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曾邦
今年的政府工作报告提到“适应人民群众高品质居住需要,完善标准规范,推动建设安全、舒适、绿色、智慧的‘好房子’”,这也是“好房子”首次出现在全国两会政府工作报告中。如何加快推进改善既有公共建筑业高能耗的现状?
节能改造势在必行
据建筑节能协会2025年公布的统计数据显示,从细分领域来看,我国建筑业建造能耗占全国能源消费总量的22.8%;在全国能源相关碳排放中所占份额为48.3%。其中公共建筑能耗占建筑总能耗的40.7%,占比最高,且能耗持续上升,增速居于其他种类建筑之首,推动节能改造势在必行。
大型公共建筑的耗能非常巨大。每年新增建筑中,大约只有3%~5%属于节能建筑,且公共建筑的能源消耗主要以电力能源为主,其中建筑的空调、照明和动力设施是电力能源消耗的主要设备,几乎占到能耗的80%。我国建筑的采暖和制冷所需要的能量是发达国家的3~4倍,外在表现为:建筑的构件缺少适当的保温隔热设备,墙体的保温隔热性能低,过多强调建筑外立面的整体效果,如夏热冬冷地区仍大量采用玻璃幕墙体系,围护结构构造设计追求造型而忽视地域气候特征,导致夏季高耗能降温,冬季保温差、热损失加剧;屋顶等关键部位的设置、无有效隔热层,形成显著的热桥效应。我国的公共建筑通常会安装中央空调,但是在考虑保温隔热时,未实施科学有效的施工实践,这对电力等能源的消耗是十分巨大的。同时,设计决策过程中普遍缺乏建筑的全生命周期的能耗模拟分析,过度依赖后期加装设备系统补救,导致“高能耗+强设备”的恶性循环。
公共建筑设计人员节能意识较薄弱。已建成的公共建筑能耗居高不下,其根本症结在于设计环节节能意识的系统性缺失。这种技术困境折射出行业深层次的结构性矛盾,一是现行设计规范对节能指标的弹性控制,使部分设计人员形成"达标即合规"的惰性思维;同时业主强势话语权和商业利益驱动下的设计倾向,导致玻璃幕墙等非节能构件被异化为建筑符号;更本质的问题在于建筑教育体系中、节能绿色环保性能设计路径的弱化,使设计从业者难以在设计实践中坚守对建筑物理环境调控的科学认知。
推动节能改造能够实现多方受益。既有公共建筑形式多样、类别丰富。绿色环保理念下的既有公共建筑节能改造不但能降低建筑能耗,还能提升公共建筑的使用性能,优化建筑复杂的内部系统,以及建筑内外部环境和使用舒适度。节能改造既有公共建筑可为人们提供更舒适的环境体验,有助于提升国家机关各部门的工作效率和群众的生活水平,属于一项具有长远发展价值、利国利民的公益性事业。
把握改造重点问题
既有公共建筑的设计与结构已大致固定。只有在已有的规划设计之下进行节能改造,建筑本体对室外环境的衰减作用很大程度上取决于围护结构,在建筑结构能耗中,围护结构的传热损失占比约70%-80%,所以围护结构热工性能是影响建筑耗能的重要因素。重点在于门窗、墙体与屋面的节能改造技术应用。关于建筑设备效率的提升,不仅要更新用能设备,还要合理运用可再生能源技术,实现建筑设备能源利用率整体提升。
外围护结构热工性能。主要是外墙保温,分为外保温、内保温和夹芯保温三种,常应用于节能改造工程的是前两种。外窗保温,因外窗构件有较大的辐射、导热面积,所以严重影响着冷热负荷和建筑能耗。屋面保温,包括加装隔热板、喷涂高反射涂料等,以此实现屋面层对太阳辐射的吸收比,提升反射率。遮阳措施,影响建筑负荷以及能耗的产生,需按实际情况谨慎处理。
