工程管理-无-既有建筑节能改造现状、问题及对策

PAGEPAGEI既有建筑节能改造现状、问题及对策摘要随着社会和经济的发展，能源问题己经成为中国实现可持续发展及生态经济的一个瓶颈。2014年，中国建筑能耗总量达8.14亿吨标准煤，占全国能源消费总量的19.12%。2016年，中国建筑总面积达到605亿平方米，其中约380亿平方米为高能耗居住建筑，占中国既有居住建筑的95%。而中国每年新增住房建筑面积近20亿平方米，其中80%以上为高耗能建筑。在全球能源危机及中国建筑耗能逐年递增的大背景下，进行既有居住建筑节能改造迫在眉睫。而如何有效、公正的评判节能改造后成效，是一个具有实践意义的课题。系统、公正地评价节能改造后的成果，有助于加速推进既有建筑节能改造工程的顺利实施，实现节能改造的最终目标。关键词：既有建筑；节能改造；发展对策

AbstractWiththedevelopmentofsocietyandeconomy,theenergyissuehasbecomeabottleneckforChinatoachievesustainabledevelopmentandecologicaleconomy.In2014,China'stotalbuildingenergyconsumptionreached814milliontonsofstandardcoal,accountingfor19.12%ofthecountry'stotalenergyconsumption.In2016,China'stotalconstructionareareached60.5billionsquaremeters,ofwhichabout38billionsquaremeterswerehigh-energyresidentialbuildings,accountingfor95%ofChina'sexistingresidentialbuildings.China'snewhousingconstructionareaisnearly2billionsquaremetersperyear,ofwhichmorethan80%arehigh-energybuildings.UnderthebackgroundoftheglobalenergycrisisandtheincreasingenergyconsumptionofbuildingsinChina,itisextremelyurgenttocarryoutenergy-savingrenovationofexistingresidentialbuildings.Howtoeffectivelyandfairlyjudgetheeffectivenessofenergy-savingrenovationisapracticaltopic.Systematicandimpartialevaluationoftheresultsofenergy-savingrenovationwillhelpacceleratethesmoothimplementationoftheexistingbuildingenergy-savingrenovationprojectandachievetheultimategoalofenergy-savingrenovation.Keywords:existingbuildings;Energyconservation;Developmentcountermeasures

