上海公共建筑能耗现状及节能潜力分析
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ho t e l a nd c omme r c i a l buil dings , a s s e s s e s t he e ne r g y c ons ump t i on s i t ua t i on of ai r c ondi t ioning s ys t ems in l a r ge buil dings of S ha nghai. Point s out t ha t t he l e vel of buil ding e ne r g y us e is lowe r a nd t he us e of e ne r g y in s ome a s p e c t s is unre as ona ble. Prop os es us ing t he s ys t em ene rgy eff icienc y as an index in a s s e s s me nt of buil ding e ne r g y c ons e rva t ion , whi c h is beli e ve d t o be mor e r a t i ona l t ha n t he a nnua l a ve r a g e p rima r y e ne r g y c ons ump t i on va lue p e r uni t a r e a .
表 3 上海 9 幢办公楼和商办楼的全年能耗调查
上海的高层建筑空调装机冷量根据建筑面积的大小也
有所 不 同 。在 我 们 的 调
查对象中 ,最小的高层建
筑 建 筑 面 积 有 12 800
m2 ,最 大 的 近 29 万 m2 。
图 4 是分建筑面积的空
调装机冷量统计 。
图 4 建筑面积与冷源冷量的关系
从图 5 可以发现 ,建
筑面积越大 ,单位面积空
暖通空调 HV &AC 专题研讨 ·13 ·
上海公共建筑 能耗现状及节能潜力分析
同济大学 龙惟定 ☆ 潘毅群 范存养 许 雷 天津大学 胡 欣
提要 根据上海地区办公楼 、商办楼 、宾馆和商厦能耗调研的数据 ,对上海公共建筑空调 能耗的现状作了评价 。认为上海建筑用能水平较低 ,用能不尽合理 。提出用系统能量效率比 用单位面积平均一次能耗量作为建筑节能的评价指标更为合理 。
性 ,这也能在一定程度上减小空调装机冷量 。
另外 ,为了追求最大效益 ,上海的高层建筑功能复杂 ,
往往将办公 、公寓 、商场 、餐饮 、娱乐等多种设施集中在一幢
高层建筑之中 。这在东京是较少见的 。又由于某些高层建
筑有多个业主 ,以致将空调系统也分割开 。高层建筑建成
后由于资产转让 、功能转换 ,也会造成能源使用上的不合
关键词 建筑节能 空调 能耗
A n a l ysis of e n e r g y c o ns u m p ti o n st a t us a n d e n e r g y effi c i e n c y p ot e nti a ls i n c o m m e rc i a l b uil di n gs of S h a n g h a i
可以最大限度地利用能源价格的优惠政策 ,例如昼夜电价 差和冬夏燃气价差 ,从而降低物业设施管理成本 。 3 上海建筑能耗现状
上海的建筑能耗现状可以用几句话来概括 :用能水平 不高 ,用能效率较低 ,节能观念落后 ,节能潜力很大 。
笔者对上海 9 幢办公楼和商办楼的全年能耗作了调 查 ,结果见表 3 。
·14 · 专题研讨 1998 年第 28 卷第 6 期