供暖通风与空调系统。包括新风供冷、水泵变频、排风热回收、热泵技术等。各项技术在“设计规范”中也有提及,从应用形式上来说,在全球性能源危机的背景下,充分利用低品位热能兼具积极的环保效应和经济效应,是以“开源”思路实现低品位热能资源化的主要技术。
生活热水供应系统。公共建筑生活热水系统能效优化具有显著节能潜力,包括太阳能热水器和冷凝热回收机组等。前者有着维护便利、结构简单、节约燃料、环境污染小的优点,但容易受到地理位置、天气与季节条件的限制。后者在制冷系统循环运作过程中的冷却水,经过制冷剂处理后的温度范围为30~40℃,采用智慧控制系统实现多热源协同运行,有一定热回收价值。
供配电与照明系统。供配电与照明系统的电耗主要来自照明灯具,还包括电梯、扶梯、室内用电设备等,当前系统普遍存在能效管理粗放、设备选型滞后等问题,照明系统仍存在30%以上的非高效光源。这部分能耗依然有很大的节能改造空间,实施“源—网—荷—储”协同优化策略:在负荷侧,采用先进灯具替换传统光源,配合照度感应与分区控制技术,可降低照明能耗40%-50%;在“开源节流”的节能政策引导下开辟“节流”之路,实现建筑设备能源利用率提升。
科学设计改造思路
由住房和城乡建设部发布的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》中提出了具体目标:到2025年完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上,全国新增建筑太阳能光伏装机容量0.5亿千瓦以上,城镇建筑可再生能源替代率达到8%。
因此,需构建多维度的技术应对体系,首先应建立基于不同地区气候分区的结构性能数据库,推动标准化节能构造节点应用,其次需强化被动式设计策略的主导地位,将遮阳、通风等气候适应性技术纳入方案设计前端。完善建筑能耗数字化技术应用,实现设计方案的全过程性能验证。在改造中通过设计思维革新与施工技术体系重构,方能突破公共建筑节能改造的实践瓶颈。
注重综合效益。实践证明优化设计被证明是提升新建建筑节能降碳水平的有效途径,实现低碳背景下既有公共建筑能耗下降、开展绿化节能改造就必须扩展理念,由以往的建筑本体节能扩展为综合节能。简言之,在强化建筑本体节能的同时提高对设备节能的重视,引入高效能的通风系统、空调系统、用电系统等,做好定期机电调试,配合科学的建筑运营管理,整体提升建筑能效。
突出日常智管。注重设备设施的日常维护维修,保持良好运行状态,调整设备运行时间,缩短检测、检查间隔,减少待机能耗和无用功能耗,推广照明系统智能化节能改造思路。在对中央空调完成变频调速改造的前提下,定期使用保温节能耗材,保证中央空调运行工况达到最佳。逐步淘汰建筑附属的高能耗、低效率能耗办公设备。
强调因地制宜。在“双碳”目标的指引下,结合各地资源禀赋,积极探索适合本地特色的公共建筑节能解决方案,通过基于国家标准和气候分区的精细化设计。面对涵盖五个气候区的辽阔地域,需要人们正视资源现状、气候条件、建筑节能基础、经济发展水平方面的差异,围绕因地制宜的原则对不同的区域进行针对性的建筑改造总体规划,自上而下对既有公共建筑绿色节能改造任务的落实有序地开展分类引导。
坚持短长结合。改造工作应立足既有公共建筑当下情况,着眼深度化、长短结合、综合化发展。围绕既有公共建筑节能改造这一核心,推广建筑光伏一体化和超低能耗建筑等技术,持续推动着公共建筑领域的绿色低碳改造,全方位探索包括安全性能、节能性能、环境性能在内的综合性建筑改造,通过实施能耗限额管理,推动公共建筑在节能降碳方面取得更多成效。在合理控制能耗的过程中,基于合理规划有序推进既有公共建筑综合性能提升计划。
(作者单位:广东省机关事务管理局)