目录摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1研究背景 11.2研究意义 2第2章既有建筑节能改造的发展 22.1国外对既有建筑节能研究进程 22.2国内既有建筑节能的相关研究现状 33推动既有建筑节能改造的措施 53.1健全既有建筑节能改造的标准 53.2完善地方性建筑节能相关制度 53.3既有居住建筑节能改造经济激励 63.4指标权重求取的主要技术支持 7第4章工程实例 74.1工程概况 74.2改造目标 74.2.1工程背景 74.2.2改造目标 84.3具体改造情况 84.3.1围护结构改造 84.3.2结构改造 84.3.3采暖空调改造 84.3.4给排水改造 94.3.5电气自控改造 94.3.6室内外环境改造 114.4改造效果分析 114.4.1节能效果分析 114.4.2节水效果分析 124.4.3环境效益分析 124.4.4运行效果分析 134.5改造经济性分析 134.6改造的推广应用价值 13第5章结语 13参考文献 14致谢 16PAGE1第一章绪论1.1研究背景能源是人类赖以生存以及实现社会发展的重要物质基础。中国经济的迅速发展引致了对能源的大量需求，加之有限的能源总量，使得“节能”成为中国政府及社会的重大关切问题。中国城市化进程加快，人民生活水平逐渐提高，居民的生活方式和消费观念发生了巨大的变化，人民对生活品质及建筑物室内舒适度要求逐渐提高，此现象增加了冬季采暖面积和夏季空调用量，进而造成了中国建筑能耗总量持续增长。至2014年，中国建筑能耗总量达8.14亿吨标准煤，占全国能源消费总量的19.12%。在全球能源危机和生态环境日益恶化的大背景下，国家及有关政府部门针对建筑节能出台了相关法规和行业规范，如《关于推进夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造的实施意见》等。2016年，中国建筑总面积达到605亿平方米，其中约380亿平方米为高能耗居住建筑，占中国既有居住建筑的95%。而中国每年新增住房建筑面积近20亿平方米，其中80%以上为高耗能建筑。因此，对中国既有居住建筑实施节能改造，有助于实现中国可持续发展这一基本战略。科学、系统地评价既有居住建筑节能改造的效果，关乎既有居住建筑节能改造工作的实施，有助于实现节能改造的最终目标。既有居住建筑的节能改造效果的评价方法和评价体系的深入研究比较匮乏，因此有必要设计出一套系统的、具有实践价值的地区既有居住建筑节能改造评价指标，对区域既有居住建筑节能改造工作进行考核，以促进既有建筑节能改造工作全面落实。中国既有建筑节能改造工作进展缓慢，较西方发达国家仍有很大差距。目前中国既有建筑节能改造工作面临的阻力主要有：①居民守旧观念。既有建筑节能改造对象主要为八十年代之前建造的住宅，这些住宅大部分住户为50岁以上居民，此年龄段居民思想偏于保守，喜好安稳，对居住建筑节能改造工作大多持反对态度。②效益不明显。既有建筑节能改造是需要花费成本的，既包括节能材料、劳务费等看得见的显性成本，又包括无法进行会计记账的隐性成本，在此隐性成本为既有建筑住户的安抚工作。只有节能改造效益能够同时弥补隐性成本和显性成本时，节能改造工程才有意义。③政策的不确定性。我国目前规定的不动产权期限为70年，所以一部分既有居住建筑面临产权到期的问题，这直接影响了住户对既有建筑节能改造的积极性，面对未来的不确定性，很大一部分住户会拒绝对既有建筑进行节能改造。分析西安市既有居住节能改造面临的阻力，因地制宜，因户施策采取不同的激励措施，对西安市既有居住建筑节能改造具有有效的推动作用。1.2研究意义现实意义在于，第一，在建筑节能领域，提高人们对既有居住建筑节能改造的意识。人们的潜在意识中往往认为建筑节能关注的重点应该是在即将建造或者未来建造的房屋，实际上，由于既有建筑面积之大，既有居住建筑节能对中国整体能源问题来说非常重要；第二，既有居住建筑面积较大，耗能较多，建立既有居住建筑节能改造效果的综合评价具有普遍意义，可进一步规范既有居住建筑节能改造的管理，有助于既有居住建筑节能改造工程的实施；第三，从经济及政策方面进行激励措施的分析，可为下一步的节能改造方向及政策制定提供参考，有助于中国建筑市场的可持续发展。