面 。1996 年上海的建筑耗能占总能耗的比例为 13. 2 % ,比
1994 和 1995 年分别增加了 0. 8 和 1 个百分点 。
以往 ,上海的电力供需矛盾一直较突出 。1996 年 ,上
海电力工业年发电量为 428. 64 亿 kWh ,全市共消耗电力
理 。一般而言 ,国内的空调设计很少像日本那样做仔细的
负荷计算 。设计人员套用习惯俗成的指标高估和冒估的风
险较小 。尽管一些已投运的建筑证明实际负荷大大低于估
算 (在调查中发现某些大楼的空调装机冷量即使在最热的
天气也只使用一半左右) ,但设计人员还是宁可相信估算的
暖通空调 HV &AC 专题研讨 ·15 ·
结果 。设计中很少考虑节能措施 ,个别设计人员甚至套用 现成设计 ,造成能量使用很不合理 。这些都是造成上海建 筑装机冷量高于东京的原因 。
上海地区高层建筑的空调冷源以电动式制冷机组 (包 括离心式 、螺杆式和往复式) 为最多 ,占 53 % ,其次是空气 热源热泵 ,占 25 % ,吸收式机组 (包括蒸汽双效 、直燃型) 占 17. 7 % ;空调热源以燃油锅炉 (包括集中供热) 为最多 ,占 44 % ,其次是空气热源热泵 ,占 30 % ,电锅炉占 10. 5 % ,直 燃式机组 (燃油或气) 占 9. 3 % ,燃煤锅炉仅占 2. 5 %。
405. 26 亿 kWh ,其中城乡居民生活用电约 34. 80 亿 kWh。
基本上达到平衡 。上海的电力消费弹性系数低于全国水平
(见图 1) 。这说明上海的产
业结 构 调 整 取 得 了 成 效 , 一
些新兴的低能耗 、知识密集 、
附加值高的产业成为上海经
济发展的增长点 。同时也说
明 ,由 于 上 海 房 地 产 市 场 发
调Baidu Nhomakorabea机冷量比东京要大 12. 6 %。上海的夏季干球温度比
东京平均高 1 ℃,而湿球温度基本相同 ,见表 2 。
气象条件的差异导致上海建筑围护结构传热负荷和新
风负荷各比东京增加 12 %左右 。但在大型公共建筑 (尤其
是高层建筑) 中 ,围护结构导热负荷在总负荷中所占份额很
小 ,即使加上新风负荷 ,估计上海建筑的总负荷仅比东京大
调冷 量 越 小 。这 是 因
为大面积的高层建筑
中各部分空调使用情
况差异很大 ,也就是
说有较大的负荷参差
率 ,高峰冷量并不是
将各部分和各房间的
高峰 负 荷 简 单 地 叠
图 5 建筑面积与单位面积冷量的关系 加 。大面积高层建筑 投资额较大 ,因此对
围护结构的选材比较讲究 ,除了注重外观外也考虑其热特
源供应尤其是电力供应带来沉重的压力 。 另一方面 ,上海又是一个能源匮乏的城市 ,所需的一次
能源大多由其他省市输入 。上海与全国一样 ,能源结构中 原煤所占比重很大 “, 八五”期间约占总能耗的 69 % ,1995 年全市用煤量为 3 523 万 t 。因此 ,煤炭的运输挤占了上海 铁路和海运的大量运力 。
展相 对 滞 后 , 新 建 建 筑 的 出
租出售率较低 ,因此 ,建筑耗
能尚未形成气候 。
图 1 上海和全国的电力
另一 方 面 , 上 海 的 夏 季
消费弹性系数
高峰 日 用 电 量 逐 年 攀 升 , 日
供电的峰谷差也逐年拉大 (见图 2) ,可以认为 ,夏季高峰用
电量的形成主要来自于建筑耗能 (特别是空调耗能) 。
此外 ,有 11. 5 %的建筑使用复合能源 。如用电力和煤 气 ,电力和燃油 ,电力和蒸汽 (集中供热) 结合驱动冷热源机 组 。机组的组合方式有 : 离心式 + 直燃型吸收式 ,螺杆式 (离心式) + 蒸汽双效溴化锂吸收式机组 + 燃油锅炉 (集中 供热) 。
