华南华北地区建筑节能改造分析比较

　　基金项目：国家自然科学基金项目（50376048）1我国既有建筑节能改造所面临的问题我国的既有建筑节能改造，不仅工作量巨大，而且需要投入大量资金。据测算北方城市既有建筑进行节能改造每年所需投资320亿元，若不进行节能改造每年则多耗标准煤5280万吨，浪费158亿元。我国既有建筑节能改造室内管网和分户计量以及围护结构保温改造的成本大约为100元/m2（其中供热系统约为20元，围护结构约为80元）。华北地区以煤为燃料的供热系统的燃料成本不超过5元八12），按照目前第二阶段节能目标节能50%计算既有建筑节能改造后可节省的燃料费用为2.5元/（20，这样既有建筑节能改造初投资50年都无法回收。但这种分析方法：（1）没有结合华北地区夏热冬寒的气候特点将冬季供暖和夏季节能效益同时考虑；（2）没有考虑既有建筑节能改造对热源和电力建设初投资费用的节省效益；（3）没有考虑华北地区由于环保要求采用天然气等清洁能源使供热系统的燃料成本上升的情况。

　　2我国南、北方地区的气候特征与能耗分析如上所述，以往人们往往只重视东北地区既有建筑物的节能改造及其在冬季所带来的节能效益，而忽视了对华北华南这样的夏热地区建筑物的节能改造及其在夏季所产生的节能效益，以下将对华北及华南地区的气候及建筑物能耗特征进行分析比较。

　　我国东北地区属严寒地区，华北地区属寒冷地区。东北地区的气温全年较华北地区偏低，尤其是冬季的日平均气温可相差10~20°C，东北地区的冬季供暖期较华北地区长1/3~1/2见表1，2.华北地区的夏季不仅时间长，而且温度很高，经常出现炎热天气。其7月份的平均气温，平原地区可达26~28°C平原地区的*高气温平均可达30~32°C以上，极端*高气温可超过40C全年有10~20天以上日*高气温高于35C其夏热程度甚至可能超过炜度较低的华南地区，因此华北地区居住建筑的夏季空调越来越普遍。

　　表1东北与华北地区各月平均气温比较地区平均温度（C）1月份4月份7月份10月份齐齐哈尔东北哈尔滨长春北京华北天津承德由表2可知，在建筑物耗热量相近情况下，由于东北地区的供暖期明显比华北地区长，从冬季供暖节能的角度看华北地区的既有建筑节能改造后的燃料节省比东北地区少40%左右。但由于华北地区夏季气候炎热，既有建筑节能改造后在夏季空调方面也能产生相当的节能效益，因此如果将此部分节能效益计入，则华北地区新型采暖居住节能建筑的节能效益还会有一定提高。

　　表2供暖期及能耗指标地名供暖天数供暖期室外平均温度（C）建筑物耗热量（W/m2）耗煤量指标北京天津哈尔滨长春对于南方城市（主要指长江以南）其冬季大都是湿润而温暖，温度一般在0°C以上，所以采暖的方式一般为局部使用热泵型空调供暖；而在夏季，由于高温持续时间长，且湿度大，应充分考虑夏季的节能效益。本文采用动态冷热负荷模拟计算程序――美国劳伦斯M白克利国家。

　　表4天津市3500m2住宅节能改造前后夏季耗能比较项目节能改造前节能改造后建筑物耗冷量（W/m2）建筑物年冷耗电量目前天津市需要进行节能改造的既有采暖居住建筑约8X107m2，假设每年改造10%的既有建筑，10年内可全部完成并全部达到天津市第二阶段节能目标。对于冬季：到第10年共可累计节能106t标煤；对于夏季：到第10年共可累计华南地区以广州市为例进行分析。为了方便与华北地区的节效益进行皆较选择了一幢与广州市某建筑物改造前后夏季（6.天津所仿真的建筑一样的建筑进行仿真，其建筑结构及材料完全相同。如上所述，在选择冬季采暖时间及夏季供冷时间时，同样与华北地区相同，其中冬季该建筑物节能改造前后单位面积的逐时热负荷如所示。