第2章既有建筑节能改造的发展2.1国外对既有建筑节能研究进程在20世纪，西方国家由于能源危机爆发，开始密切关注能耗问题，包括耗能较大的建筑物能耗，并制定了一系列节能措施以及研发了对有居住建筑的节能改造技术。关于既有建筑节能改造评价研究主要有：Mohamad等学者认为为了维护建筑室内的舒适度而造成的能源消耗严重，因此迫切需要进行节能改造工作。Arslan等人的研究表明，对既有居住建筑围护结构的热工性能的改造的节能效果提高显著，可极大地降低了排放量。DoukasHaris等学者依据美国的节能改造工程，提出影响节能改造工作关键要素。在此基础上，提出了既有建筑节能改造的评价指标，以期作为备选方案评价准则。相对中国，西方发达国家既有居住建筑节能相关研究及展开工作较早，形成了比较完善的评价指标体系。比如：日本在早期就出台了建筑节能包括节能改造的行业规范，并高度重视此规范的宣传应用，因此获得了积极的效果。德国首先通过节能改造技术降低现有建筑的能耗量，其次加大新能源研发，扩大无污染能源的使用。在日本、德国相继颁布建筑节能及节能改造的行业规范后，美国在借鉴他们相关技术及规范的基础上，形成了一套适用于美国国情的指标体系。同时加大可持续再生能源的研发使用。欧盟作为世界第一大经济实体，其能源消耗是也是十分巨大的。早在2002年，欧盟联合颁布了建筑能效法案（EPBD），这是欧盟在建筑能耗方面所制定的一个重要方案。其目的是：在保证室内舒适度要求及成本效果的基础上，尽可能的提高建筑物的能源利用率。例如：提出对新建建筑能源利用率的最低要求，提出建筑物能源性能的计算方法等内容；同时，对大型既有建筑节能改造后的能源利用效率也提出了相关要求，以及对符合能源性能标准的建筑物颁发证书等。在2010年以前，欧盟国家大多根据本国自身情况执行EPBD法案。2010年，欧盟发布EPBD修订版，其中提出了2020年近零能耗建筑目标，将建筑领域的节能目标从提高效率转变为控制最终能耗，同时还提出一些其他目标：进行大型改造的建筑必须达到现行节能标准的要求；引入成本效益，并要求建筑的最低能耗实在成本效益最佳的基础上得到的。同年2月，推出《近零能耗建筑计划》，对建筑能耗提高更高的要求。可以看出，欧洲各国对不同能耗建筑的定义具有一定差别，但其整体的节能思路是从提高能源利用效率转变为控制建筑的最终能耗。同时，对既有建筑节能改造效果与经济性有了一定的要求。2.2国内既有建筑节能的相关研究现状纵观我国建筑节能工作初期，与发达国家建筑节能初期的思路类似，大部分节能标准规范的评判标是围护结构传热系数，而对供暖和空洞能耗限值只能作为评判标准的次要指标。随着建筑节能工作的推进，目前我国形成了以提高建筑性能和设备效率为主的主流思想，相应的我国政策也是十分鼓励节能建筑技术。30年的建筑节能发展之路，也是我国建筑业快速发展的30年。在逐步完善我国建筑节能工作的同时，对人居环境质量要求的提升也有了进一步的认识。提高建筑室内的居住环境质量，与建筑节能是相生相克的两项工作，缺一不可。建筑节能可以从提高新建建筑节能率和对既有建筑进行节能改造两方面展开。其中，由于在设计时依据最新的的建筑节能标准，新建建筑的能够完全满足所有的强制性建筑节能要求，这部分存在的问题比较小；而另一方面，既有建筑在早期设计、建造时，缺少节能标准指导，也缺少高效的节能措施，围护结构的保温、隔热构造性能差，建筑能耗都普遍偏高。以当前的居住情况来看，我国既有建筑的外围护结构热工性能普遍偏差，不符合现行建筑节能标准的既有建筑数量十分庞大。据统计，我国需要进行节能改造的既有居住建筑面积可高达400多亿平方米[5]。只有既有建筑的节能改造取得成果，我国才能在整体水平上实现全面的建筑节能。随着国家建筑节能工作的推进，我国相关学者对城镇既有居住建筑的节能改造工作也做出了深入研究。