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1、清华大学 建筑节能研究中心 清华大学建筑节能研究中心 张野 中小学校建筑节能探讨 张野 清华大学建筑节能研究中心 2018.03.31 清华大学 建筑节能研究中心 汇报内容 中小学校建筑节能基本情况 中小学校能耗和室内环境现状 中小学校暖通系统方案节能分析 结论和建议 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校建设情况 截至2017年，全国中小学校舍面积约17亿m2，占全国公共建筑面 积的15%，建筑能耗约0.2亿吨标煤/年，占全国公共建筑能耗约7% 近年建设速度加快 20012008年，普通中小学校舍面积增加2.77亿m2 20132017年，新建中小学校舍及辅助用房4.5亿m2（2017年全国义
2、 务教育均衡发展督导评估工作报告） 学校建筑规模变大、暖通系统配套加强 面积达数万平方米 地源热泵、多联机、新风换气机 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校节能研究情况 中小学校的能耗调查较少（天津大学、西安交通大学、银川能源学院） 对严寒、寒冷、夏热冬冷地区的中小学进行了一些建筑节能设计（西 安建筑科技大学、大连理工、哈尔滨工业大学） 对建筑学设计角度的绿色理念较多，选址、朝向、平面布局、窗墙比、 围护结构热工性能 近年有部分中小学做了绿色建筑设计尝试 室内环境检测主要是卫生监督部门进行的对标检查，暖通空调行业的 深入调研测试研究较少 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校换气设计要求 199
3、8版版 2011版版 2017版版 1998版：日最高浓度不版：日最高浓度不 超过超过1500ppm 2017版：日平均浓度不版：日平均浓度不 超过超过1000ppm 教室换气教室换气标准标准 GBT-17226-1998 学校建筑设计学校建筑设计规范规范 GB50099-2011 暖通规范暖通规范 GB50736GB50736- -20122012 教室换气教室换气标准标准 GBT-17226-2017 人均 面积 净层高 换气次数 换气次数对 应换气量 必要换气量 换气次数 换气次数对应 换气量 新风量新风量必要换气量 m2mm3/h.pm3/h.pm3/h.pm3/h.pm3/h.pm3
4、/h.p 小学1.363312112.510.219242420 初中1.393.05417143.514.819242425 高中1.393.1417174.519.419242432 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校室内采暖温度要求 采暖教室温度范围： 1998版，1618 2017版，1822 采暖教室相对湿度 1998版，30%80% 2017版，30%70% 没有空调要求 2017版版 1998版版 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校建筑暖通空调方式现状 采暖：集中供热，单独煤炉， 热泵、电采暖、空调，太阳能 空调：无空调或分体空调为主、 辅助电风扇 通风：自然通风为主，个别设
5、 置新风换气机 分体空调加吊扇 内廊通气窗预留分体机位散热器+分体空调集中采暖（散热）器 煤炉 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校能耗现状 天津地区83所中小学非采暖能耗 学校编号 建筑面积 m2 2015年电耗 kWh 单位面积电耗 kWh/m2 12076027309013.2 21253618744615.0 32122945757221.6 43447499013228.7 福州四所小学电耗 数据来源： 赵路辉，天津市学校建筑能耗基准线研究，天津大学硕士学位论文，2013 陈贤佳，中小学校园建筑能源审计与节能分析，能源与环境，2017 沙雪娟，常州中小学校能效现状与节能改造措施，电力
