上海市作为全国公共建筑节能改造重点城市,积累了丰富的技术经验,节能改造项目类型涵盖宾馆饭店建筑、办公建筑、科教文化建筑、商业建筑、医疗卫生建筑、综合建筑等,不同业态项目数量分布见图1 ^[1]。建筑年代主要以2000年以前为主,占总示范面积的47.4%;2000—2005年的建筑占总示范面积的13.9%;2005—2010年的建筑占总示范面积的33.0%;对2010年以后的建筑进行节能改造的比例较小,占总示范面积的5.7%。

　　 随着公共建筑节能改造工作的不断推进与完善,改造技术呈现多样化发展,空调热源、空调冷源、空调输配系统、电梯、控制系统和照明系统的改造技术在各类建筑中应用普遍。如图2所示,宾馆饭店类示范项目共29个,涉及节能改造技术措施60项,改造技术种类较多,其中空调热源和热水系统涉及技术措施13项,空调冷源涉及技术措施11项;办公建筑类示范项目共16个,涉及节能改造技术措施45项,其中空调冷源涉及技术措施10项,空调热源涉及技术措施8项;商业建筑类示范项目共9个,涉及节能改造技术26项;医疗卫生建筑共8个,涉及节能改造技术28项。

　　 在节能改造过程中,一般会针对建筑类型与运行特点制定适宜的改造方案,以获得最大经济效益。不同类型公共建筑采用的改造技术侧重点有所不同,改造技术应用情况统计如图3所示。由图3可知,照明系统改造技术应用最多,各类建筑在改造中首选照明改造;其次为空调冷源系统改造技术。同时,改造技术在应用过程中体现出与建筑类型相关性特征,如商业建筑灶具改造和冷柜改造应用较多,宾馆饭店建筑及医疗卫生建筑对热水和空调热源改造较多,而医疗卫生建筑则较少采用通风系统改造和变配电改造技术。

　　 公共建筑空调冷源改造前,主要以电制冷冷水机组为主,占总量的52.6%;用溴化锂机组作为冷源的建筑占总量的34.2%;采用空气源热泵机组的建筑较少,占10.5%;小部分公共建筑采用分体空调机组。通过设备节能改造后,溴化锂机组被高效节能机组替换;空气源热泵机组应用比例提高,占30.8%;新型冷源如能源塔热泵机组、磁悬浮冷水机组应用数量占30.8%。如图4所示。

　　 公共建筑空调热源改造前主要以锅炉为主,占总量的65.6%;采用溴化锂机组作为热源的建筑占总量的18.8%;采用空气源热泵机组的建筑较少,占9.4%;小部分公共建筑采用分体空调机组。通过热源设备节能改造后,溴化锂机组被高效节能机组替换;空气源热泵机组应用比例提高至50.0%;锅炉应用比例减少至30.0%。如图5所示。

　　 针对水冷冷水机组进行改造的技术包括更换为空气源热泵机组、更新冷水机组、采用热回收型冷水机组、采用磁悬浮冷水机组和采用能源塔热泵机组,部分项目将集中供冷系统改为分散供冷系统,将冷水机组改为分体空调机组。各技术应用比例分别为38.1%,19.0%,14.3%,14.3%,9.5%和4.8%。

　　 针对空气源热泵机组的改造技术包括更新空气源热泵机组、更换为水冷冷水机组、更换为能源塔热泵机组。各技术应用比例分别为50%,25%,25%。

　　 针对溴化锂机组的改造技术包括更换为水冷冷水机组、空气源热泵机组、能源塔热泵机组、多联机组和磁悬浮冷水机组。各技术应用比例分别为53.8%,15.4%,15.4%,7.7%和7.7%。

　　 若机组运行15 a以上,或效率衰减至额定效率70%～80%以下时,对空调冷热源进行改造,改造后机组性能达到现行国家或地方标准要求,由第三方节能量核定机构进行节能量核定。核定原则依据上海市工程建设标准DG/TJ 08-2244—2017《建筑节能量核定标准》,采用改造前后建筑电力和燃气账单比对,对天气、入住率等影响因素进行修正,得出改造项目总节能量;各单项技术依据改造前单项能耗及改造前后机组供冷和供热水的流量、温差、耗电量等参数的第三方检测机构现场测试结果核算节能量。实施节能改造的各单项技术节能量之和应与账单总节能量一致。根据核定结果,冷热源改造技术预计可达到的节能效果见表1。

