利用建筑能耗监测法对既有建筑节能改造的探究

（镇江市建科工程质量检测中心有限公司，江苏 镇江 212000）

　　【摘要】 基于建筑能耗监测技术，将建筑能源审计技术、建筑能效测评技术相结合的研究方法，对既有公共建筑的耗能量进行分析并提出最佳的节能改造方案。未来该研究方法也可以大面积运用到我国既有公共建筑的节能改造工作中，为将来既有公共建筑的节能改造提供了更加科学、可靠的技术方案，为我国既有公共建筑节能改造工作提出了新方法、新思路。　　【关键词】 建筑能耗监测技术；既有公共建筑节能改造；建筑能源审计技术；建筑能效测评技术

　　【中图分类号】 TU242 　　　　【文献标志码】 A　　　　【文章编号】 1671－3702（2018）10－0074－05

Research on Energy Conservation Renovation of Existing Buildings

by Building Energy Consumption Monitoring Method

HUA Shi，YUAN Aiguo，ZHOU Donglin，SUI Bin

（Zhenjiang Engineering Quality Test Center Co.，Ltd.，Zhenjiang Jiangsu 212000，China）

　　Abstract：In this paper，based on the building energy consumption monitoring technology，the building energy audit technology，building energy efficiency assessment the research method of combining the envelop retrofit of existent public building energy consumption analysis and the best energy-saving retrofit scheme is put forward. The research method can also be extensive applied to future energy saving reconstruction work of existent public buildings in China，for the future of existent public buildings provide a more scientific and reliable technical solution，and new methods and new ideas are put forward for the energy conservation renovation of existing public buildings in China.

　　Keywords：energy consumption monitoring technology；energy conservation renovation of existing public buildings；building energy audit technology；building energy efficiency assessment technology

0　引　言

截止到 2010 年，我国建筑的总建筑面积达到到 2020 年房屋建筑面积将达到 2000 年数519 亿m2，

建筑能耗也将翻倍增长。由于早期我国没量的 2 倍，

有注重建筑的节能，导致了过去 30 年建成的公共建筑大部分为非达标高能耗建筑（相对于现在的建筑节能标准），这些建筑在未来几十年中将消耗大量的能源资源。未来我国将要重点发展建筑节能技术，重点开发在不同气候条件下使用的节能墙体、节能屋顶、节能门

作者简介：华实，男，工程师，研究方向为建筑声学检测、建筑能效

测评、建筑能耗监测、建筑节能检测。

［1］

窗等，合理开发利用太阳能、地下热能、雨水、风能等可再生能源，在新建建筑达到相应的节能要求的同时逐步开始对既有建筑进行节能改造，使其达到目前的节能标准［2-4］。

1　改造案例介绍

中国工商银行镇江分行营业办公楼始建于 1994 年，位于镇江市解放路 81 号，为该市闹市区繁华地段。大量的交通噪声、汽车废气、大建筑群的“热岛效应”会影响办公楼的正常运行。改造前无任何建筑节能措施，建筑为地下 1 层，地上 22 层，建筑面积为 17 647.31 m2，

建筑总高度 17 m，建筑结构为砖混结构，建筑工程等级

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第10期

利用建筑能耗监测法对既有建筑节能改造的探究华实等：

计量的前提下，实现了对改造前工行办公楼照明用电、空调用电、动力用电、锅炉耗气量以及大楼用水量等实时监测。工行办公楼能耗分项计量系统共安装采集电表 27 台、总给水安装 DN150 电磁流量计 1 台、远传采集器 1 台、蒸汽表 2 台，空调机房安装冷热量仪 1 台。

通过 2014 年度对镇江工商银行办公大楼能耗监测数据统计显示：该大楼平均单位面积电耗单月能耗峰值为 12 月的为 108.67 kWh/（m2•a），

241 236 kWh，谷值为 4 月的 87 116 kWh。全年能耗。具体监测数据为 1 917 588 kWh，即 44.72 kgce/（m2•a）汇总如表 1 所示。

由表 1 可知，照明、空调用电是老办公大楼最大的能耗源头，非电力设备能耗占老大楼综合能耗的比例较小。经推算可得，该老办公大楼建筑 2014 年度综合能耗，不符合办公建筑综合能耗指标为 44.72 kgce/（m2•a）

