賓館類既有建築節能改造案例？
2009 年 11 月 26 日，國家發展和改革委員會在北京發布《中國應對氣候變化的政策與行動———2009年度報告》，概述去年以來中國應對氣候變化的新進展。同時中國政府也公布了控制溫室氣體排放的行動目標———到 2020 年全國單位國內生產總值二氧化碳排放比 2005 年下降 40%～45%。節能減排將成為政府下壹階段工作的重點。目前我國既有建築超過了 400 億 m2，新建建築也以每年 20 億 m2 的速度增長。在既有建築中 95%以上是高能耗建築，即使是新建建築，也只有不到20%能達到國家制定的強制性節能標準。高速增長和高能耗已使建築業成為和工業、交通並列的能耗大戶。建築節能是降低建築能耗最有效的手段。目前，國內建造了許多節能建築的案例，但這些建築要麽節能效益不明顯；要麽欠缺實用性，阻礙了建築節能的大範圍推廣。2008 年底，遠大空調有限公司開始對遠大城內的建築進行節能改造，目前已完成了 8幢建築的改造[2]。本文主要介紹其中 1 幢具有代表性的建築———方舟賓館及在改造中應用的節能技術和獨特的空調系統，並對空調能耗進行了統計。從改造後的空調運行能耗來看，其節能率已達到6 L房的標準。1 工程概況方舟賓館建於 1994 年，位於長沙市東郊遠大城內，主要用於接待重要的客戶。建築***分 4 層：地下 1 層為公司總機和輔助用房；1～3 層為賓館客房。建築面積 1 684 m2，空調面積 1 420 m2。改造前，建築的圍護結構主要為 240 mm 厚的磚墻和鋁合金單層玻璃窗，空調主機采用小型非電空調，室內為傳統的風機盤管系統，無新風，主要通過開窗取新風。2006～2008 年對方舟賓館的能耗進行了統計，從統計的數據來看，方舟賓館的建築制冷、采暖燃料消耗為 354 kW-h/m2(折合成壹次能源，下同)，輸配系統電耗 45 kW-h，空調系統總能耗達 399 kW-h，為典型的高能耗建築。2 空調負荷分析根據改造前建築圍護結構和空調系統的特點，使用鴻業負荷軟件對方舟賓館的空調負荷進行計算，其空調負荷比例如圖 2。可以看出，圍護結構負荷和新風負荷占空調總負荷的 79%，而室內發熱量(人員、設備和燈具)只占空調負荷的 21%，圍護結構和新風負荷成為影響建築能耗的主要因素。3 改造方法和應用技術2008 年 11 月，遠大空調有限公司根據空調負荷分析的結果對方舟賓館進行節能改造，主要分為二部分：圍護結構改造和空調系統改造。預計改造後空調系統達到 80%的節能率。3.1 圍護結構改造建築的外圍護結構主要包括 5 個部分：外墻、屋頂、窗戶、外遮陽和外門。3.1.1 外墻、屋頂改造方舟賓館外墻和屋頂總面積約 1 700 m2，改造前沒有采取任何節能措施，是建築主要的散熱部位。改造中采用薄抹灰外墻外保溫系統，在原外墻基礎上粘貼 150 mm 的膨脹聚苯板，傳熱系數下降到0.24 W/ (m-2K)。屋面采用 100 mm 膨脹聚苯板外保溫，傳熱系數 0.34 W/(m2-K)。3.1.2 窗戶改造外窗的節能比墻體節能更重要。單位面積的單層玻璃的傳熱系數壹般為普通墻體的 3～4 倍，因此，外窗節能首要的就是降低窗戶的傳熱系數。方舟賓館原外窗都是鋁合金單層玻璃窗，傳熱系數達 6.2 W/(m2-K)，且密封性較差。在窗戶的改造中，首先，將窗戶的面積改小，原建築窗戶總面積 298 m2，改造後窗戶面積只有 75 m2，窗墻比由 25%下降到 6.3%。其次，將原鋁合金單層玻璃窗全部換成 3 層玻璃塑框窗，玻璃間隔層間充氬氣，在窗框和玻璃間加裝密封條，窗戶的傳熱系數為 1.65 W/(m-2K)。