　　由于冬季供暖采用热泵型空调，取COP =2.8，其耗能比较结果如表5所示。夏季该建筑物节能改造前后单位面积的逐时冷负荷如所示。

　　表5广州市3500m2住宅节5能改造前后冬季耗能比较项目节能改造前节能改造后建筑物耗热量（WVm2）建筑物年热耗电量=2.8，其结果如表6所示。

　　表6广州3500m2住宅节能改造前后夏季耗能比较项目改造前改造后建筑物耗冷量（WVm2）建筑物年冷耗电量目前广州市需要进行节能改造的既有采暖居住建筑约1.3X1（fm2，假设每年改造10%的既有建筑，则到第10年，冬、夏两季分别可累计节电约1.33X 3.2节能改造效益分析如上所述，仍以天津市为华北地区典型代表，需要进行节能改造的既有采暖居住建筑约为8X107m2，假设每年改造10%的既有建筑，10年内全部完成并全部达到天津市第二阶段节能目标。

　　106t标煤，若煤价按240元/t、处理污染及环保方面的费用按200元/t计算，折合节约能源消费资金16.8亿元，在10年改造期间共减少⑴2排放量约1.019X 54X109kW.h，天津市民用电价按0. 362元川11）则到第10年共可节约资金16.45亿元。全年可共计节约资金33.25亿元。

　　选择广州为华南典型城市，进行房屋节能改造的总面积也设为8X107m2.若每年改造10%的建筑，冬季：到第10年共可累计节电约8.17X108kW°h；夏季：到第10年共可累计节电约4. 109kW-h，同样电价按0.362元八界。h计算到区建筑节能改造相比，华南的建筑节能改造的意义主要在于夏季。

　　从表6与表4的比较结果可以看出，对于相同的建筑（3500m2住宅）在天津进行节能改造夏季可节电10.326kW°h/m2，而在广州进行节能改造后夏季可节电9. 407kW°h/m2.虽然广州夏季的绝对负荷比天津大，但改造后的节能效果却比天津差。

　　广州的夏季气温高且气候湿润，湿度很大。

　　因而在冷负荷中，有一部分是除湿带来的负荷，而节能改造中，对除湿所带来的这部分负荷是没有节能效果的。因此总体上，广州节能改造后的夏季节能效果不如天津。考虑冬季的情况：由于广州的冬季气温比天津冬季气温高很多，冬季的负荷相对天津小很多，这样冬季的节能效果相对于天津差距就更大。仅从单位面积耗热量来比较：广州冬季节能改造后节省的耗热量为1.75W/m2，而天津冬季节能改造后节省的耗热量为17.2W/m2，约为广州的10倍。

　　从初投资的回收情况，单元面积为90m2的普通住宅楼在广州进行节能改造的各项改造项目所需资金见表7.表7广州市3500m2住宅在节能改造所需资金项目单价（元/m2）数量合计（元）聚苯板外墙外保温聚苯本屋面保温塑钢双玻窗进户门和楼梯间墙体保温建筑保温改造总费用（元）住宅节能改造费用（元/m2）广州市该建筑总改造面积为1.每年改造10%考虑，10年可完成改造。则改造完成后需要的初投资为114.972亿元。前10年共可回收资金29.1655亿元，则10年改造完成后还有85.8065亿元的成本需要回收，而10年改造完成后，每年可节约5. 3亿元，则总改造完成后还需约17年所以广州市共需要约27年才能收回初投资。

　　单元面积为90m2的普通住宅楼在天津进行节能改造的各项改造项目所需资金见表8.第他年件累计节约以咿3亿元E与华北地她g92亿元八丨前1茂共可回收资金33亿bookmark2同样，天津市对于总改造面积为8X年改造10%，10年完成改造。改造完成后的初投元，10年改造完成后还有58. 75亿元的成本需要回收，10年改造完成后，每年可节约17.456亿元，总改造完成后还需约4年所以天津市共需要约14年收回初投资。其与广州市比较结果如表9所示。

　　表8天津3500m2住宅的节能改造所需资金项目单价（元/m2）数量合计（元）聚苯板外墙外保温聚苯本屋面保温塑钢双玻窗进户门和楼梯间墙体保温热量表（国产）36组温控阀（国产）90元/个闭锁阀（国产）30元/个采暖管线改造供暖系统改造总费用（元）住宅节能改造总费用（元）住宅节能改造费用（元/m2）注：建筑保温改造总费用为3095表9广州与天津8000万m2住宅节能改造初投资回收情况比较城市初投资（亿元）改造的10年中回收的成本（亿元）改造完成后每年节约资金（亿元）收回初投资需要的时间（年）广州天津4结论华北城市大范围的既有采暖居住建筑的节能改造对我国的节能、环保和可持续发展意义重大，应该尽早实施；华南地区建筑节能的重点应放在新建建筑方面；既有建筑特别是居住建筑的节能改造涉及面广、难度大，应由政府、供热企业和居民三方共同出资以尽早推动大范围既有采暖居住建筑的节能改造。