既有建筑暖通空调系统节能改造方案及效益评估探讨

赵小龙

身份证：421022198508296652

摘要：当前国内大量既有公共建筑与老旧民用建筑暖通空调系统建成年限久、设备老化严重、控制模式粗放、系统匹配性差，普遍存在能耗偏高、运维成本高、室内热舒适差、设备能效衰减快等突出问题，是建筑运维阶段高能耗、高碳排放的主要诱因。为有效降低既有建筑暖通空调运行能耗、提升室内环境品质、落实建筑绿色低碳发展要求，本文结合既有建筑暖通系统运行现状，系统梳理设备、管网、控制、运维等维度的现存问题，针对性提出设备迭代优化、管网水力平衡改造、智能自控升级、运行策略优化、余热废能利用等成套节能改造技术方案。依托工程实测数据与能耗核算方法，从节能效益、经济效益、环境效益、社会效益四个维度开展量化评估。

关键词：既有建筑；暖通空调；节能改造；系统优化；效益评估；绿色建筑

1 引言

在我国“双碳”战略稳步推进、绿色建筑体系持续完善的行业背景下，建筑领域节能降碳已成为全社会节能减排的核心抓手。建筑全生命周期能耗主要涵盖建设施工能耗与长期运行能耗，其中暖通空调系统作为建筑运行阶段的核心用能设备，承担着室内温湿度调节、空气置换、环境品质调控的核心功能，能耗占比可达建筑总运行能耗的50%以上，是建筑节能管控的关键环节。相较于新建建筑可依托标准化绿色设计、高能效设备与智能控制系统实现低能耗运行，大量存量既有建筑受限于建设时期设计标准偏低、设备技术老旧、运维模式粗放、改造迭代滞后等因素，暖通空调系统普遍处于低效高耗的运行状态，能源浪费问题突出，不符合现代绿色低碳建筑的发展要求。

2 既有建筑暖通空调系统现存主要问题

2.1 主机设备老化，运行能效大幅衰减

既有建筑暖通空调主机多为早期定型设备，长期高负荷、不间断运行导致压缩机、换热器、风机等核心部件磨损老化，换热效率持续下降。同时老旧设备本身设计能效偏低，相较于现阶段新型高效变频机组、高效冷水机组、低噪风机设备，能效比存在明显差距。多数老旧机组无负荷自适应调节能力，无论室内负荷大小均固定工况运行，低负荷季节能耗浪费极其严重。此外，设备老化引发的结垢、腐蚀、换热堵塞等问题，进一步降低换热效率，造成“高耗电、低制冷制热”的运行困境，设备整体运行能效远低于设计标准。

2.2 管网系统水力失衡，输配能耗偏高

既有建筑暖通空调管网系统多存在设计粗放、调试不到位、后期改造无序变更等问题，长期运行后管道结垢、堵塞、锈蚀严重，管道阻力持续增大，水循环、风系统输送效率下降。同时管网普遍存在水力失衡、风量分配不均问题，部分区域流量过剩、部分区域流量不足，出现同一建筑内冷热不均的现象。为满足末端区域温度需求，运维人员通常采用提高主机出力、加大水泵风机运行频率的方式补偿，导致输配系统能耗大幅攀升，水泵、风机长期超负荷运行，进一步加剧能源浪费与设备损耗，形成恶性循环。

3 既有建筑暖通空调系统成套节能改造方案

3.1 主机设备迭代更新与能效优化

针对老旧主机设备能效衰减、能耗偏高的问题，采用高效节能设备替换与局部改造相结合的方式，实现主机系统能效升级。对于运行年限超10年、能效严重衰减、故障频发的冷水机组、空调主机、锅炉等核心设备，替换为新型高效变频螺杆机组、变频离心机组、空气源热泵等高能效设备，新型设备具备负荷自适应调节、智能变频、高效换热优势，额定能效比远高于老旧设备，可有效降低主机基础能耗。对于工况尚可、未达到报废标准的设备，实施针对性改造，通过清洗换热器、更换老化密封配件、修复压缩机工况、优化冷媒填充量等方式，恢复设备换热效率与运行性能。同时结合建筑全年负荷特性，优化主机设备搭配模式，采用大小机组组合运行策略，适配不同季节、不同时段的负荷需求，避免单一大机组低负荷低效运行，大幅提升主机系统综合运行能效。

