装改善电能质量的设备可以有效改善公共建筑的用电质量。 二是将电梯动能还原为节能技术。 变频调速器可以通过电动机使电梯减速,电梯运行时由于轿厢和平衡重的质量差而产生的机械能转换成电能,存储在变频直流环节的大容量中,大容量存储的电能成为主动能从而在达到节电目的的同时,无功耗发热,大功率电阻,大大改善了系统运行环境。 三是自动扶梯节能控制改造。 在扶手电梯入口处增加乘客传感器,如果乘客没有到达,则停止运行。 乘客到达入口感应区域后,电梯将自动启动运行。 在一个乘客运输周期后,如果新乘客没有到达,电梯将自动停止运行。 自动扶梯节能控制系统节能效果显著,通常节能效率可达20%~60%。

低e玻璃和热反射玻璃

遮阳型Low-e玻璃在夏季可以大幅度降低制冷负荷,冬季可以在一定程度上增加供暖负荷,适合南方以制冷为主的地区使用。 但即使在采暖能耗较大的北方地区,一些窗墙较大的公共建筑,其制冷用电的能源价格也高于锅炉采暖的天然气价格,因此从年节能率和投资回收期来看,仍是一项很好的节能改造技术。

对于高透过型Low-e玻璃和热反射玻璃,位于长江中下游和南方地区,冬季不需要集中供暖的地区的建筑物,不需要追求使用低导热系数的Low-e玻璃,采用比较廉价的热反射玻璃可以接近高透过型Low-e玻璃

分项计量改造

能耗数据的测量是实施能耗监测和管理的基础性工作。 细目测量包括能耗数据的采集、传输、处理三个环节,其中传输环节最为重要。 数据采集需要安装电表、水表、煤气表等仪表,通常采用直读。 数据传输有有线和无线两种方式,一般采用有线传输方式,部分配线距离长、施工困难时采用无线传输技术,可以将两种传输方式组合使用。 有线传输有RS485、电力载波、TCP\\IP等多种技术途径,其中RS485技术成熟,传输稳定,最常用。 当网络规模大时,可以采用将RS485与TCP\\IP协议相结合的方式,下层为RS485总线控制拓扑,上层为TCP\\IP起始拓扑,两者通过异步串行通信服务器进行连接。 顶级TCP\\IP协议可以利用现有的宽带或办公自动化网络来减少布线规模和节约成本。 能源消费数据的无线传输也有许多成熟的方案,应用越来越普遍。 数据的处理主要通过软件实现,包括数据库和客户端软件。 中小型数据库可采用SQL sever系列,客户端软件一般设计有登录权限、仪表实时监控、历史数据查询、能耗图表分析、能耗明细统计、能耗超标预警等功能

节能自然采光

照明系统节能潜力很大,尤其是更换节能灯具,无论是面向办公楼还是商场,节能效果都非常好,值得大力推广。 值得注意的是,对于日光照明技术,在现有建筑改造中难度较大,但对于新建建筑,为了减少大量的照明能源,在条件允许的情况下应该采用该技术。

照明系统节能改造大型公共建筑物照明包括室内照明、室内公共区域照明、室外照明、应急照明等。 照明节能改造主要有两种方式。 一是采用高效节能型光源,一般可实现50%以上的节能效果。 如果把白炽灯换成节能灯,把T8灯换成T5灯或LED灯,这样的改造工程量很小,很容易实现。 另一种采用智能照明控制系统,通过智能照明管理达到节能效果,这种改造通常可以实现节能20%以上。 采用区域控制时,通过线路改造减少照明控制区域,增加控制回路,根据需要开闭灯。 此外,在公共通道、楼梯间、卫生间等部位,综合采用声、光、红外线等控制手段,在能耗较高的照明区域,可通过设计钟表、场景、动作等控制照明点亮等方式达到节能效果。

冷却塔制冷技术

寒冷地区、夏热冬冷地区、冬季及过渡期需要制冷的建筑物,最适合采用冷却塔制冷技术,该技术投资少、见效快。 直接式系统的节能效果明显优于间接式系统,但需注意直接式可能存在的诸多负面影响,在工程实践中的应用需慎重考虑。

水泵变频调速技术

水泵变频技术年节能率不高,但由于其投资低,投资回收期短,适合在条件适宜的既有建筑改造工程中推广。

中央空调系统变频改造:

中央空调系统的制冷泵和冷却泵容量根据建筑物的最大设计热负荷来选择,留有一定的设计余量。 在不使用调速器的系统中,泵全年都在工频条件下全速运行,调节流量只能采用节流或回流方式,产生大量节流或回流损失,增加了泵电机的负荷,造成了大量的电能浪费。 由流体力学理论可知,设离心式流体输送设备转速为n,则输出流量Qn; 输出压力Pn 2; 输出Nn 3。 由此可见,降低水泵转速可以进一步降低水泵的出力。 例如,当电机以低频40Hz和高频50Hz操作时的输出功率的比例是3=0.512。 实践证明,采用变频技术通过改变中央空调系统泵转速调节管道流量,取代阀门调节和回流方式,一般节电率在50%左右,节能效果显著。 同时,变频器的软启动功能和平稳调速的特点可以实现中央空调的平稳调节,延长机组和管束的使用寿命。

废热回收技术

排风热回收技术适合应用于冬季采暖能耗较大的建筑,如应用于北方地区办公型建筑,具有较好的节能效果和经济性的商场建筑冬季几乎不需要采暖,使用该技术节能效果一般。

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