既有建筑节能改造与绿色建筑发展

作者简介:林树枝,工学博士,教授级高级工程师。现任厦门市建设局巡视员、副局长。住房和城乡建设部“全国超限高层建筑抗震设防审查专家委员会”成员,中国建筑学会建筑结构分会常务理事。

机关办公建筑和大型公共建筑节能改造

(一)节能改造探索阶段(-)

机关办公建筑和大型公共建筑节能监管系统

注:年开始建设,表上数据截止至年。年厦门市机关办公建筑和大型公共建筑节能监管系统的建设,获得中央财政万元的补助。

能耗公示

?在厦门商报、厦门晚报等主流媒体上进行机关办公建筑和大型公共建筑的能效公示工作。

?公示指标包含建筑名称、建筑面积、围护结构、空调类型、总能耗、总水耗、年每平方米总能耗、年每平方米常规能耗、年人均能耗、年床位总能耗。

大型公共建筑能耗特点:

大型办公楼、宾馆、购物中心、交

通枢纽、娱乐中心等。

?体量大,建筑面积超过2万m2

?采用中央空调。

建筑特点:

?无外墙的内区比例大。

?内部发热量大。

能耗特点:

?耗电量远高于一般建筑(8-10倍)

大型公共建筑能耗特点:

?空调能耗占大型公共建筑总能耗的40%~60%。

?围护结构的节能设计是降低建筑能耗的一个因素,但占比很小。夏季主要负荷来源于内部发热量,而不是围护结构。

?空调系统的高能耗是导致公共建筑能耗高的根本原因,主要原因是空调系统设计不合理,运行管理水平低。

?冷机、水泵、风机选型偏大,且长时间在低效率运行。

?风系统分区不当,水系统分区不当。

确定全市18类建筑的能耗基线值,为节能改造提供基准线。

厦门市首批63栋拟实施节能改造项目

节能改造试点

?厦门大西洋天虹商场

?厦门中银大厦

?厦门建设大厦

试点项目1--厦门大西洋天虹商场

厦门大西洋天虹商场为纯商业百货物业。建筑共5层,年竣工投入使用;项目建筑面积为m2,按照合同能源管理模式进行改造。

?搭建SEMS节能管控系统

?增加中央空调优化控制系统

?新风免费制冷

?照明灯具更换LED

?空调箱冷凝水回收利用

天虹商场--SEMS能源管理平台

该案例改造前后能耗实测对比,中央空调年能耗约降低98.6万度电,单位建筑面积中央空调系统能耗由kWh/m2降低到69kWh/m2,中央空调系统节能率达到38%。

试点项目2--厦门中银大厦

厦门中银大厦主楼26层,高90.7米,建筑面积约2.14万平方米。大厦目前的主要能耗为电力消耗,其中电耗以空调系统及照明系统能耗为主。

改造内容:

?空调冷冻站及楼宇自控系统改造。

?空气处理机组优化控制。

?电感式荧光灯节能改造。

?安装楼宇自控系统,实现优化空调主机起停,空调主机时间表顺序控制,供回水温差和流量设定优化控制,设备运行跟踪记录及保存等;

?将对目前使用的支18w电感式日光灯以及支36w电感式日光灯进行改造,改造为T5带电子镇流器的电子荧光灯。

试点项目3--厦门建设大厦

建设大厦建筑面积为平方米。

本次改造分批分期进行,一起改造完成后,将达到14.3%的节能量,二期改造完成后,可达到20%的节能量。主要改造内容为:

1、空调系统冷却塔更换及优化;

2、冷冻水泵变频控制;

3、安装分层能量计量系统;

4、更换LED照明灯具及红外感应控制;

5、电梯系统分区群控;

6、原有幕墙玻璃窗内增加:Low-E玻璃;

7、新增光伏发电系统;

8、新增雨水回收系统;

9、空调冷凝水回用系统。

法律支持:

年11月6日,厦门市出台《厦门经济特区生态文明建设条例》,将建筑节能监管体系建设纳入条例。

条例第四十二条规定:按照建筑物的类别、使用功能和规模,制定各类建筑的碳排放指标。在公共建筑领域建立碳排放权交易机制,公共建筑业主应当按照规定承担强制性减排任务。加强公共建筑能耗监测、能耗统计、能耗能源审计、能效公示的节能监管体系建设,推动节能改造与运行管理。

(二)大规模节能改造阶段(-)