复合能源是一个发展趋势 。第一可以保证大楼空调安 全稳定地运行 ,一般将吸收式机组用来应付基本负荷 ,将电 动机组用来应付高峰负荷或突发负荷 。万一有一路能源供 应出问题 ,还可以用另一路能源应急 。第二可以有效地缓 解电力供应的昼夜峰谷差和燃气供应的季节峰谷差 。第三
驱动 冬季热源 能源
建筑 比例 夏季冷源 数量
建筑 比例 数量
油 燃油锅炉
70
锅炉2吸收式机组 14
区域供热 DH 18 46. 0 DH2吸收式机组 8. 5 13. 7
直燃式机组
4
直燃式机组
3. 5
热电联产 (燃油)
1
气 直燃式机组 燃气锅炉 热电联产
7. 5
直燃式机组
7 7. 8 热电联产 (燃气)
图 2 上海的高峰用电量和供电峰谷差 (1998～2000 年数字为预测值)
2 上海的公共建筑空调系统现状
在公共建筑能耗中 ,空调能耗占了最大比例 。因此 ,建
筑节能的主要对象是空调节能 。
笔者曾对上海 200 幢高层建筑作过调查[2 ] 。这 200 幢
高层的用途分布见图 3 。
这 200 幢 高 层 公
3 %～4 %。按照日本空气调和·卫生工学会 1993 年颁布的
设计标准《冷热负荷简易计算法 ( HASS 112 - 1993) 》[3 ] ,上
海的空调负荷只需在用东京气象条件计算的基础上乘以
1 . 07的修正系数 。根据比较计算 ,日本 HASS112 - 1993
表 1 空调冷热源方式统计
共建 筑 的 空 调 冷 热 源
方式 及 所 使 用 的 各 种
能源 品 种 的 百 分 比 见
表 1。
图 3 上海 200 幢高层建筑的用途分布
根据 对 这 200 幢
大楼的统计 ,平均的空调装机冷量为 127 W/ m2 。和日本
的情况相比 ,在东京 213 幢高层建筑中的调查结果表明 ,空
调平均装机冷量为 112. 8 W/ m2 。就是说 ,上海的平均空
By Long Weiding , Pan Yiqun , Fan Cunyang , Xu Lei and Hu Xin
A b s t r a c t A c c o r d i n g t o t h e a u d i t d a t a of e n e r g y c o n s ump t i o n i n of f i c e ,
下列不保证率下的
下列不保证率下的
设计干球温度/ ℃ 平均日较差 设计湿球温度/ ℃
1 % 2. 5 % 5 %
1 % 2. 5 % 5 %
上 海 34 33 32
9
27 27 27
东 京 33 32 31
8
27 27 26
标准实际上还是偏安全的 。由此看来 ,在空调负荷计算这
一环节上 ,上海高层建筑的设计冷量普遍偏大 。
Ke yw o r d s b ui l d i n g e n e r g y e f f i c i e n c y , a i r c o n d i t i o ni n g , e n e r g y c o n s ump t i o n
1 概述 1992 年小平同志视察南方之后 ,上海的城市建设以令
与全国的情况相同 ,上海的能源消费主要还在工业方
☆ 龙惟定 ,男 ,1946 年 11 月生 ,工学硕士 ,教授 ,系主任
200092 上海市赤峰路 71 号同济大学南校区 (021) 65980595 E2mail : icetju @ online. sh. cn 收稿日期 :1998 - 02 - 08
1
7. 5 0. 5 4. 0
电 电锅炉
21
电动式制冷机
空气热源热泵 60. 5 43. 7 空气热源热泵
分体式或 VRV 6
分体式或 VRV
106. 5 50 82. 3 6
煤 燃煤锅炉
5 2. 5
注 :由于有些建筑采用复合能源 ,建筑物的数量以 0. 5 计算 。
表 2 上海与东京空调设计条件的比较