］。中规定的合理值范围［≤25 kgce/（m2•a）

为 Ⅲ 级，抗震设防烈度 7 度。改造前使用 2 台水冷螺杆式中央空调作为冷源、61 台分体空调或一拖多空调作为其余面积冷热源使用、1 台燃气锅炉作为大楼热源使用。经查阅该项目原建筑设计图纸，大楼的围护结构部分没有采用任何的节能措施，原屋面做法为：细石混凝土（内配筋）（50 mm）+水泥砂浆（20 mm）+轻集料混凝土浇捣（屋面找坡）（30mm）+钢筋混凝土（120 mm）+石灰水泥砂浆（20 mm）；原外墙做法为：水泥砂浆（20 mm）+钢筋混凝土（200 mm）+水泥砂浆（20 mm），原外窗幕墙均为铝框单层窗框+单层玻璃。大楼内部如走廊、办公室、会议室、大厅等公共区域均未采用 LED 节能照明设备。

2　建筑能耗监测技术

2.1　建筑能耗监测技术概况

建筑能耗分项计量技术是指通过对建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现建筑能耗的在线监测和动态分析的技术手段。该技术主要通过对建筑各个支路安装智能表具（电表、水表、气表），远传采集器对建筑的电、水、气等能耗实时监测，并将监测数值上传至该建筑所属地区的建筑能耗监测中心的平台上，业主通过能耗监测系统的软件在线查看、分析监测数据［5］。

3　建筑能源审计技术

3.1　建筑能源审计技术概况

建筑能源审计主要内容是对用能单位建筑能源使用效率、消耗水平和能源利用的经济效果进行客观考察，对用能单位建筑能源利用状况进行定量分析，对建筑能源利用效率、消耗水平、能源经济和环境效果进行审计、监测、诊断和评价，从中发现建筑节能的潜力、能

［6］

耗缺陷的位置。

2.2　改造案例运用

在满足《能源分项计量导则》要求的分类、分项

表 1　改造前工商银行 2014 年逐月分项能耗监测统计

月份123456789101112合计

总电/kWh232 424207 812147 59287 116115 376144 124230 936195 156116 38493 388106 044241 2361 917 588

空调/kWh105 06198 756.8540 607.754 976.3525 737.7553 329.2116 435.185 006.427 714.99 443.913 599.9111 330.2691 999.2

照明/kWh105 667.188 771.6188 994.171 699.876 124.1271 736.1988 192.1884 986.1172 342.5972 033.8977 585.97106 622.21 004 756

动力/kWh1 735.951 443.62 042.11 488.61 539.31 483.052 186.41 959.91 652.551 532.71 571.41 777.0520 412.6

特殊/kWh6 992.76 297.86 944.45 851.155 773.758 813.710 143.2510 675.258 174.66 045.956 223.68 517.990 454.05

天然气/m341 25838 1249 44300000006 52433 129128 478

水/t3433523433623603583723653483393583364 236

- 75 -

研究探索工程质量󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁第36卷Research & Explore3.2　改造案例运用

3.2.1　能耗针对性分析及用能诊断

根据表 1 并结合现场能源审计的结果，发现 2014 年

1～12 月对办公大楼改造前全年电耗 1 917 588 kWh、天然气 128 478 m3、

水耗 4 236 t，折算总标准煤 789.12 t，单位面积能耗量 44.72 kgce/（m2•a）。

由此数据，办公大楼照明系统、暖通系统、墙体及屋面围护结构应为改造的重点。经过现场对大楼围护结构部分进行热工性能检测，检测结果屋面 K=2.98 W/（m2•K），外墙 K=3.16 W/（m2•K）

，均远超过 DGJ 32/J96－2010《公共建筑节能设计标准》

［7］

中规定的夏热冬冷地区乙类公共建筑围护结构传热系数的限值。幕墙、外窗部分均为使用普通铝合金窗框、单层白玻，不满足乙类建筑的节能设计要求。

2014 年大楼采暖燃气耗量如图 1 所示。

图 1　2014 年采暖燃气耗量软件截图

由图 1 分析可知，11～12 月和 1～3 月为采暖季，因燃气耗量未进入能耗监测系统实时读取，故难以分析采暖最高负荷。按燃气消耗最高月 1 月耗量测算，按每天运行 10 h，并扣除休息日，空调采暖负荷达到 123.2 W/m2，一般办公建筑空调采暖负荷不高于 76 W/m2，可见原办公大楼也存在采暖负荷超指标的问题。

2014 年全年办公大楼空调用电的能耗监测如图 2 所示。由图 2 可知，空调用电成明显季节性，7 月和 12 月两个月空调耗电量最多，并且最大月度耗电量与最小月度耗电量分别为 116 435.05 kWh 和 4 976.35 kWh，两值差距较大，说明空调系统耗电的波动性较大，系统缺乏稳定性。