年7月,厦门市获批国家公共建筑节能改造重点城市。

?获中央财政补助资金万元,用于公共建筑节能改造。

?(-)三年内完成万平方米公共建筑节能改造。

?改造后节能率不低于20%。

按照“统筹规划,渐进实施”的原则,分2批次,年与年分批完成。根据厦门市建筑能耗统计、能源审计与能效公示的结果,挑选高耗能建筑。

?公共建筑节能改造主要分政府投资类办公建筑与社会投资类公共建筑两种实施类型。

?政府投资类办公建筑由政府投资,统一进行招投标,强制推进。实施面积万平方米。

?社会投资类公共建筑由业主单位与节能服务公司协商,自筹资金,无需进行招投标。实施面积万平方米。

落实配套资金

?年7月,厦门市获批国家公共建筑节能改造重点城市。获中央财政补助资金万元,用于公共建筑节能改造。

?市级财政按中央补助1:1的标准配套补助资金。+=1.2亿元。

?市财政根据实际再需要安排节能改造技术标准编制、节能改造方案评审、竣工后节能量现场测评、审核检查和宣传等费用。

明确部门责任

?市建设局牵头会同市财政局、市机关事务管理局、市经信局、各区政府等部门依照各自职责,共同推进示范项目建设工作。

?市建设局负责公共建筑节能改造项目审查、备案、组织节

能改造方案评审及验收。

?市机关事务管理局负责公共机构类建筑节能改造项目初步审核。

?市财政局负责补助资金的使用并对补助资金使用情况进行监督检查,负责公共机构合同能源管理项目资金管理。

?市建筑节能管理中心负责示范项目的日常管理工作。

细分节能改造任务

明确实施单位的责任

?节能服务机构提供示范项目节能诊断、设计、融资、改造(施工、设备安装、调试)、运行管理、管理人员培训等服务。

?第三方测评审核机构由市建设局、市机关事务管理局、市财政局公开择优选取,主要承担示范项目的节能等能耗基础数据、以及改造效果和改造建筑面积的核定工作。

公布全市超能耗限定值公共建筑名单

根据能耗统计、能源审计、能耗监测数据,对照厦门市公共建筑能耗定额标准,年3月发布一批超能耗限定值公共建筑名单(共栋),并在厦门日报、市建设局网站等媒体上向社会公开,利用社会舆论督促项目业主进行节能改造。

全过程引入第三方测评审核。第三方测评审核机构主要在三个环节承担工作:

初审阶段:对申报材料进行初步审核,出具《初步审查意见书》,确保申报材料完整性;

预测评阶段:对申报方案进行审核,并对改造前的状况进行核查,出具《预测评报告》;

终测评阶段:对改造效果进行现场审核,出具《终测评报告》。

发布技术标准、完善技术支撑

项目验收:

?示范项目完工后,由申报单位组织参建各方主体进行工程验收。市建筑节能管理中心对验收合格的项目进行抽查监督管理。

?项目验收合格且经不少于6个月的正常运行后,在满足测试条件的情况下市建设局委托第三方测评审核机构对示范项目的改造建筑面积、实际节能率等进行最终现场测评,并出具核查意见。

?市建设局、财政局对改造项目出具审核意见,经审核合格

的示范项目,给予颁发建筑节能改造示范项目标牌。

第三方测评机构审核

财政补贴原则:

①市行政区域范围内的公共建筑。

②补贴对象是公共建筑节能改造项目实施的投资主体。

③项目改造后实现单位建筑面积节能率不小于20%。

④改造模式须采用合同能源管理或PPP模式实施。

⑤示范项目应安装建筑用能分项计量监测系统,并将能耗数据传输至市建筑能耗监测数据中心。

⑥对办公建筑分散于多个区域的公共机构,可以采用多区域联动方式实施节能改造。对有多家单位合署办公的办公建筑,可以由其中一家单位牵头、多家单位共同实施、业主委托等方式进行节能改造。

补贴标准

?按照节能量审核机构核定的节能率和改造建筑面积进行补助,其补助标准为:单位建筑面积能耗下降不少于20%的,按40元/㎡进行补助。

?公共机构能耗预算及支付

?公共机构实施合同能源管理项目期内,市(区)财政部门按照改造前的能耗基准核定年度能耗支出预算。节能改造节省的能耗费用按合同能源管理合同中约定的比例支付给节能服务机构。

低成本节能改造策略:

对既有建筑物围护结构及用能系统通过采用成熟可靠的无成本

(优化运行管理、完善物业管理等)、低成本(改造投资额较低,

节能效果明显、投资回收期较短)等节能改造措施。

1、中央空调自动控制技术。可以方便地与楼宇自动控制技术实现集成联网控制,根据商业建筑实时负荷,调整主机和其他空调设备,在保证室内温度和湿度的前提下,尽可能地节约能源。