新建公共建筑一般都设有中央空调 、电梯 、消防等现代 建筑设备 。另外 ,一些旧有公共建筑在改建或装修中也增 加了中央空调系统 。规模较小的银行 、商店 、饭店 、娱乐场 所和营业性办公室中柜式空调的普及率几乎达百分之百 。 截至 1996 年底 ,上海城市居民住宅中每百户已拥有家用空 调器 50 台 ,有的还在向一户多台发展 。这些都给上海的能
全世界惊叹的速度迅速发展 ,浦东的开发开放又给了上海 前所未有的机遇 。上海将自己的发展目标定位在国际经 济 、金融和贸易中心 ,努力成为国际一流城市 。新建筑如雨 后春笋般拔地而起 。如果以 8 层以上的建筑作为高层建 筑 ,则 10 年间上海高层建筑的幢数增长了十几倍 。截至 1996 年底 ,上海已有高层建筑 1 904 幢 ,建筑面积达 2 740 万 m2 [ 1 ] 。
表 3 上海 9 幢办公楼和商办楼的全年能耗调查
上海的高层建筑空调装机冷量根据建筑面积的大小也
有所 不 同 。在 我 们 的 调
查对象中 ,最小的高层建
筑 建 筑 面 积 有 12 800
m2 ,最 大 的 近 29 万 m2 。
图 4 是分建筑面积的空
调装机冷量统计 。
图 4 建筑面积与冷源冷量的关系
从图 5 可以发现 ,建
筑面积越大 ,单位面积空
暖通空调 HV &AC 专题研讨 ·13 ·
上海公共建筑 能耗现状及节能潜力分析
同济大学 龙惟定 ☆ 潘毅群 范存养 许 雷 天津大学 胡 欣
提要 根据上海地区办公楼 、商办楼 、宾馆和商厦能耗调研的数据 ,对上海公共建筑空调 能耗的现状作了评价 。认为上海建筑用能水平较低 ,用能不尽合理 。提出用系统能量效率比 用单位面积平均一次能耗量作为建筑节能的评价指标更为合理 。
性 ,这也能在一定程度上减小空调装机冷量 。
另外 ,为了追求最大效益 ,上海的高层建筑功能复杂 ,
往往将办公 、公寓 、商场 、餐饮 、娱乐等多种设施集中在一幢
高层建筑之中 。这在东京是较少见的 。又由于某些高层建
筑有多个业主 ,以致将空调系统也分割开 。高层建筑建成
后由于资产转让 、功能转换 ,也会造成能源使用上的不合
关键词 建筑节能 空调 能耗
A n a l ysis of e n e r g y c o ns u m p ti o n st a t us a n d e n e r g y effi c i e n c y p ot e nti a ls i n c o m m e rc i a l b uil di n gs of S h a n g h a i
可以最大限度地利用能源价格的优惠政策 ,例如昼夜电价 差和冬夏燃气价差 ,从而降低物业设施管理成本 。 3 上海建筑能耗现状
上海的建筑能耗现状可以用几句话来概括 :用能水平 不高 ,用能效率较低 ,节能观念落后 ,节能潜力很大 。
笔者对上海 9 幢办公楼和商办楼的全年能耗作了调 查 ,结果见表 3 。
·14 · 专题研讨 1998 年第 28 卷第 6 期
面 。1996 年上海的建筑耗能占总能耗的比例为 13. 2 % ,比
1994 和 1995 年分别增加了 0. 8 和 1 个百分点 。
以往 ,上海的电力供需矛盾一直较突出 。1996 年 ,上
海电力工业年发电量为 428. 64 亿 kWh ,全市共消耗电力
理 。一般而言 ,国内的空调设计很少像日本那样做仔细的
负荷计算 。设计人员套用习惯俗成的指标高估和冒估的风
险较小 。尽管一些已投运的建筑证明实际负荷大大低于估
算 (在调查中发现某些大楼的空调装机冷量即使在最热的
天气也只使用一半左右) ,但设计人员还是宁可相信估算的
暖通空调 HV &AC 专题研讨 ·15 ·
结果 。设计中很少考虑节能措施 ,个别设计人员甚至套用 现成设计 ,造成能量使用很不合理 。这些都是造成上海建 筑装机冷量高于东京的原因 。