经现场勘查水冷机组、机组铭牌、卧式单级离心泵、水泵铭牌，老办公大楼所使用 2 台冷水机为1 550 kW 特灵螺杆机，标况 COP5.1；水泵配置为上海凯泉卧式单级离心泵，流量 280 m3/h，扬程32 m，可见该水冷机组无不合理配置或低效设备状况。经现场对该水冷机组的检测，空调机组综合能效系数 EER 达- 76 -

图 2　2014 年空调能耗逐月监测图

到 3.26，满足 GB 50189－2015《公共建筑节能设计标

准》

［8］

的规定，达到节能运行标准 EER≥3.2 的要求，所以建议保留该水冷机组，加强日常的保养维护。

改造前办公大楼屋面的分体空调已经使用 10 余年，虽铭牌标注的制冷量与输入功率比达到 3.25，但实际运行中空调噪音大，电流高，空调效果不佳，因难以检测实际运行效率，但从使用工况可初步判定，其节能性能达不到 GB 50189－2015《公共建筑节能设计标准》的要求。

办公大楼改造前 2014 全年照明插座耗电量监测曲线如图 3 所示，全年照明总电耗为：1 004 756 kWh，单位面积照明电耗为：56.9 kWh/m2。经现场勘查，照明灯具主要为节能、普通电子整流器荧光灯，现场均未采用 LED 节能灯照明，不符合现行 DGJ 32/J 96－2010《公共建筑节能设计标准》的规定。

图 3　2014 年照明插座电耗软件截图

办公大楼动力用电能耗监测如图 4 所示。由图 4 可知，动力用电能耗量不高，且耗电趋势较

图 4　2014 年动力能耗逐月监测图

第10期

利用建筑能耗监测法对既有建筑节能改造的探究华实等：

表2所示。

为稳定，无异常月份的出现，基本可认定动力用电设备如电梯等设备无需进行改造，只需要加强日常维护、设备运营管理等。

5　建筑能效测评技术

5.1　建筑能效测评技术概况

建筑能效测评方法可以利用建筑能效测评软件三维建模的方法，通过设定建筑暖通参数、建筑围护结构参数、建筑照明参数等，可精准地模拟计算出该建筑的、空调冷负荷指节能率（%）、采暖热负荷指标（W/m2）、全年耗能量（kWh/m2）等相关参数，可清标（W/m2）

楚地分析改造前后建筑相关能耗数值的变化，为进一步提升建筑节能效果提供了技术支撑。

3.2.2　能源审计结论

①经现场检测，冷水机组运行综合能效系数达到

节能设计标准，建议加强日常管理及节能运行措施。②经现场勘查，大楼所使用分体空调及一拖多空调已难以达到舒适性运行要求，且能效无法满足节能设计标准要求。③经检测供热锅炉能效系数不满足节能设计标准，且蒸汽锅炉的模式无论安全性及节能性均不符合大楼使用需要。④经现场勘查及检测，围护结构热工性能不满足节能乙类建筑设计标准 50 % 的要求，主要体现为：外墙、梁柱、屋面、门窗、幕墙不符合标准。⑤经现场勘查，照明系统采用的节能灯及荧光灯模式不满足节能运行标准。

5.2　改造案例运用

本次运用 PKPM 能效测评软件对工商银行镇江分行营业办公大楼建筑进行三维建模，由该建筑平面图、立面图、门窗表等相关图纸建立该建筑三维模型。模型如图 5 所示。

经过 PKPM 能效测评软件模拟计算得出改造前该办公大楼相对节能率为-15.6 %，单位面积全年耗能量采暖热负荷指标 159.33 kWh/m2，空为 58.48 kWh/m2，

改造前建筑全年模拟耗调冷负荷指标 192.20 kWh/m2，能量折合标准煤为 498.89 t。

4　节能改造方案的设计

根据 2014 年原办公大楼的建筑能耗监测结果、能源审计分析结论，利用 PKPM 节能软件的节能改造模拟计算结果、最新的节能改造方法，并结合大楼的结构特性、业主的改造资金最终确定节能改造方案如

