建筑节能数据库建设及其在既有建筑改造中的应用

张牧天

摘要：既有建筑改造是提高建筑能效、提升人居环境、降低碳排放、促进人类可持续发展的有效举措之一，建筑能耗将呈现持续迅速增长的趋势，加剧我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾。降低建筑能耗，实施建筑节能，对于促进能源资源节约和合理利用，缓解我国的能源供应与经济社会发展的矛盾，有着举足轻重的作用。目前，我国既有建筑普遍存在耗能大、效率低、围护结构的保温隔热性能差等问题，并具有夏季空调用电量大、冬季采暖能耗高的特点。因此，如何降低既有建筑能源消耗，提高能源利用效率，实施建筑节能，是我国可持续发展亟待解决的重大课题。而构建建筑节能数据库，能够预测建筑用能趋势，制订建筑节能政策、开展节能改造。鉴于此，本文将在分析建筑节能数据库建设特点的基础上，通过案例对其在既有建筑改造中的应用进行简要分析，以供相关的工作人员参考借鉴。

关键词：建筑节能数据库;建设;既有建筑;改造;应用

1建筑节能数据库的建设特点

通过利用地理信息系统（GIS）与大型数据库（DBS）技术开展建筑基本信息和节能数据库建设。针对已建成的民用建筑，通过空间数据分析、现场信息核查建立基于GIS的城市建筑模型系统;采集包括建筑功能、面积、层数、结构形式、围护结构类型，材料与构造、暖通和动力设备，竣工年代、物业单位、新型建材等信息的建筑综合信息数据库;关联电力、自来水、燃气以及建筑能耗监管平台的能耗数据，建立建筑节能数据库。建筑节能数据库以建筑实例为载体，以建筑能耗监测和建筑技术，材料运用为内核，所采集的数据具有以下特点。

1.1多源异构性

建筑节能数据库的来源及获取途径复杂，数据的获取方式多样化，描述形式不同，精确度和数据匹配程度也不同。

1.2多样性

数据的类型和格式各不相同，有表格数据、矢量数据、影像数据等各类文档和报告，这些数据在处理方法、存储格式、读取技术上各不相同。

1.3层次关联性

建筑节能数据库按照信息分类、时间与空间维度可以划分为不同的级别和层次，形成类似树状的结构。数据库的各组成部分既有其相对独立的完整性，又有相互之间的联系性、依存性和制约性。

1.4动态性

建筑节能数据库的建设是一个数据由模糊到精确的过程，更是一个动态的积累过程，一方面，每个项目从规划，建设、运营，改造到拆除是一个不断变化的过程;另一方面，整个建筑节能从产业定位、设计控制、施工标准、能耗监控计量到实践应用，其数据也必然随着需求的不同而需要实时更新。

数据库在建设中需要以建筑的空间数据为核心，为每幢建筑制定一个唯一的空间编码，通过编码将地理数据、信息数据以及建筑能耗数据整合到统一的系统中。其中，建筑能耗数据由电力等市政公司的业务系统获得。并且通过与这些单位的科技合作获得稳定的数据更新。针对绿色建筑项目、建筑节能示范工程等重点研究对象，数据库提供与建筑用能监管平台的数据接口，采集更为详实的建筑能耗数据。

2案例分析

本文以某综合办公楼为例，该办公楼建造于1985年。是该地政府重要的机关办公场所，涉及行政事业单位33个，办公人员逾1000人。综合楼占地面积9302m2，主体建筑为两幢高层办公楼，建筑面积2。36万m2。综合办公楼在改造前主要存在4个问题：（1）停车区域不足，绿化面积小;（2）建筑老化，围护结构不满足节能标准;（3）实际用水量超标严重;（4）各单位用能管理混乱。针对这4个问题对综合办公楼的低碳化改造分为3个步骤：首先，设置用水用电的数据采集系统，诊断楼宇运行情况，查找运行的薄弱环节;其次，对比分析功能、规模相似的案例运行数据和采用的绿色技术，制定经济合理，操作性强的技术路线;最后，配合硬件改造，对比分析采用技术的效能，强化管理手段，选择下一步的改造技术路线。

3改造实施方案

3.1节能改造

案例中的办公楼的单位面积建筑能耗为58kWh/m2.a，低于该市办公建筑的平均单位面积能耗92kWh/m2.a。但是经过对项目的建筑能耗监测、对比数据库内其他相同类型建筑采用的技术以及分析物业管理现状，发现综合办公楼仍有提高运行效率的空间。改造前楼宇的外立面为玻璃马赛克饰面，部分墙面已出现破损现象。结合立面改造一体化。增加外保温、复合外遮阳系统，并更换窗扇和玻璃，满足围护结构的节能要求。此外，更换不能满足使用要求的陈旧电器，对室内灯具进行整体改造，将原T8支架改造成T5支架或T8转T5节电支架，累计更新改造2900套灯具。

3.2节水改造

案例中的办公楼改造前日用水量300多t，最高日用水量近1500t，相比数据库内相似项目平均200t的用水数额，原用水量超出平均水平1.5倍。通过监测设备查找地下管网漏点。用快接法更换被腐蚀的镀锌水管和水池漏洞，因地制宜地收集生活废水、空调冷凝水用于日常清洗、绿化。将生活废水和空调冷凝水接至沉淀处理水池，采用过滤，漂白、消毒、沉淀等7道处理流程，净化后水质达到国家3类水标准。经统计，高峰期每天可收集回用中水8t。改造后日用水量低于平均水平。

3.3停车环境改造

案例中的办公楼地处城市中心区域，占地面积有限，停车压力不断增长。通过合理规划，采用空间复合、时间控制等多种手段，改造后综合楼的停车位数量增加到原来的240%。采用透水沥青提高道路及停车场地的透水率。不仅大幅改善雨季场地积水问题，同时降低了庭院内的行车噪音，提高了环境品质。

3.4制定楼宇监管制度

通过安装建筑用水用电的监测和统计系统，实现对各进驻机关单位用能情况的不间断监管。配合监测系统的部署。综合楼管理处制定《综合楼水电使用管理办法》《综合楼管理责任奖惩办法》等一系列楼宇运营管理制度和规定。将用能统计数据与管理规章、工作考核相结合，实现绿色管理和行为节能。节能监管配合节能宣传，实现了良好的节能效果，杜绝了大量不必要的浪费。利用监测系统对比强化节能管理前后非办公时间办公设备和空调设备能耗的数据，分别下降了44%和86%，这体现了数据监管平台支持下行为节能的巨大潜力。

4改造效果

經过改造，案例中的办公楼全年水耗与电耗逐年下降，其中水耗下降35.8%，单位面积电耗下降20.5%，控制在46kWh/m2.a，实现项目绿色节能的目的。

5结束语

现如今建设主管部门基于相应标准和技术导则已建立了完整的建筑能耗的统计和监管平台，但是现有平台主要针对新建和改建建筑，没有覆盖更大量的既有建筑。国内也有科研单位基于科研项目，对既有建筑的用能情况开展调查，但是相关研究没有形成长效的工作机制，数据来自单次调查、缺乏动态更新，不能覆盖更多的既有建筑，形成具有广泛代表性的数据平台。因此。需要构建全面的建筑能耗与节能数据库，以此为绿色建筑和建筑节能研究及工程实践夯实基础。

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