上海地区高层建筑的空调冷源以电动式制冷机组 (包 括离心式 、螺杆式和往复式) 为最多 ,占 53 % ,其次是空气 热源热泵 ,占 25 % ,吸收式机组 (包括蒸汽双效 、直燃型) 占 17. 7 % ;空调热源以燃油锅炉 (包括集中供热) 为最多 ,占 44 % ,其次是空气热源热泵 ,占 30 % ,电锅炉占 10. 5 % ,直 燃式机组 (燃油或气) 占 9. 3 % ,燃煤锅炉仅占 2. 5 %。
405. 26 亿 kWh ,其中城乡居民生活用电约 34. 80 亿 kWh。
基本上达到平衡 。上海的电力消费弹性系数低于全国水平
(见图 1) 。这说明上海的产
业结 构 调 整 取 得 了 成 效 , 一
些新兴的低能耗 、知识密集 、
附加值高的产业成为上海经
济发展的增长点 。同时也说
明 ,由 于 上 海 房 地 产 市 场 发
调Baidu Nhomakorabea机冷量比东京要大 12. 6 %。上海的夏季干球温度比
东京平均高 1 ℃,而湿球温度基本相同 ,见表 2 。
气象条件的差异导致上海建筑围护结构传热负荷和新
风负荷各比东京增加 12 %左右 。但在大型公共建筑 (尤其
是高层建筑) 中 ,围护结构导热负荷在总负荷中所占份额很
小 ,即使加上新风负荷 ,估计上海建筑的总负荷仅比东京大
调冷 量 越 小 。这 是 因
为大面积的高层建筑
中各部分空调使用情
况差异很大 ,也就是
说有较大的负荷参差
率 ,高峰冷量并不是
将各部分和各房间的
高峰 负 荷 简 单 地 叠
图 5 建筑面积与单位面积冷量的关系 加 。大面积高层建筑 投资额较大 ,因此对
围护结构的选材比较讲究 ,除了注重外观外也考虑其热特
源供应尤其是电力供应带来沉重的压力 。 另一方面 ,上海又是一个能源匮乏的城市 ,所需的一次
能源大多由其他省市输入 。上海与全国一样 ,能源结构中 原煤所占比重很大 “, 八五”期间约占总能耗的 69 % ,1995 年全市用煤量为 3 523 万 t 。因此 ,煤炭的运输挤占了上海 铁路和海运的大量运力 。
展相 对 滞 后 , 新 建 建 筑 的 出
租出售率较低 ,因此 ,建筑耗
能尚未形成气候 。
图 1 上海和全国的电力
另一 方 面 , 上 海 的 夏 季
消费弹性系数
高峰 日 用 电 量 逐 年 攀 升 , 日
供电的峰谷差也逐年拉大 (见图 2) ,可以认为 ,夏季高峰用
电量的形成主要来自于建筑耗能 (特别是空调耗能) 。
此外 ,有 11. 5 %的建筑使用复合能源 。如用电力和煤 气 ,电力和燃油 ,电力和蒸汽 (集中供热) 结合驱动冷热源机 组 。机组的组合方式有 : 离心式 + 直燃型吸收式 ,螺杆式 (离心式) + 蒸汽双效溴化锂吸收式机组 + 燃油锅炉 (集中 供热) 。
复合能源是一个发展趋势 。第一可以保证大楼空调安 全稳定地运行 ,一般将吸收式机组用来应付基本负荷 ,将电 动机组用来应付高峰负荷或突发负荷 。万一有一路能源供 应出问题 ,还可以用另一路能源应急 。第二可以有效地缓 解电力供应的昼夜峰谷差和燃气供应的季节峰谷差 。第三
驱动 冬季热源 能源
建筑 比例 夏季冷源 数量
建筑 比例 数量
油 燃油锅炉
70
锅炉2吸收式机组 14
区域供热 DH 18 46. 0 DH2吸收式机组 8. 5 13. 7
直燃式机组
4
直燃式机组
3. 5
热电联产 (燃油)
1
气 直燃式机组 燃气锅炉 热电联产
7. 5
直燃式机组
7 7. 8 热电联产 (燃气)
图 2 上海的高峰用电量和供电峰谷差 (1998～2000 年数字为预测值)
2 上海的公共建筑空调系统现状
在公共建筑能耗中 ,空调能耗占了最大比例 。因此 ,建
筑节能的主要对象是空调节能 。