江亿从城市的角度出发，对北方采暖地区既有建筑节能改造进行研究，对热计量和供热收费改革、天然气采暖、挖掘热电联产系统节能潜力、全面利用工业生产排出的低品位余热作为城市供热的主要热源等问题进行了分析研究，为北方采暖地区的冬季供暖作出指导；从建筑工程经济的角度出发，通过举例测算出既有建筑节能改造存在较强的外部性，而测算结果的外部性可以作为国家制定相关经济激励政策的依据；恵祥昆对西安市城镇既有住宅的节能改造技术进行了研究，针对80年代、90年代西安市既有建筑的典型特征，提出了围护结构改造方案；罗静通过对不同工况下围护结构改造方案的能耗分析，在考虑经济因素的基础上，确定出保温层的最宜厚度，提出符合实际的节能改造方案，并对该改造方案进行经济性评价，计算改造方案的投资回收期；侯军超则针对西安市既有高层住宅进行节能改造的研究，在不应性住户正常使用的情况下，提出完整的高层建筑节能改造设计方案。针对夏热冬冷地区城市既有建筑节能改造进行研究，通过提出行之有效的节能建筑围护结构改造技术，达到加快夏热冬冷地区既有建筑节能改造进程的目的。崔莹、燕达等人根据在冬季供暖时期表现出的一些特点，得出解决长江中下游地区夏热冬冷地区居住建筑冬季供暖的关键问题在于围护结构性能、末端与热源3个方面。我国既有居住建筑的节能改造工作应该是有长远规划、按部就班的推进的。文中因地制宜的对既有建筑提出改造方案，并对该方案进行经济分析评价。总得来说，在我国建筑行业绿色节能大浪潮的推动之下，学者们对既有建筑的节能改造研究颇多，但是，但多数的研究是针对于冬季采暖能耗较大的北方地区，对于非采暖区的既有建筑节能研究较少。而随着国民生活品质要求的提升，居住者的用能量肯定会增加，非采暖区的建筑能耗所占比重越来越大，长此以往，将严重影响我国建筑节能工作的整体3推动既有建筑节能改造的措施3.1健全既有建筑节能改造的标准（1）科学性原则指标上午选取、体系的搭建、公式的推导计算应有科学依据，概念界定清晰、，且具有一定的理论及实际含义，能够客观、充分、全面地反映出复合系统内部结构联系。（2）主导性原则是指在设计指标时应挑选能够反映客观情况的、具有代表性的综合指标。（3）独立性原则独立性是指两者之间不存在相互影响的关系。由于建筑节能评价指标往往存在部分信息的多重交叉，所以尽量选择那些具有相对独立性的指标。（4）可行性原则设置的指标应该简洁明了，有较强的可比性、便于获取和操作。3.2完善地方性建筑节能相关制度政府还应当设置节能改造咨询专线或者设置专门的咨询部门，更加全面的为既有建筑节能改造工作服务。（1）加快建立建筑能耗定额和实施超定额能耗加价收费制度由于缺乏各类公共建筑的历史能耗数据，难以科学合理地制定能耗定额。（2）建立基于实际运行能耗的激励政策既有建筑改造后实际运行能耗是反映建筑节能改造工作质量好坏以及改造后运行节能管理效果的最直接、最清晰的衡量指标。当前，个地方的各项建筑节能改造激励措施基本上是根据节能改造工作量来制定的，与节能改造质量好坏及节能运行质量没有挂钩，由此导致改造主体及使用人不关心改造后的实际节能效果，政府部门也不掌握改造后的实际建筑能耗数据。为此，建议在“十三五”时期建立基于实际运行能耗的激励政策。以实际节能量指标考核激励节能主体更具有科学性和吸引力。（3）统筹各方利益，真正实施供热计量收费制度实施供热计量收费制度是促进用户自觉节能的有效手段，建立健全供热计量改革工作机制，加强规划、设计、施工、监理、验收等全过程的监管，完善计量热价和管理办法，加强从热源、管网到用户的整个供热系统的能耗监管和维护，做到真正实施供热计量收费制度。（4）加快制定地方性建筑节能法规应加快制定《民用建筑节能条例》，明确既有建筑节能改造的主管部门和配合部门、各部门联动协调、改造实施主体与职责、运行能耗统计与监管、激励措施、市场机制、法律责任等，用法律武器保障建筑节能改造工作向更高水平推进。3.3既有居住建筑节能改造经济激励经济激励是对进行节能改造的既有居住建筑给予税收、补贴、利率、资金等方面的支持。我国建筑节能工作始于1986年，截止到目前，针对建筑物节能改造的激励措施主要是财政政策为主，财政政策中，税收优惠是最采用的最多的手段，价格政策及货币补偿则作为辅助政策存在。