2、主机房模糊变频控制系统。主要对冷冻机房内的耗能设备进行节能运行管理。

3、新风换气技术。由于夏季排风温度较低而新风温度较高,将新风与排风进行热交换,以降低新风的进风温度,可以节省制冷机大量的冷量。

4、安装照明节电器。可以起到稳压、滤波、提高功率因数的作用,达到节能与延长灯具使用寿命的目的。

5、采用智能灯光控制系统。可以对大型商业建筑灯光系统进行智能化的、灵活的控制。

5、更换节能照明器具。在不影响照明效果的前提下,更换节能光源和灯具是最行之有效的照明节能措施。

7、更换节水器具。

8、冷却水节水技术。利用冷却塔的排污水冲厕和进行绿化灌溉是冷却水节水的重要措施。

9、电梯动能回馈节能技术。变频调速器将电梯运行时的机械能转

变成电能。

10、扶梯节能控制系统。在扶手电梯的入口处增加载客感应器,无乘客到达时停止运行。

完成情况:

经第三方核定:厦门市累计完成公共建筑节能改造示范项目47项,完成改造面积.90万m2,节能率23.2%。全面完成公共建筑节能改造重点城市建设任务。全部示范项目投入运行后,每年可节电.7万千瓦时,折算标准煤2.00万吨,减少二氧化碳排放4.38万吨。

实施绿色建筑行动

把绿色建筑发展作为生态文明建设的重要内容

绿色建筑发展:

从年1月1日起,全部新出让土地强制执行星级绿色建筑标准;全部新出让商品房采用一次性装修到位。

传统的装修模式已明显落后于时代

装修难做,协调工作量极大,耗费大量人力物力。上联:一个项目、两部手机、三餐误点、只为四千工资、搞得五脏俱损、六神无主、仍然七点起床、八点开会、约了九个装修工、十分辛苦。下联:十年工程、九州跑遍、八面玲珑、忙的七窍生烟、到头来六亲不认、五体投地、仍然要四肢勤快、三更加班、只为两个铜板、一生奔波。

毛坯房是一种怪胎

商品住宅作为一种商品,在还没有做成成品之前就被推向市场。国内很多城市,只销售毛坯房,而毛坯房仅能算是一种半成品。汽车、家用电器、服装等商品都要制成成品甚至是精品才推向市场,只有商品住宅是例外。

国内的这一做法,让许多境外开发商不能理解。开发商(专业制造商)把半成品(毛坯房)卖给住户(外行),由这个外行再去搞精装修,这在国外简直是不可思议。更不可思议的是,部分原来推行商品房一次性装修到位的城市,还想回潮到毛坯房。

推行住宅一次性装修到位:

可实现住宅装修产业化,还可杜绝家庭居室装修过程中,野蛮施工酿成的建筑物安全隐患。另外,还能减少初装修与二次装修之间重复工作造成的人力、物力的资源浪费。对高层住宅,还可避免因二次装修时间差造成的不同用户之间的作息影响,消除由于二次装修而形成的空气粉尘污染源。此外,商品住宅一次性装修到位,通过建筑材料的集团采购,还会降低装修成本。

因地制宜推动绿色建筑发展

城市价值

厦门地处夏热冬暖地区,全年平均气温21摄氏

度,既无严寒又无酷暑,城市尺度宜人。

门窗幕墙的设计水平

对绿色建筑和建筑节能指标影响很大

夏热冬暖地区适宜的绿色建筑技术:

?隔热与遮阳

?自然通风和自然采光

?绿化和垂直绿化

?节约用水

?土地资源集约利用

?可再生能源应用(太阳能、风能、海水源热泵)

夏热冬暖地区建筑节能重点部位

寒冷地区建筑节能的重点是保温,炎热地区建筑节能的重点是隔热。厦门市地处夏热冬暖地区,建筑节能以隔热为重。

在建筑外围护结构中,外窗是建筑与外界热交换的最薄弱环节,透过窗户的太阳辐射是建筑得热的主要途径。

建筑外遮阳的目的就是通过构件遮挡,减少太阳对外窗的直接辐射,通过外窗遮阳隔断热源是夏热冬暖地区有效的建筑节能措施。

夏热冬暖地区绿色建筑技术原则

①从“节地、节能、节水、节材、室内环境和运营管理”六大部分综合考虑,尽可能选择低成本高效益的技术。

②优先采用被动式设计:在建筑规划设计中,利用自然环境,通过对建筑朝向的合理布置、遮阳的设置、建筑围护结构的隔热技术、有利于自然通风的建筑开口设计等实现建筑需要的空调、通风等能耗的降低。

③把主动式设计作为辅助手段:通过机械设备干预手段为建筑提供空调通风等舒适性环境控制。

④先通过被动式技术入手并作为技术构思的重点,通过设计方法进行整体式调节。再通过主动式技术进行辅助、精细化调节。这样就可以充分利用自然条件,借助设计方法,最大程度节约资源、节省能源。