6、需求与管理，2014 非采暖能耗照明能耗空调能耗 kgce/m2.akWh/m2.akWh/m2.a 中学中学 6.93.81 小学小学 3.42.80.7 常州28所中小学电耗 无采暖，分体空调 平均电耗22kWh/m2 辽宁省地标能耗定额 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校能耗现状 西北地区采暖能耗主要影响因素 体形系数（平房、有外廊、楼房） 供热方式（集中锅炉、单独煤炉） 保温 占总能耗6080% 数据来源：银川能源学院，许凡等，西北农村学校能耗调查与分析，建筑实践，2015 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校室内环境现状 二氧化碳达标率低 CO2达标率室温达标率 检测时间地点城市农
7、村城市农村 2007年年12月下旬月下旬北京怀柔北京怀柔 26%65%82%19% 2013年3-9月廊坊97%94%100% 94% 2015年4-5月漯河100%100%100% 100% 2014年9-10月江苏射阳95%100% CO2达标率室温达标率 检测时间地点小学中学小学中学 2006年冬季年冬季北京北京49% 38% 2007年年12月下旬月下旬北京怀柔北京怀柔 54%21% 2007年4月北京宣武98%93% 100%100% 2012年8-11月北京怀柔100%100%100% 100% 2015年年1月月北京顺义北京顺义 81%88% 2014-2016年年北京昌平北京昌
8、平65%56%88% 90% 数据来源： 赵瑞兰等，北京顺义区20082015 年中小学教学环境监测结果比较，中国学校卫生，2017 葛秋凤等，漯河市中小学校教学环境卫生监测结果分析，中国学校卫生，2016 许蕴，廊坊市寄宿制中小学校教学环境卫生现状，中国学校卫生，2015 张景，射阳县所中小学教室环境卫生监测情况分析，江苏预防医学，2015 董国明，寒冷地区农村中小学校绿色建筑设计研究，西安建筑科技大学硕士学位论文，2014 刘晔青等人在寒冷季节对上海市24间教室 进行了抽样检测，发现有89.7的教室CO2 浓度超标，最高达到国家标准规定值的2.7 倍 关中丹阳小学冬季教室室温 数据来源：
9、刘玉清，怀柔区2012 年学校教学环境卫生学监测结果分析，中国学校卫生，2014 丁玉萍等,北京市怀柔区中小学校教室物质环境检测结果，职业与健康，2010 赵芳等，北京市宣武区中小学校教室物质环境现况分析，首都公共卫生，2009 金艳伶等，北京市部分学校教室温度及二氧化碳浓度调查与分析，2007 刘晔青等，上海市虹口区学校教室寒冷季节空气卫生状况及相关原因分析，中国学校卫生，2005 采用空调煤炉供热，冬季温度低 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校室内环境现状 数据来源： 金艳伶等，北京市城区两所学校教室内二氧化碳浓度监测结果与分析，中国卫生法制，2015； 廖梅等，自然通风教室内CO2 浓
10、度调查与新风量测定，建筑热能通风空调，2014 2014年月到2015年月对北京市两所学校实时监测二氧化碳浓度 小学教室人均面积2.05m2，中学教室人均面积1.48m2 北京市中学教室CO2浓度监测 北京市小学教室CO2浓度监测 南京市教室CO2浓度监测 清华大学 建筑节能研究中心 中小学建筑节能的主要问题 现状调研反映的核心问题 在冬季和夏季，换气不足，室内CO2浓度超标 室内环境标准提高，面临能耗的大幅度提高 部分学校冬季室温严重不达标 供暖能耗较高，占学校总能耗的60%80%（北方） 核心目标：改善换气不足和冬季室温，控制采暖能耗，尽量不提高空调能耗 面临问题：空调系统方向，是在现状方
