引言在“双碳”目标下，建筑行业正在加速减碳的步伐[1]。与新建建筑相比，既有建筑的绿色化改造对实现建筑领域的碳减排具有很大潜力[2]。对既有建筑进行节能减碳改造，能够较好地减少碳排放，在有限的规划条件下满足城市发展需要，是城市更新规划的重要手段[3]。以北京市某公共建筑节能减碳改造为例，研究节能改造的减碳实施路径及其减碳潜力。1既有公共建筑存量我国既有建筑存量大，大部分既有建筑未采用节能措施，其保温隔热性能差、设备系统效率低，导致采暖和制冷能耗浪费[4]。部分既有建筑未满足国家对能耗“双控”、碳排放“双控”要求，也不能满足人民对舒适度的需求。既有建筑的节能减碳改造、功能提升迫在眉睫。我国各部门发文积极推动城市更新，指导各地积极稳妥实施既有建筑改造。2021年6月，国管局、发展改革委员会发布的《“十四五”公共机构节约能源资源工作规划》提出，持续开展既有建筑围护结构、照明、电梯等综合型用能系统和设施设备节能改造，提升能源利用效率。2022年11月，北京市第十五届人民代表大会常务委员会第四十五次会议通过《北京市城市更新条例》，提出“以推动老旧厂房、低效产业园区、老旧低效楼宇、传统商业设施等存量空间资源提质增效为主的产业类城市更新”。节能减碳改造通过调整能源结构，利用低碳或零碳能源替代高碳能源，逐步降低碳排放量。2既有公共建筑绿色改造技术减碳分析2.1案例概况选取北京某建设于2005年的办公建筑，建筑面积9 735.07 m2，空调房间面积7 735.07 m2，总层数为5层，建筑高度19.5 m，结构形式为框架结构。采用Besi 2023能耗软件对办公建筑进行建模，改造前项目情况如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.019.T001表1改造前项目情况项目改造前项目情况体形系数0.21外墙20 mm石灰砂浆+200 mm钢筋混凝土+20 mm水泥砂浆+60 mm岩棉板（用于外墙外保温），传热系数0.60 W/(m2·K)。屋面10 mm石灰砂浆+150 mm钢筋混凝土+10 mm水泥砂浆+70 mm岩棉板，传热系数0.54 W/(m2·K)。窗墙比东0.29、南0.37、西0.29、北0.31、平均0.32外窗铝塑复合型材+6 mm+9A+6 mm白透中空玻璃，传热系数2.7 W/(m2·K)。室内热扰人员密度办公室8 m2/人、会议室5 m2/人；设备功率密度办公室20 W/m2、会议室5 W/m2；办公室、会议室照明功率密度11 W/m2。冷热源多联机+市政热力2.2既有建筑改造主要技术措施在《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）、《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（GB 55015—2021）要求的基础上，遵循轻改造、被动优先主动优化和最大化利用可再生能源三大原则，进行建筑节能减碳改造。选取围护结构改造（外墙、屋面、外窗）、冷热源机组能效提升、照明节能改造、节水器具改造、光伏设施改造等5种常见可量化节能减碳技术，进行建筑节能减碳潜力评估，探索既有建筑节能减碳实施路径。（1）围护结构改造（外墙、屋面、外窗）。文中研究的既有建筑外墙、屋面建筑围护结构保温效果较差，局部出现龟裂和严重裂纹，出现局部脱落甚至大面积脱落现象；外窗的保温性能和气密性较差，室内存在结露现象。外围护结构存在热工缺陷，能耗消耗较大。为了降低建筑用能需求，对围护结构热能进行低碳改造，以建筑实际情况为基准，分析3种外围护结构改造方案下建筑负荷及能耗的变化情况。改造方案1达到《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（GB 55015—2021）要求。屋面增加30 mm岩棉板，外墙增加15 mm岩棉板，外窗采用65系列平开铝合金断热窗(5+12A+5+12A+5)，传热系数为2.0 W/(m2·K)。改造方案2比《建筑节能与可再生能源利用通用规范》提升5%。屋面增加35 mm岩棉板，外墙增加20 mm岩棉板，采用65系列内开下悬铝合金窗(5+12Ar+5+12Ar+5+暖边)，传热系数为1.9 W/(m2·K)。改造方案3比《建筑节能与可再生能源利用通用规范》提升10%。屋面增加45 mm岩棉板，外墙增加25 mm岩棉板，采用65系列平开下悬铝合金窗(5+12Ar+5+12Ar+5+暖边)，传热系数为1.8 W/(m2·K)。（2）多联机空调能效提升。对建筑空调系统进行更新，将老旧的室内机和室外机更换为制冷系数达到8.6的高效多联机，提升建筑空调系统能效。（3）照明节能改造。将高能耗的普通灯具更换为T8节能灯，并根据自然光利用、功能和作息差异的要求对照明系统进行分区。改造前普通办公室、会议室照明功率密度为11 W/m2，改造后普通办公室、会议室照明功率密度为8 W/m2。（4）节水器具改造。改造前部分节水器具漏水，不符合节水要求，全部更换为满足1级要求的节水器具，并根据办公用途加装计量水表，分级计量水表安装率应达100％，便于物业管理方依据水表数据进行管道漏损情况检测，了解管道漏损情况，及时查找漏损点并进行整改，降低漏损率。节水器具参数及节水率如表2所示。水嘴流量、坐便器平均用水量、小便器用水量、大便器冲洗阀、蹲便器冲洗阀节水率分别为50%、43%、50%、43%、38%。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.019.T002表2节水器具改造参数用水器具改造前改造后（1级）水嘴流量/(L/s)0.20.1坐便器平均用水量/(L/次)74小便器用水量/(L/次)42大便器冲洗阀/(L/次)74蹲便器冲洗阀/(L/次)85（5）光伏设施改造。