3.2 管网系统水力平衡与输配优化改造

针对管网水力失衡、输配能耗高的问题，开展管网系统性整改优化。首先对空调水系统、风系统管网进行全面排查，清理管道结垢、锈蚀、堵塞杂质，更换老化破损管道与阀门，降低管网输送阻力。在各分支管路、末端支路加装静态平衡阀、动态平衡阀与风量调节装置，通过专业水力调试，统一各支路流量、风量分配，彻底解决水力失衡、冷热不均问题，消除超负荷补偿运行带来的能耗浪费。同时将传统定频水泵、定频风机替换为变频设备，根据末端负荷、管道压差、供回水温差动态调节运行频率，实现按需输配，有效降低输配系统能耗，提升管网输送效率与系统运行稳定性。

4 节能改造综合效益评估

4.1 节能效益评估

结合既有建筑暖通改造工程实测数据统计，通过主机能效升级、管网平衡优化、智能自控改造、余热回收利用等成套技术方案实施后，暖通空调系统综合运行能效显著提升，建筑年度空调耗电量可降低20%～35%，输配系统能耗降低30%以上。对于中型公共建筑，年均节约电量可达数万至十余万千瓦时，节能效果十分显著。改造后系统负荷适配性更强，杜绝无效能耗与过度供能，设备启停更加平稳，整体运行工况处于高效区间，长期节能效益稳定、可持续。同时余热回收与可再生能源辅助系统可进一步降低化石能源消耗，持续提升建筑整体节能水平。

4.2 经济效益评估

节能改造的直接经济效益体现在电费、水费、运维维修费的综合节约。暖通空调系统耗电量大幅下降，直接降低年度电力运维成本；管网平衡优化与智能调控减少了设备超负荷运行、故障频发问题，有效降低设备磨损与维修更换频次，节约维修耗材与人工成本；精细化运维模式减少了资源浪费，降低日常运维开支。多数既有建筑暖通节能改造项目静态投资回收期可控制在3～5年，后期可长期稳定产生节能收益，具备良好的经济回报能力。同时改造后室内环境品质提升，减少了因环境不适造成的使用损耗与投诉整改成本，间接经济效益显著。

4.3 环境效益评估

建筑暖通空调能耗以电力消耗为主，电力消耗降低可直接减少火电能源消耗与污染物、碳排放。按照国内电网碳排放核算标准，节约每一万千瓦时电量可有效减少二氧化碳、二氧化硫、粉尘等污染物排放，持续降低建筑运维阶段碳足迹，助力建筑碳中和目标落地。同时余热回收、可再生能源替代等改造方式优化了建筑用能结构，降低传统化石能源依赖，有效改善区域生态环境，契合绿色低碳建筑发展理念，环境效益长效且显著。

5 结论

既有建筑暖通空调系统老旧低效、能耗偏高、管控粗放、工况失衡等问题，是制约存量建筑绿色低碳发展的核心短板。针对设备老化、管网失衡、自控缺失、运维粗放四大核心问题，通过主机能效迭代、管网水力平衡优化、智能自控升级、余热废能利用、运维体系精细化升级的成套改造方案，可从硬件、软件、管理多维度系统性解决暖通空调高能耗、低品质运行难题。工程实践与效益核算表明，该改造方案节能效果突出、经济效益可观、环境与社会效益显著，能够有效降低建筑运行能耗与碳排放，提升室内环境品质与设备运行稳定性，实现建筑提质、节能、降本、减碳的多重目标。未来，在“双碳”战略持续推进背景下，既有建筑暖通节能改造将成为存量建筑更新的核心方向，结合智能化、数字化、可再生能源技术的深度融合，可进一步挖掘建筑节能潜力，推动建筑行业绿色低碳高质量发展。

参考文献

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