闽南古建筑历来很重视建筑朝向、通风、隔热和遮阳

绿色建筑实例1—厦门财富中心

绿色建筑实例2—厦门洋塘保障房

微气候分析

夏季典型日建筑阴影分析:南立面自遮阳效果一般,建议结合建筑立面强化自身遮阳设计。

建筑表面太阳日照时数分析

(夏季及秋季):顶部和南面日照时数分别可达h和h,低层建筑顶部和南部可充分利用太阳能。

热岛效应分析

日照充沛处进行绿化措施或采用透水地面,以减少热岛效应。

自然通风分析

建筑错落布局,东南面建筑低、西北面建筑高布局有利于自然通风。

与门窗设计有关的绿色建筑技术

自然通风和自然采光

通过优化建筑总平面合理布局、主要功能房间靠窗布置、增大窗户可开启面积等措施,满足日照、采光、通风要求;

绿化和垂直绿化

因地制宜采用本地植物进行屋顶绿化、垂直绿化,降低屋面传热系数;小区、庭院绿化

,增加室外透水地面面积;种植适应当地气候和土壤条件的乡土植物;

东西向日射量是南向的1.24倍,屋顶水平向日射量是南向的2.78倍。因此,建筑朝向及屋顶隔热特别重要。

5~10月各方位日射热量比例

资料来源:台湾陈海曙教授

建筑物朝向

座北朝南

东西向开窗尽量少

外窗比例要适当

墙面植栽隔热

夏热冬暖地区,加强外遮阳设计,降温效果最佳

资料来源:台湾陈海曙教授

夏季--要遮避太阳辐射,以降低室内热负荷。

冬季--要获取太阳辐射,以增加室内气温。

台湾研究:外遮阳降低太阳辐射热,效果明显

资料来源:台湾陈海曙教授

建筑外遮阳的节能效果显著

《民用建筑热工设计规范》规定:“建筑物的向阳面,特别是东、西的窗户,应采取有效地遮阳措施。”

《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》规定:“居住建筑的外窗,尤其是东、西朝向的外窗宜采用活动或固定的建筑外遮阳设施。”

《公共建筑节能设计标准》规定:“夏热冬暖地区、夏热冬冷地区的建筑以及寒冷地区中制冷负荷大的建筑,外窗(包括透明幕墙)宜设置外部遮阳。”。

窗户的遮阳性能

《厦门市建筑节能设计指导意见》提出:“厦门地处夏热冬暖地区,建筑节能重点应做好建筑遮阳、隔热与通风。”、“外窗(包括透明幕墙)宜采取各种固定或活动式的外遮阳装置等有效的遮阳措施,如花格、外挡板、外百叶、外卷帘等……建筑设计宜结合外廊、阳台、挑檐等处理

方式进行建筑遮阳。”

《厦门市人民政府关于进一步加强节能工作的实施意见》(厦府[]97号)第十一条规定:“结合我市南方气候特点,全面实施居住建筑外遮阳技术。卧室、起居室、书房等主要房间的南、东、西向外窗均应设置外遮阳设施。遮阳率应达到80?。”……

《厦门市建筑设计方案节能审查要点》中,对建筑遮阳提出了具体的要求,积极推进遮阳这一有效的节能措施。

厦门建筑外遮阳

外遮阳曾经是厦门传统建筑的重要元素:深远的挑檐、宽大的外廊、外置百叶窗……类似遮阳构建在鼓浪屿等地的传统建筑中随处可见,在酷热的夏季将炎炎烈日挡在房子外面。

厦门老房子的木质百叶遮阳窗

历史风貌建筑保护

鼓浪屿申遗成功。全面进行鼓浪屿历史风貌建筑的修缮,修旧如旧。修缮时注意恢复原有的外窗遮阳系统。

厦门建筑外遮阳(回廊式建筑)

厦门建筑外遮阳(外廊式学校建筑)

厦门建筑外遮阳(骑楼式建筑)

骑楼式外遮阳系统:骑楼得以保留并发展的城市,地处夏热冬暖地区,具有相似的沿海湿热型气候,夏季阳光猛烈,多雨、多台风。骑楼具有防晒、防雨和防台风的三大功能,有效的构成了一个全天候的购销环境。

厦门建筑外遮阳

小白鹭文化艺术中心:电动百叶

BRT轮渡枢纽站:活动外遮阳与水平固定外遮阳

思明区图书馆:遮阳百叶与建筑造型一体化设计,形成“书本”的造型,表达了图书馆建筑的特有造型元素。

厦门国际机场候机楼

东、西向设置了与建筑造型一体化的固定外遮阳

五缘水乡:设计了挑檐、连廊,将建筑遮阳融入到建筑造型中

厦门文化艺术中心:Low-E中空、遮阳节能改造效果

各类玻璃日射量

Low-E玻璃节能原理

减少二次辐射热传递,但不会阻隔可见光透进室内,不会产生光污染。

Low-e玻璃幕墙

微反射玻璃窗

合理开窗有利于自然通风

合理开窗有利于自然采光

门窗幕墙--值得

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