充分利用闲置屋面铺设太阳能光伏板，增加屋面光伏组件发电量，经逆变后通过交流配电柜直接与有用电负荷相连，满足办公楼区日常用电，不足部分由电网供电；节假日用电负荷较小时，多余电量并入电网，实现光伏和电网的效益最大化。3既有建筑改造减碳效果分析3.1综合能耗减碳措施核算（1）围护结构改造（外墙、屋面、外窗）减碳效果。供冷能耗综合效率折算权重2.5，供暖能综合效率折算权重1.6。经模拟分析，不同围护结构热工参数下建筑耗冷量、耗热量及建筑年供暖供冷综合能耗如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.019.T003表3不同围护结构热工参数下建筑耗冷量、耗热量及建筑年供暖供冷综合能耗项目改造前改造方案1改造方案2改造方案3传热系数/[W/(m2·K)]屋面0.550.400.380.36外墙0.600.500.480.45外窗2.702.001.901.80建筑负荷/kWh耗冷量172 698.90139 697.25137 944.95137 750.25耗热量307 723.35247 853.10221 665.95205 311.15合计480 422.25387 550.35359 610.90343 061.40能耗/kWh供冷69 079.5655 878.9055 177.9855 100.10供暖192 327.09154 908.19138 541.22128 319.47供暖供冷综合261 406.65210 787.09193 719.20183 419.57由表3可知，改造前建筑年供暖供冷的综合能耗为261 406.65 kWh，年碳排放量为161 235.62 kg/a。与改造前项目相比，采用3种不同改造方案的减碳量分别为19.36%，25.89%，29.83%。提升围护结构保温性能时，减碳量比例降低度有限，考虑改造成本及节能需求改造成本，选择改造方案2，年碳排放量119 486.0 kg/a，年减碳排放量41 749.62 kg/a。（2）多联机空调能效提升。改造前多联机空调系统电耗为168 512.85 kWh，空调系统能效改造后，空调系统的电耗为113 412.75 kWh，空调电耗降低33%，减碳排放量33 985.74 kg/a。（3）照明节能改造。改造前照明电耗为153 131.55 kWh，普通办公室、会议室照明功率密度从11 W/(m2·K)降至8 W/(m2·K)，照明电耗为118 085.55 kWh，照明电耗降低23%，减碳排放量21 616.37 kg/a。（4）节水器具改造。项目办公室人员650人，用水定额为45 L/(人·d)，年工作日按照260 d计算，年用水量为7 605 m3。更换一级节水器具后节水率提升38%以上，用水定额预估达到28 L/(人·d)，更换节水器具后年用水量预计为4 715 m3。节水器具改造的节水量为2 890 m3。市政自来水碳排放因子为0.91 kg CO2/m3，减碳量为2 623.81 kg/a。（5）光伏设施改造。光伏发电量En为：En=Q×Ac×η1×η2 (1)式中：En——光伏系统年发电量，kWh；Q——纬度倾角平面总辐照量，北京市取1 343.20 kWh/m2；Ac——光伏发电板面积，取1 800 m2；η1——光电转换效率，取15%；η2——综合发电效率，取80%。经计算得，光伏年发电量为290 131.2 kWh。本项目采用单晶硅光伏组件，根据《建筑光伏系统应用技术标准》（GB/T 51368—2019），多晶硅、单晶硅和薄膜电池组件自项目投产之日起，一年内衰减率不应高于2.5%、3.0%和5.0%，之后每年衰减率不应高于0.7%。考虑全寿命周期内的衰减，太阳能光伏发电量为259 009 kWh，电耗碳排放因子为0.616 8 kg CO2/kWh，减碳量为159 757 kg/a。太阳能光伏25 a发电量如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.019.T004表4太阳能光伏25 a发电量项目发电量项目发电量项目发电量1年281 42710年264 18619年248 0012年279 45711年262 33620年246 2653年277 50112年260 50021年244 5414年275 55913年258 67722年242 8295年273 63014年256 86623年241 1296年271 71415年255 06824年239 4417年269 81216年253 28225年237 7658年267 92417年251 509总计6 475 2169年266 04818年249 749平均259 009kWh3.2综合碳减排效益通过对实施减碳措施进行碳潜力核算，发现采用节能减碳技术后的平均减碳量为249 205.06 kg/a。各项节能减碳措施的碳排放影响如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.06.019.F001图1各项节能减碳措施的碳排放影响屋面增设太阳能光伏设施的减碳效果显著，年减碳量超过159 757.00 kg CO2，占总减碳量的64%以上；其次是多联机空调能效改造和围护结构改造，年减碳量超过30 000 kg CO2，占比达13.64%和12.53%；更换节能灯具减碳量相对较少，年减碳量约20 000 kg CO2，占比仅达总减碳量的1.0%。4结语通过对5种减碳措施进行碳潜力核算，发现减碳效果最好的措施是屋面增设太阳能光伏设施，其次是多联机空调能效改造和围护结构改造，更换节能灯也具有较好的减碳效果，节水器具改造的减碳量相对较少。在经济适用、安全可靠的前提下，优先增设太阳能光伏系统。研究对目前能够在既有办公楼改造中实施的节能减碳措施进行碳减排效果的量化分析，为城市更新的低碳化改造提供依据。