笔者曾对上海 200 幢高层建筑作过调查[2 ] 。这 200 幢
高层的用途分布见图 3 。
这 200 幢 高 层 公
3 %～4 %。按照日本空气调和·卫生工学会 1993 年颁布的
设计标准《冷热负荷简易计算法 ( HASS 112 - 1993) 》[3 ] ,上
海的空调负荷只需在用东京气象条件计算的基础上乘以
1 . 07的修正系数 。根据比较计算 ,日本 HASS112 - 1993
表 1 空调冷热源方式统计
共建 筑 的 空 调 冷 热 源
方式 及 所 使 用 的 各 种
能源 品 种 的 百 分 比 见
表 1。
图 3 上海 200 幢高层建筑的用途分布
根据 对 这 200 幢
大楼的统计 ,平均的空调装机冷量为 127 W/ m2 。和日本
的情况相比 ,在东京 213 幢高层建筑中的调查结果表明 ,空
调平均装机冷量为 112. 8 W/ m2 。就是说 ,上海的平均空
By Long Weiding , Pan Yiqun , Fan Cunyang , Xu Lei and Hu Xin
A b s t r a c t A c c o r d i n g t o t h e a u d i t d a t a of e n e r g y c o n s ump t i o n i n of f i c e ,
下列不保证率下的
下列不保证率下的
设计干球温度/ ℃ 平均日较差 设计湿球温度/ ℃
1 % 2. 5 % 5 %
1 % 2. 5 % 5 %
上 海 34 33 32
9
27 27 27
东 京 33 32 31
8
27 27 26
标准实际上还是偏安全的 。由此看来 ,在空调负荷计算这
一环节上 ,上海高层建筑的设计冷量普遍偏大 。
Ke yw o r d s b ui l d i n g e n e r g y e f f i c i e n c y , a i r c o n d i t i o ni n g , e n e r g y c o n s ump t i o n
1 概述 1992 年小平同志视察南方之后 ,上海的城市建设以令
与全国的情况相同 ,上海的能源消费主要还在工业方
☆ 龙惟定 ,男 ,1946 年 11 月生 ,工学硕士 ,教授 ,系主任
200092 上海市赤峰路 71 号同济大学南校区 (021) 65980595 E2mail : icetju @ online. sh. cn 收稿日期 :1998 - 02 - 08
1
7. 5 0. 5 4. 0
电 电锅炉
21
电动式制冷机
空气热源热泵 60. 5 43. 7 空气热源热泵
分体式或 VRV 6
分体式或 VRV
106. 5 50 82. 3 6
煤 燃煤锅炉
5 2. 5
注 :由于有些建筑采用复合能源 ,建筑物的数量以 0. 5 计算 。
表 2 上海与东京空调设计条件的比较
新建公共建筑一般都设有中央空调 、电梯 、消防等现代 建筑设备 。另外 ,一些旧有公共建筑在改建或装修中也增 加了中央空调系统 。规模较小的银行 、商店 、饭店 、娱乐场 所和营业性办公室中柜式空调的普及率几乎达百分之百 。 截至 1996 年底 ,上海城市居民住宅中每百户已拥有家用空 调器 50 台 ,有的还在向一户多台发展 。这些都给上海的能
全世界惊叹的速度迅速发展 ,浦东的开发开放又给了上海 前所未有的机遇 。上海将自己的发展目标定位在国际经 济 、金融和贸易中心 ,努力成为国际一流城市 。新建筑如雨 后春笋般拔地而起 。如果以 8 层以上的建筑作为高层建 筑 ,则 10 年间上海高层建筑的幢数增长了十几倍 。截至 1996 年底 ,上海已有高层建筑 1 904 幢 ,建筑面积达 2 740 万 m2 [ 1 ] 。