3.1.3 遮陽改造透過玻璃進入室內的太陽輻射是造成空調能耗高的原因之壹。方舟賓館為東西朝向，窗戶都集中在東面和西面，太陽輻射可直射室內，引起空調能耗增加。建築原來安裝有內遮陽，但是它不能防止太陽輻射熱量進入室內，易被遮陽構件吸收，其隔熱效果和節能潛力遠不如外遮陽。為達到最大的節能效果，在東面和西面的 3 層玻璃窗外安裝外遮陽。外遮陽采用電動布卷簾形式，可根據室外天氣情況和室內人員觀景需求調節遮陽的面積，控制進入室內的太陽輻射。對於南面外窗，由於大部分時間太陽都是斜射，因此，只需要安裝固定遮陽板就可滿足夏天的遮陽和冬天采暖。3.1.4 外門改造方舟賓館的原外門為單層玻璃推拉門，傳熱系數大，人經常進出時室內外空氣流通頻繁。改造中，利用大門外原有的雨棚，將兩側全部密封起來，形成壹個門廳，外面再加裝壹層木門，雨棚頂和兩側全部采用 150 mm 外保溫。木門為特殊訂做的，內夾 60 mm 聚苯板。改造完成後，大門由2 扇門組成，中間部分形成壹個緩沖地帶，作為過渡區，有效地防止冷量流失。3.2 空調系統改造在負荷計算中，方舟賓館的新風負荷占 46%，是最大的負荷。為保證室內空氣品質，開窗取新風成為最普遍的現象，這也直接造成了空調能耗的上升。3.2.1 空調系統改造改造中將原空調系統全部拆除，采用熱回收新風機加集中盤管系統(如圖 9)。熱回收新風機內安裝高效熱交換器，其熱交換效率夏季為 70%，冬季為 90%。制冷季空氣處理過程如圖 10 所示。室外新風經熱交換器與排風中熱量進行熱交換後，由狀態點 W 處理到狀態點 W'，再與室內的部分回風混合達到狀態點 C。混合後的空氣最後由空調盤管降溫到 18 ℃送入室內，此狀態點較接近露點 (17.6 ℃)。整幢建築采用 2 臺新風量為 1 500 m3/h的熱回收新風機，新風換氣次數達到 1.5 次 /h。3.2.2 過渡季節全新風過渡季節空調負荷主要以室內發熱量為主。當環境溫度較低時，低傳熱系數的圍護結構可防止室內熱量流失，降低采暖需求。但是相反，當環境溫度與室內溫度相差幾度的情況下，低傳熱系數的圍護結構不利於內部熱量的散發，造成室內溫度升高，需要制冷。這種情況經常出現在過渡季節及夏季的晚上。采用全新風系統，排風與室外新風不進行熱交換，直接利用室外低溫的空氣作為天然冷源，可以達到很好的節能目的。室外的新風由送風機引入熱回收新風機內，新風機內的旁通閥打開，新風經由旁通閥直接送入室內；排風則在排風機的作用下經熱交換器直接排出(如圖11 所示)。新風、排風經由不同的路徑不會產生混合，實現全新風。由於新風在熱回收新風機內沒有經過熱交換器，風機的阻力降低，送風機的送風量可達到額定值的 1.2 倍。3.2.3 空調系統節能控制策略整個空調系統中安裝了樓宇自動控制系統，其控制策略見表 2。控制過程主要是通過檢測室外溫度來實現空調主機、熱回收新風機和旁通閥間的連動。以全新風模式為例，當室外溫度在 10～25 ℃時，氣溫較適合，空調主機處於關機狀態，熱回收新風機采用全新風模式並通過跟蹤排風溫度來調整風機頻率，使室溫處於 18～26 ℃，達到節能和滿足室內新風需求。而在制冷或制熱模式時，熱回收新風機則通過調整風機頻率，將室內空氣中的 CO2 體積分數控制在1 000-10-6 以下。4 節能改造效益分析經過改造後的方舟賓館外形上看和普通建築並沒有什麽區別，但綜合節能技術的運行卻帶來了巨大的經濟效益和環境效益。
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