2000年中國建筑耗能量已達1.8億噸標準煤,約占全國能源消費總量的14%,而且呈上升趨勢。建筑物空調(采暖、供冷)耗能量約占建筑耗能量的60%,所以,建筑節能潛力主要在建筑物的采暖與供冷方面。由于多種原因,中國建筑物單位面積采暖能耗是氣候相近的發達國家的3倍左右,說明中國建筑節能的潛力很大。當前中國正在民用建筑領域按照JGJ26-95號行業標準,推進民用建筑節能工作,要求自2000年開始,新建建筑必須按節能50%的標準設計與建設,原有建筑物要按該標準進行節能改造。完成這一節能改造目標,粗略測算節能潛力有3000多萬噸標準煤。針對浪費能源的主要問題,可采取以下6項技術改造措施,它們是:①改善建筑物的外圍護結構,②改福利供暖為按戶計量收費,③采暖熱源節能改造,④空調冷源節能改造,⑤供暖管網節能改造,⑥使用新熱源。現分述如下。
① 改善建筑物的外圍護結構
中國建筑物的外圍護結構耗能量很大,與發達國家相比,外墻耗能量是他們的4-5倍,屋面耗能量是他們的2.5-5.5倍,外窗耗能量是1.5-2.2倍,門、窗空氣滲漏是他們的3-6倍。節能改造的措施是:外墻在黏土磚墻上加保溫層,實踐證明外保溫層效果好于內加保溫層,造價稍高;屋面要在原屋面板上加鋪適當厚度的保溫層;外窗由鋼框單玻璃窗換成塑鋼、鋁塑或玻璃鋼框單玻或雙玻璃窗。這項改造措施可獲30%左右的節能量,節能改造費用每平方米建筑在100-200元之間,投資回收期較長。
② 改福利供暖為按戶計量收費
長期以來,中國職工享受著免費取暖的福利待遇,采暖費由職工
所在單位按地方統一標準和居住面積向供暖部門支付,用戶的用熱量既不能按需調節,也無法計量,結果是舒適度較差,能源耗費卻很多。中國政府已經決定,最遲2010年全國采暖地區要普遍實施按戶計量收費制度,實施這項改革是鼓勵廣大用戶參與節能的有力措施,實現這項改革的先決條件是實現用熱量可以按需調節與按數計量。
實施這項改革,EMC可做的工作是創造上述先決條件,即對現有大量頂層輸入單管串聯系統的各層散熱器處加裝跨越管,并在散熱器前端加裝溫控閥,在散熱器上加裝熱量計。改造投資須20元/平方米左右,可獲得20%左右的節能量。
③ 采暖熱源節能改造
中國采暖地區的城鎮采暖方式有三類,一是主要由熱電廠提供熱源的城市集中供熱,二是區域鍋爐房供熱,三是分戶小煤爐取暖,以上三類均為燃煤取暖,所以,成為采暖地區采暖季節大氣污染的主要來源。各自的改造措施簡述如下。
A、城市集中供熱
除熱電廠和輸熱管網的節能改造措施以外,用熱方主要是區域(或單位)換熱站提高換熱效率,減少換熱損失和能源消耗,使用按負荷變化(包括室外溫度變化)實時調節供熱量的自控系統。
B、區域鍋爐房供熱
由于熱源是工業鍋爐,節能改造內容已在“工業鍋爐節能改造”項目線中論及。
C、分戶小煤爐取暖
小煤爐能源效率極低,低空污染嚴重,環境舒適性很差。出于節能、環保和提高生活質量的需要,應予改造。示范EMC已經試范成功用高效電暖器和蓄熱式高效電暖器取暖取代小煤爐,在供電部門的支持下,得到很好的效果。現正在大面積推進。
D、蓄熱式電采暖
蓄熱式電采暖系統分集中、戶用與分室3種,它的應用既可以對電力負荷移峰填谷、削減冬夏季負荷差,為電力企業節約能源、緩解基建投資,也可使用戶節省建設投資,節約能源,減少采暖費用。示范EMC正在實施用蓄熱式電鍋爐取代燃煤、燃油鍋爐區域采暖的示范項目。
④ 空調冷源節能改造
中國民用建筑大量使用集中供冷,始于上個世紀80年代初期,均為常規送風,90年代集中供冷領域引入了先進設備和先進的系統設計方案,既可節約能源,增加建筑物的使用價值,又能改善環境的舒適性,為老舊供冷系統的改造升級,提供了物質、技術基礎。
A、制冷設備節能改造
在用的制冷設備有不少屬于效率較低,能耗較高,甚至使用不合理,須要進行改造。如新型溴化鋰制冷機組的耗熱量比舊型機組少10%—20%,使用低品位余熱,節能效果更加顯著;新型熱泵機組的效能系數比舊型機組增大15%左右,這些都是可供選擇的。改造投資須20元/平方米左右,可獲10%-20%左右的節能量。