目前，已有的主要经济激励内容为：（1）国家财政方面针对北方冬季采暖地区安排专项资金，享受政府资金的对象为采用供热计量和进行节能改造的既有居住建筑。其中北方采暖地区是指根据中国地理划分的冬季进行集中供暖的省份，具体是秦岭——淮河线以北的省份。（2）政府专项资金的分配比例与各省份的因素有关。即对北方采暖地区各省份的气候特点、节能改造建筑物面积、节能改造后节省能源量、节能改造目标完成值等情况进行加权计算，得出每个省份节能改造工作综合得分，从而进行资金的分配。目前，既有居住建筑节能改造激励方式主要为经济激励，但经济激励存在“长期无效”的局限，中国地大物博人口众多，短期内可以通过财政补贴政策引导部分居民进行节能改造，从长期来看，中国建筑市场并不成熟，即使现在仍有很多城市及县城所建新楼房达不到建筑节能标准，而这部分市场正是中国推行城镇化所带来的。所以，从长期来看，既有建筑节能改造经济激励仍有很长的路要走，仅依靠财政补贴很难达到理想效果。3.4指标权重求取的主要技术支持在1970年，美国著名的运筹学家T.L.Satty等人提出了层次分析法（AHP）。其特点是将复杂的决策问题经过对其内在本质等全面分析后，对其进行梳理，进而构建一个层次结构模型。此方法旨在能够简单解决多决策、多目标的复杂决策问题。在此过程中运用较少的定量信息，把决策的思维过程数学化，进而得出决策结果。第4章工程实例4.1工程概况天津泰达大厦改造工程为“住房和城乡建设部节能省地型建筑科技示范工程”并于2015年7月通过住房和城乡建设部建筑节能与科技司验收。该项目开发与建设周期时间为一年。泰达大厦写字楼地处天津市河西区解放南路金融街是小白楼中央商务区（CBD）内的一个重点建筑物。其占地面积为5000平方米建筑面积约为6万平方米主体为框架剪力墙结构是一座纯商务写字楼。大厦高约115米地下是两层（车库}地上共二十九层。大厦首层及二层采用全空气系统各层会议室及办公均采用风机盘管加新风系统。制冷站设于地下二层冷水机组采用美国原装DUN日AM-BUS日冷水机组。4.2改造目标4.2.1工程背景（1）系统动力设备及输配设备的运行效率低下严重影响大厦整体的制冷和采暖的效果表现为消耗大量的电能却得不到令人满意的制冷、采暖效果客户不满意率增加；（2）二层制冷机房两套分集水器简单用一连通管连接两套循环水泵也简单并联造成系统总干管水力失调。由于新老系统共存现象使系统各环路水力不平衡率增大系统调节困难造成系统各部分水力失调严重；（3）供回水主管道上没有安装总阀门、压差平衡阀和除污器等控制阀；（4）系统管道布置混乱管道老化、腐蚀现象严重因设备运行时间过长新风机组表冷器的铜铁接头及负二层的12台水泵各部件出现磨损“跑冒滴漏”现象普遍；（5）板式换热器老化阻塞严重压降过大二次换热温差变小造成的后果就是严寒期会严重影响冬季空调供暖温度；（6）各办公楼层送风散流器出现不同程度的送风不均的现象各室送风量相差较大大厦EF座经常被投诉空调制冷效果不佳；（7）系统内部没有安装自动控制系统法根据室外实际温度进行变化来减少电能导致系统的实际运行无的消耗。4.2.2改造目标根据节能诊断结果本项目改造总体目标为节能30%。4.3具体改造情况4.3.1围护结构改造泰达大厦建于1997年其外墙围护结构作法未达到建筑节能标准其传热系数为。工程对外墙围护结构采用50mmEPS保温板内保温的方法进行改造改造后外墙传热系数大大降低为。4.3.2结构改造制冷机房部分出现破损现象在空调改造的同时将制冷机房加固使得机房从美观方面和安全方面都有所改善。主要做法如下：（1）对机房整体结构进行加固；（2）机房结构加固后增加电缆、电线、地沟、水泥基座及配电柜；（3）增设工人休息室。4.3.3采暖空调改造根据实际使用情况使水泵变频并且在空调系统中采用手动与自控相结合的形式。制冷机房内分/集水器真正合并根据系统使用重新选择分/集水器在分/集水器部分使低区系统合并。在控制系统中采用机组运行台数调节及水泵变频调节相结合。