11、式基础上完善还是采用中央空调系统 清华大学 建筑节能研究中心 对学校建筑暖通能耗模拟分析 使用DeST对位于不同气候区教学楼的供冷供热能耗进行模拟 三层，北内走廊，初中教室，面积62m2，人数40人 围护结构：按照最新版公共建筑节能设计标准 作息时间：7:0017:00；暑假7.148.31；寒假1.262.25 清华大学 建筑节能研究中心 新的室内环境要求对供热空调能耗的影响 对五个气候区分别 选取代表城市 哈尔滨、北京、上 海、广州、昆明 系统按集中供热、 分体空调考虑 昆明基本无供热空 调能耗 其他区域能耗明显 增加 93%141% 123% 32% 注：电与标准煤换算系数：按供电标准煤
12、耗0.320kgce/kWh 热与标准煤换算系数：0.1229kgce/kWh 清华大学 建筑节能研究中心 空调方式对能耗的影响 现状情况 自然通风，辅助电风扇/吊扇 分体空调 控制室温不超过29度 对比工况 自然通风 中央空调 控制室温不超过26度 空调全年耗冷量（kWh/m2） 北京上海广州哈尔滨昆明 自然通风+分体空调 室温达29度开空调 8.3 13.4 46.7 2.1 0 自然通风+中央空调 （控制室温26度） 15.9 28.9 90.3 5.2 1.1 空调能耗增量比例 92%116%93%153%/ 92% 116% 93% 清华大学 建筑节能研究中心 教室通风方式 实测：
13、阶段1：关门窗，关新风机，渗透 风量0.3h-1，折人均新风量 2.4m3/h.p 阶段2：课间休息10分钟 阶段3：关门窗，开新风机，新风 量244m3/h.p，人均新风量 6.1m3/h.p 课间室内浓度降低较少 数据来源：黄衍等，中学教室内新风量指标探讨，暖通空调，2016 清华大学 建筑节能研究中心 教室通风方式 模拟 1.上课时关闭门窗，课间时开启门窗， 课间室内按无人考虑 2.40人初中教室，1.5人/m2，3.6m 层高 3.关闭门窗时渗透风量0.5h-1 4.开启门窗时换气次数10h-1 5.初始浓度400ppm，上课后25分钟， 室内浓度达到1560ppm，25分钟 的平均浓
14、度超过1000ppm 6.全天的日平均浓度1340ppm 不宜开门窗时，课间换气远不能满足要求 清华大学 建筑节能研究中心 教室的通风方案 现状：自然通风 改善方向： 按房间设新风换气机 集中新风机组+排风机 混合通风：按房间设机械排风+自然补风 清华大学 建筑节能研究中心 混合通风方案 机械排风、自然进风 进口设预热措施（地道、暖气或盘管、走廊） 排风扇排风扇 预加热预加热 清华大学 建筑节能研究中心 通风方式对能耗的影响 集中新风机组+排风机的能耗 最高，新风换气机次之，混合 通风方案最低 混合通风方案显著低于其他两 个方案 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校暖通空调系统的方向 能耗 不
15、同空调方案供热空调能耗（kgce/m2 .a） 哈尔滨北京上海广州昆明 现方案 自然通风为主+分体空调 室温达29度开空调 （现状，换气量小，采暖温度低） 10.7 3.2 2.0 4.1 0.2 方案一 自然通风为主+分体空调 室温达29度开空调 （提高换气和采暖温度标准） 20.7 7.5 4.4 5.4 0.9 方案二 自然通风+中央空调 室温控制在26度 （提高换气和采暖温度标准） 22.9 9.8 7.3 11.2 1.6 方案一比现方案增加比例93%137%117%31%279% 方案二比方案一增加比例11%31%66%107%93% 电与标准煤换算系数：按供电标准煤耗0.320k
16、gce/kWh 热与标准煤换算系数：0.1229kgce/kWh 方案一： 使用标准提高 方案二： 空调系统和通风方式 改变 清华大学 建筑节能研究中心 中小学校暖通空调系统的方向 造价 因中央空调系统需要层高至少增加0.5m，设备投资更高，综合土建和设 备造价，比分体空调方案，投资增加400元/m2 维护 中小学校无专业的机电维护系统，而中央空调系统需要专业运维 运行费 空调能耗相差近一倍，中央空调系统运行费用更高 中央空调系统还有较高的运维费用 清华大学 建筑节能研究中心 舒适性 均能保障室内换气量 基本保障室内热舒适性 室内空气品质控制 分体空调+自然通风方案，需要针对当地污染情况，增设室内空气净化器 中央空调系统，需要良好的维护才可能维持室内空气品质，否则即使室 外无污染，也会有系统的二次污染 清华大学 建筑节能研究中心