B、供冷系統節能改造
常規供冷系統主、輔機的裝機容量是按照能滿足最大冷負荷的需要設計的,導致供冷系統大部分時間處于低負荷、低效率的運行狀態,造成系統建設投資和長期運行能耗的浪費。
蓄冷空調系統的應用,既可以對電力負荷移峰填谷,為電力企業節約能源,緩解建設投資的增長,也可以為用戶節省建設投資,節約能源,減少供冷費用,還可為業主增大建筑物的使用價值。原因是由于裝設了蓄冷裝置,制冷機組的裝機容量減小了許多,減少了投資;由于它可以經常運行在滿負荷高效狀態,而且1/3以上運行時間是低價電時段,所以,既節能又節運行費。低溫大溫差蓄冷空調系統,除了以上優點之外,由于供冷輔機和管道容量也都縮小了,所以,減少了占地面積和空間,因而,提高了業主建筑物的使用價值。低溫大溫差系統由于送風溫度低,環境的舒適度因而提高。這種系統更適合新建工程。
自上世紀90年代初,中國開始在民用建筑使用蓄冷空調技術以來,初期使用水蓄冷較多,上世紀90年代中期以后,建設的水蓄冷項目,多在有消防水池的建筑物中。
冰蓄冷技術使用初期是圓球型冰球,由于結構的原因,存在著空調系統整體造價較高,運行能耗及供冷成本均較高的問題。鑒于以上缺欠,人們開發了蕊心冰球,由于改良了球的結構,系統能源效率有所提高,其他如運行供冷穩定性和冷凍水溫難于進一步降低的問題依然存在,不能適應低溫大溫差送風的要求。
盤管蓄冷技術是90年代中期引入中國的,比起冰球蓄冷,既能降低空調系統整體的建設費用,又能減少系統的運行能耗與供冷成本,還能增加建筑物的使用價值,所以,近幾年盤管蓄冷空調系統的應用增長速度比冰球蓄冷快。當前,中國企業開發、生產的造價更低、可靠性更高的盤管蓄冷空調系統已成功地運行。示范EMC已開始涉足這個領域。
⑤ 供暖管網節能改造
供暖管網的能源損失有壓力損失和散漏損失兩種,散漏損失占輸送熱量的5%—10%,對管網實施良好、完善的保溫,加強維修與管理,可以清除散漏損失的大部分。
中國有許多居住區是經多次擴建而成的,供暖管網也是如此,自然會產生壓力失衡,導致水力失衡,即熱力失衡,造成系統遠端供暖不足,近端過剩。為了保證遠端室溫盡量高些,系統被迫采取大流量小溫差的運行方式,即浪費能源,又增加循環水量和循環水泵的耗電量。消除的辦法比較簡單,即使用平衡閥使系統分區分段達到水力基本平衡。節能效果很好,有的1個采暖季即可收回節能技改投資。
⑥ 空調新熱源
地溫水源熱泵空調系統。這種系統既能供暖,也能供冷,與一般空調系統相比,只是熱(冷)源與轉換設備不同,熱(冷)源不再是各種燃料而是地溫,轉換設備是水源熱泵機組取代了鍋爐(制冷機組)。
地層是一個龐大的恒溫蓄能庫,各地區不同深度地層的溫度是長年不變的,人們利用這一寶庫,可獲得很大的收益。地溫資源是極豐富的,地下水、河、湖、海水均可使用,地下無水地區,可在地層一定深度埋管存水使之恒溫也可使用;城市中水基本上是恒溫的,也可以使用。
水源熱泵的效能系數已達到4或以上,其工作溫度一般為10℃,有的可低到7℃,對水的要求一個是溫度,只要高于熱泵的工作溫度;再一個是水量,如從水中抽取5℃溫差的熱量,寒冷地區每萬平方米建筑物約需60噸/時;第三是水質,只要對熱泵的冷凝器和蒸發器長期無腐蝕,不堵塞即可。
使用這種系統供暖在中國自1997年冬季開始,次年夏用于供冷,至今在賓館、辦公樓、商務樓、醫院、居民住宅等類建筑中已有幾十個成功案例,示范EMC于2000年開始實施此類示范項目,已成功復制了一批。這類系統的特點是1套設備3種用途,所以節省建設投資,同時由于熱泵的效能系數較大,所以,節能效果也不錯。
建筑物節能改造所節省的能源是煤炭和石油制品,所以,具有很好的環境效益,可以少排大量的溫室氣體CO2,有益于緩解全球氣候變暖,同時可以減少酸雨氣體SO2和總懸浮顆粒物的排放量,有利于改善地區的生態環境。
建筑節能與改善人們的工作與生活環境密切相關,隨著經濟的發展,近5年來更受各方重視,將成為節能服務的新熱點。