以下为改造后的系统控制图。图1造后的分集水器自控系统图2改造后的板式换热器4.3.4给排水改造（1）生活用水系统大厦内所有用水设备均增设红外感应开关保证供水量按需供给。（2）消防给水系统将室外消火栓设置在市政生活给水加压管道上，加设消防给水加压系统使消防给水系统满足室内消火栓要求。4.3.5电气自控改造（1）系统控制对象表1系统控制对象（2）BKS2003-2B型中央空调管理系统表2BKS2003-2B型中央空调管理专家设备组成（3）模糊系统控制器模糊系统控制器系统通过协议解析可与以上各控制柜进行通信通过对空调系统全面的参数采集实现对空调系统运行的集中监测、控制和管理。表3模糊系统控制器组成（4）冷冻水模糊系统控制系统表4冷冻水模糊系统控制系统组成（5）冷却水模糊系统控制系统表5冷却水模糊系统控制系统组成系统（6）冷却塔风机模糊系统控制系统表6冷却塔风机模糊系统控制系统组成系统4.3.6室内外环境改造此次改造对泰达大厦室内进行重新装修同时对室外绿化区及停车区重新规划并建造小型园艺景观。改造后的泰达大厦朴素大方、景色优美为天津津城增添了魅力。改造前在1层、3层、4层、5层、17层、19层、29层的共14个房间进行了测试所有测试房间的室内平均温度为25.3℃相对湿度为70.5%，浓度为0.063%。部分房间出现送风不均的情况且不符合节能要求。根据节能诊断检测结果对室内末端设备如风口、风道进行改造加装室温控制系统使空调季室温保持在26℃-28℃左右。既满足了节能要求又创造了舒适的热湿环境。改造后的室内环境满足了办公人员在制冷季对冷量的需求。4.4改造效果分析4.4.1节能效果分析改造前大厦全年耗电量约为221.5万度改造后系统全年耗电量约为115.1万度经过本次改造节能约48%节省电费124万元。根据节能诊断检测结果及改造方案分析可知通过加强运行管理杜绝“跑冒滴漏”的浪费现象可以实现节能5%-10%；通过提高水泵风机等输配设备的运行效率及应用变频调速技术可以实现节能10%-20%；此处通过改善过渡季节设备运行方式、避免冷热不均、增加自动控制系统等措施也可以实现10%-20%的节能效果。图3改造前泰达大厦机房局部图片图4改造后泰达大厦机房局部图4.4.2节水效果分析改造前系统补水量占循环水量的2%全年补水4576吨维修放水总放水量7651吨。通过重新布置管道及利用自动控制系统改造后每年补水量仅为3.5吨。在系统供水总管安装了开关阀门及平衡装置维修时仅需放掉分支管道里的水。改造后系统消耗总水量15.79吨每年节约水量12212吨节省水费7万元。4.4.3环境效益分析泰达大厦空调系统改造前后空调高峰负荷可减少约115万度电相当于年节约482吨标准煤减排0.175亿吨。4.4.4运行效果分析使用RK系列中央空调节能控制系统后中央空调系统运行的自动化控制程度得到了提高减少了人工操作造成的影响。安装用电分项计量的能耗动态监测的节能监管体系后，实现用电量实时监测，大大促进了系统的运行节能。4.5改造经济性分析在本次改造中利用原有基础尽量减少不必要的投资降低了工程的造价成本可在短期内收回改造经济效果良好。4.6改造的推广应用价值世界各国对节能改造的政策性激励措施并不多，而我国现行阶段也是以经济激励为主，相对于经济激励，政策激励在长期来看能体现出更大的优势，而且政策性激励往往能够更能够改变人民的观点，因为政策一般代表未来的趋势和方向，而人民对趋势和未来的追求总是满腹热情。第5章结语推进建筑节能当前面临的双重任务是既要按节能标准严格控制新建建筑的能耗水平又要加快对既有建筑的节能改造步伐。节能改造后的建筑由于改善了室内的环境使人的疾病发生率大幅度下降生存质量也大大提高这就是社会成本的节约。建筑节能改造工作还有很多困难希望泰达大厦节能改造的实例能够为其它的改造项目提供一些参考和借鉴。

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