　　 公共建筑生活热水设备改造的项目均采用锅炉作为热源,比例为100%;通过设备节能改造后,锅炉被空气源热泵热水器替换,替换比例约为47.8%;新增制冷机余热回收,约占10.9%;新型太阳能热水器、蒸汽发生器、CO₂热泵热水器、热源塔热泵热水器等新增生活热水设备占19.6%。如图6所示。

　　 改造前采用锅炉作为集中热水供应系统的热源,由第三方节能量核定机构依据DG/TJ 08-2244—2017《建筑节能量核定标准》对技术效果进行节能量核定,通过改造前后账单比对,以及改造前后机组效率等参数测试结果,分析得出技术改造节能效果,见表2。替换掉的锅炉可作为备用,热泵热水器可用来预热锅炉进水,热泵热水器热水供水温度应高于55 ℃。

　　 在单项改造技术中,照明改造的比例最高,达到项目总数的93.2%。改造内容包括对建筑既有的白炽灯、荧光灯、卤素灯等进行改造,主要采用发光二级管LED光源。改造区域既包含建筑内部的公共区域和非公共区域,也包含建筑外部的景观照明区域。由第三方节能量核定机构依据DG/TJ 08-2244—2017《建筑节能量核定标准》对技术效果进行节能量核定,通过改造前后账单比对,以及改造前后改造区域照度、照明功率密度等参数的测试结果,分析得出照明系统改造后能耗下降30%～60%。

　　 宾馆饭店建筑常用的技术措施为:照明系统采用LED光源替换原有白炽灯、节能灯等光源;热水系统和热源改造主要采用更换原有锅炉为热泵热水器;空调冷源改造主要采用高效电制冷机组、热回收机组、热泵机组替代原有溴化锂机组或使用时间长、运行效率低的冷水机组。

　　 常用改造技术措施实施后效果明显,如图7所示,热水系统改造单位建筑面积节能量为41.8 kW·h/(m²·a),节能率为16.2%,节能量和节能率均高于其他用能系统。照明系统和空调系统改造单位建筑面积节能量分别为19.3,26.6 kW·h/(m²·a),节能率分别为8.4%,10.7%,说明热水系统、照明系统及空调系统是宾馆饭店建筑主要的改造对象。

　　 办公建筑常用的改造技术措施为:照明系统改造采用LED光源替换原有光源;空调冷源改造主要采用高效电制冷机组、热泵机组替代原有溴化锂机组或使用时间长、运行效率低的冷水机组;输配系统改造采用水泵变频或更换水泵的方式;空调机房采用群控方式。

　　 常用改造技术措施实施后照明系统、空调冷源和空调输配系统单位建筑面积节能量分别为12.9,11.4,6.9 kW·h/(m²·a);节能率分别为12.9%,8.7%,5.4%。说明照明系统和空调冷热源系统是办公建筑中重要的改造对象。

　　 商业建筑常用的改造技术措施为:照明系统采用LED光源替换原有光源;空调冷源改造主要采用高效电制冷机组替代原有溴化锂机组或使用时间长、运行效率低的冷水机组;空调输配系统采用变频水泵或更换为高效水泵;冷柜改造采用加装柜门防止冷量散失的方式。

　　 常用改造技术措施实施后空调系统和照明系统单位建筑面积节能量分别为21.7,17.3 kW·h/(m²·a),节能率分别为15.4%和7.1%。说明空调系统和照明系统是商业建筑中重要的改造对象。

　　 医疗卫生建筑常用的改造技术措施为:照明系统采用LED光源替换原有光源;空调热源改造主要更换溴化锂机组为热水锅炉,更换锅炉为冷热水机组,更换燃油锅炉为天然气锅炉;空调冷源由溴化锂机组更换为高效电制冷机组;空调输配系统采用变频水泵或更换为高效水泵;热水系统更换锅炉为热泵热水器,更换燃油蒸汽锅炉为蒸汽发生器。

　　 常用改造技术措施实施后效果明显,如图8所示,空调系统、热水系统及照明系统改造单位建筑面积节能量分别为49.4,14.3,11.0 kW·h/(m²·a),节能率分别为20.2%,10.6%和5.1%。空调系统中,空调热源改造单位建筑面积节能量为23.0 kW·h/(m²·a),节能率为9.8%,占比最大。

　　 总结了上海市公共建筑节能改造项目的业态类型及改造技术应用特点,分析了不同类型建筑主要改造系统涉及的节能改造技术措施;分析了项目中冷热源系统、生活热水系统和照明系统改造技术,给出了单项改造技术的节能效果;得出了不同类型建筑适宜采用的主要节能改造措施及主要改造系统的节能量和节能率。