双碳目标下公共建筑电气节能改造的经济性与技术路径研究

一、引言

1.1 研究背景与意义

在全球气候变化的大背景下，我国积极践行绿色发展理念，明确提出“碳达峰、碳中和”目标，这对各行业节能减排提出了更高要求。建筑领域作为能源消耗的重点领域，其能耗占比超全社会总能耗 30% ，而公共建筑因功能复杂、设备密集，能耗强度是普通居住建筑的 2-3 倍。其中，电气系统能耗占公共建筑总能耗 60% 以上，涵盖照明、空调、电梯等核心设备。因此，开展公共建筑电气节能改造，是实现“双碳”目标的关键举措，对推动建筑领域绿色低碳转型具有重要意义。

1.2 国内外研究现状

国外在公共建筑节能改造方面起步较早，美国能源之星计划（EnergyStar）通过严格的能效标准和推广节能设备，有效降低公共建筑能耗；日本利用智能控制系统实现电气设备精准管理，提升能源利用效率。国内虽取得一定成果，但在电气系统整体节能改造的经济性评估和差异化技术路径选择上仍存在不足。现有研究多聚焦单一节能技术，缺乏系统性和综合性分析，因此，深入探究公共建筑电气节能改造的经济性与技术路径十分必要。

二、公共建筑电气系统耗能现状与问题分析

2.1 公共建筑电气系统能耗构成

公共建筑电气系统能耗主要包括照明、空调、电梯及办公设备等部分。照明系统能耗占比约 20%-30% ，传统荧光灯、白炽灯效率低，且存在过度照明现象；空调系统能耗占比最高，达 40%-50% ，非变频设备在部分负荷下能效大幅降低；电梯系统能耗占比 10%-15% ，制动能量未有效回收；办公设备因数量多、使用时间长，能耗占比也不容忽视。

2.2 高耗能原因分析

设备老化落后：部分公共建筑建成时间久，电气设备未及时更新，如老旧空调机组能效比（EER）普遍低于 2.5，远低于现行一级能效标准的 3.6 ；医院仍在使用的T8 荧光灯管，光效仅为LED 灯管的一半。

设计规划不合理：建筑电气设计阶段对节能重视不足，设备选型过大、配电线路过长、无功补偿缺失等问题，导致线路损耗增加，能源传输效率降低。

运行管理不善：缺乏科学用电管理制度，照明未实现分时段控制，空调温度设置随意，电梯空转频繁，进一步加剧能耗。

三、公共建筑电气节能改造技术路径

3.1LED 照明改造技术

LED 照明具有高效节能、寿命长、光色质量好等优势，其光效可达 100-150lm/W ，较传统荧光灯节能超 50% ，寿命长达 50000 小时，可大幅降低维护成本。结合智能照明控制系统，通过人体感应、光线感应自动调节亮度，如在走廊、楼梯间无人时自动调暗或关闭，白天自然采光充足时减少人工照明，进一步提升节能效果。

3.2 变频器应用技术

变频器通过调节电机转速实现设备节能运行。在空调系统中，驱动压缩机和风机根据室内负荷自动调整运行频率，避免定频设备频繁启停造成的能量浪费，部分负荷工况下节能率可达 30%-40% 。在电梯系统应用变频器，可实现软启动和软停止，降低启动电流，回收制动能量，提高能源利用率。

3.3 能量回馈系统技术

能量回馈系统适用于电梯、起重机等具有势能变化的设备。当电梯下行或起重机下降时，电机发电，能量回馈系统将电能转化为交流电，回馈电网或供其他设备使用。以电梯为例，采用该系统后可回收 30%-40% 的制动能量，有效降低电梯能耗。

3.4 其他节能技术

智能电表可实时监测各支路能耗数据，为节能管理提供精准依据；无功补偿装置提高功率因数，减少线路损耗；光伏建筑一体化（BIPV）技术将太阳能组件与建筑围护结构结合，实现光伏发电自给自足，降低对电网依赖。

四、公共建筑电气节能改造经济性评估

4.1 案例分析

以某 5 万平方米大型商场为例，实施电气节能改造：照明系统更换为 LED灯管并加装智能控制系统，投资120 万元；空调系统更换为变频设备，投资300万元。改造后预计年节电量125 万度，当地电价0.8 元/ 度，年节能收益100 万元。假设项目计算期 10 年，折现率 8% ，不考虑报废回收成本，经计算全生命周期成本为-178.6 万元，投资回收期约4.7 年，经济效益显著。

4.2 不同建筑类型改造优先级分析

不同类型公共建筑用电特性不同，改造优先级应有所差异。医院对照明和

空调舒适性要求高，优先采用LED 照明改造和变频空调应用；学校用电高峰集中在白天，智能照明控制系统和光伏建筑一体化技术更适用；商场空调和照明能耗大，可同步推进照明、空调和电梯节能改造。

五、公共建筑电气节能改造优化策略

5.1 政策支持与激励

政府应完善政策体系，制定税收优惠、财政补贴、绿色信贷等激励措施。对采用高效节能设备的项目给予 10%-20% 设备采购补贴，对节能效果显著的建筑减免房产税或企业所得税，鼓励金融机构提供低息贷款，降低企业融资成本。

5.2 加强技术研发与推广

科研机构和企业加大节能技术研发投入，推动智能节能控制系统、高效LED 芯片等新技术研发。建立节能技术示范项目，通过现场观摩、技术交流提高建筑业主对节能技术的认知和接受度，加强产学研合作，促进科研成果转化应用。

5.3 提升运行管理水平

公共建筑管理单位建立健全用电管理制度，定期开展设备能效检测，及时处理能耗异常问题。制定科学设备运行方案，合理安排启停时间和运行参数，加强管理人员节能培训，提高节能意识和管理水平。

六、结论与展望

6.1 研究结论

本研究表明，公共建筑电气系统能耗高，设备老化、设计不合理和运行管理不善是主要原因；LED 照明改造、变频器应用等节能技术节能效果显著，全生命周期成本评估可科学指导改造决策；通过政策支持、技术研发和管理提升，能有效推进公共建筑电气节能改造。

6.2 研究展望

未来，随着“双碳”目标推进，公共建筑电气节能改造面临更多机遇与挑战。需进一步研发智能化、集成化节能技术，将碳交易机制纳入经济性评估，完善政策激励机制，构建多方参与的改造模式，推动公共建筑电气节能改造向更高水平发展。

参考文献

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