表 2　工商银行办公大楼节能改造方案

改造项目外墙（围护结构）

改造方法增加岩棉（40 mm）

说明

改造后墙体做法：水泥砂浆（20 mm）+岩棉（40 mm）+钢筋混凝土

（200 mm）+水泥砂浆（20 mm）改造后屋面做法：细石混凝土（内配筋）（50 mm）+水泥砂浆（20 mm）+挤塑聚苯板（XPS）（60 mm）+轻集料混凝土浇捣（屋面找坡）（30 mm）+钢筋混凝土（120 mm）+石灰水泥砂浆（20 mm）改造后梁柱做法：水泥砂浆（20 mm）+岩棉（40 mm）+钢筋混凝土（200 mm）+水泥砂浆（20 mm）改造后：外窗断桥隔热铝合金推拉窗（6+12A+6Low-E玻璃），幕墙为断桥隔热铝合金平开窗（6+12A+6Low-E玻璃）改造后：20 台 VRV 外机安装在 22 楼与 6 楼的屋面，原分体空调及一拖多空调拆除

改造后：更换一台热效率 92.1 % 燃气真空热水炉，原 2 t/h 燃气蒸汽锅炉拆除

改造后：走廊、办公室、会议室、大厅等公共区域均更换为 LED 节能照明系统

改造后：幕墙、门窗综合遮阳系数 SC 可达 0.18改造后：大大降低屋面保温系统综合传热系数改造后：收集雨水可用来冲厕、绿化灌溉

太阳能光伏发电板约 500 m2改造后：太阳能热水集热板约 131.9 m2、改造后：每年节约资金约 24 552.96 元

屋面（围护结构）增加挤塑聚苯板（XPS）（60 mm）

梁柱（围护结构）幕墙、门窗（围护结构）VRV 一拖多中央空调

锅炉节能灯幕墙、门窗遮阳系统屋面空间改造雨水收集系统太阳能热水系统、

太阳能光伏系统光导管系统

增加岩棉（40 mm）断桥隔热铝合金窗（6+12A+6Low-E 玻璃）

增加20台美的多联式空调（热泵）机组

增加1台燃气真空热水炉

LED 节能照明

手动式内置织布卷帘遮阳系统4 层、22 层屋面空处植入植被大楼四周进行雨水收集系统安装4 层、22 层屋面增设太阳能热水系统、大楼周边车库顶棚增设光伏发电系统

4 层屋面增设 5 套光导管系统

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Research & Explore研究探索工程质量󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁第36卷6　结　语

本文阐述了以建筑能耗监测技术为基础，将建筑能源审计技术、建筑能效测评技术相结合的研究方法，为既有公共建筑制定出最科学、合理的节能改造方案。本文利用该研究方法对工程案例进行系统研究，结果验证了该方法的可行性，为今后既有建筑节能改造指明了捷径。Q图 5　办公大楼三维模型

参考文献

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［8］　中国建筑科学研究院.公共建筑节能设计标准：GB 50189－

2015［S］.北京：中国建筑工业出版社，2015.

在模型中依照改造方案的设计参数、改造后围护结构及暖通设备相应检测报告等，在 PKPM 软件中输入］、门窗传相关参数：保温材料导热系数 K［W/（m2•K）］、玻璃遮阳系数SC、玻璃传热系热系数 K［W/（m2•K）］、玻璃可见光透射比、暖通机组额定数 K［W/（m2•K）

制热量 kW、暖通机组额定制冷量 kW、暖通机组制冷耗电量 kW、暖通机组制热耗电量 kW 等。经过 PKPM 能效测评软件模拟计算得出改造后该办公大楼相对节能采 率为 5.24 %，单位面积全年耗能量为 43.88 kWh/m2，暖热负荷指标 116.83 kWh/m2，空调冷负荷指经过软件计算改造后建筑全年模拟标 150.32 kWh/m2，

耗能量折合标准煤为 475.22 t。

通过 PKPM 能效测评软件的精确模拟计算可以得出，改造后大楼的相对节能率提升了近 20 %，全年耗电量也下降了 251 406 kWh，折标后能耗减少了 4.7 %，折后标准煤减少 23.67 t，全年建筑单位面积耗能量减小了 24.9 %。所以得出结论是通过本次改造可大大降低建筑能耗量。

北京启动从业人员有关证书电子化试点

2018 年北京市住房城乡建设委员会把从业人员有关证书电子化作为深化“放管服”改革的首要工作。在广泛听取各方意见并学习借鉴兄弟省、市成功经验的基础上，经相关部门反复研究和论证后，决定开展从业人员有关证书电子化试点。

电子证书中包含证书名称、人员信息、发证机关、- 78 -电子签章和二维码等信息，相关人员可随时扫描二维码核验真伪，从业人员则可根据需要随时打印证书，有效遏制企业压证、挂证的行为。另外，与纸质证书相比，电子证书实现了全程电子化、全时段在线、全域可查验，对进一步加强持证人员信用建设、提升监管效能具有积极意义。Q