大型公共建筑能耗调查分析

大型公建节能会诊（三）—— 调查分析篇

大型公共建筑能耗调查分析

□清华大学王远魏庆薛志峰江亿

不同规模的公共建筑，其全年的用能特点和能源消耗总量不同。通过对北京市41座大型公共建筑的能耗调查，得到各个建筑的全年电耗现状以及各系统设备构成、运行状况。结合正在建设的公共建筑能耗数据库，对北京市几类大型公共建筑的用能现状、能耗差异及特点进行描述。提出在建筑缺乏用能设备分项计量的条件下，需要对大型公共建筑重点用能设备运行状态进行监测。

国内大型公共建筑能耗现状

我国各地研究者对某些城市大型公共建筑进行了能耗调查与节能潜力分析，得到表1的结果。

表1 各大城市公共建筑的能耗调查结果

根据北京市城市总体规划以及产业结构调整中继续加大第三产业比重的需要，未来几年内写字楼、公寓、饭店、会展中心及奥运场馆等大型公共建筑会大幅度增加，同时一批普通公共建筑由于使用功能改变进行改造后，能源需求成倍增长，在用能特点上转变成为大型公共建筑。加上现有存量，北京市的大型公共建筑面积在未来几年内将达到4000万m2。按照现有的能耗指标推算，北京市仅大型公共建筑的全年电耗就会高达60 亿kWh。将会对北京市的能源供应造成巨大压力，并制约北京市的经济发展。

大型公建能耗调查统计与数据库建设

1、能耗调查统计方法

对北京市大型公共建筑能耗调查采用普查和重点调查相结合的方式。

2005年3月初，向百余栋大型公共建筑的管理负责人发出了能耗调查表，通过回收此表得到的数据和几年来北京市政府积累的统计数据，为建立能耗数据库奠定基础。

在进行问卷式能耗普查的同时，作者于2005年4月至5月期间对北京市41座典型建筑入户调查，深入了解了几类大型公共建筑的能耗情况，空调系统运行情况，其他设备运行情况等。

表2是进行深入调研的各类建筑基本情况。

其中综合性商务楼指的是汇集商业、办公、娱乐、居住等多种功能的建筑物单体或建筑群，而其他三种类型建筑——写字办公楼、商场、宾馆饭店则功能相对较为单一，通常为单体建筑。

2、能耗数据库主要框架

公共建筑能耗数据库框架服务于公共建筑的节能。对于大型的公共建筑，从节能建筑的内容看，可以总体分为两类，一是建筑物本体的热工性能，即通过提高建筑围护结构的保温隔热性能、门窗的密闭性能和充分利用通风、太阳能、自然采光等措施来降低为达到相同的室内舒适程度所需要的采暖和空调的能耗；二是提高建筑物内的能耗系统及设备的能源效率，包括采暖、空调系统、照明灯具、热水器、家用电器及办公设备等。其中暖通空调能耗分三部分：冷热源能耗、末端设备能耗和输送系统设备能耗，这与运行调节方法也密切相关。结构如下：

按照大型公共建筑能耗统计方法，将数据库设计成为能够方便快捷地反映的建筑物具体信息如下：

3、能耗数据库建设概况

清华大学建筑节能研究中心结合多年来对大型公共建筑进行节能诊断测试的经验，搭建了一整套大型公共建筑能耗数据库。

截至2006年2月，已在大型公共建筑能耗数据库中为484栋公共建筑建立初步档案，其中北京市建筑404栋，按建筑类型和面积将其归类，数量分布如表3。

大型公共建筑能耗现状分析

大型公共建筑所消耗的能源种类根据建筑物内用能系统的不同而有所差别，一般以电为主，辅以天然气、煤、蒸汽和市政热水等。

1、各类型建筑能耗现状

抽取数据库中大型公共建筑样本64个进行粗略估计。由于电制冷是目前大型公共建筑的制冷的主要形式，故选取的64座建筑均为电制冷形式，其使用的能源为单一电。

（1）年耗电量

根据数据可以看出，商场类建筑较其他类型相比全年耗电量较大，大部分在200kWh/m2·a 至300kWh/m2·a之间。商场耗电设备较多，照明设备数量多，空调系统设备容量大且运行时间长。宾馆饭店和办公楼类建筑耗电量相当，基本在200kWh/m2·a以下。综合性商务楼由于其建筑功能分散，基本是建筑群，所以其单位面积年电耗参考性不强，需要对不同功能建筑的用电量进行拆分才能反映不同功能的耗电量情况。

根据统计学，我们在80％的置信度下对北京市的各类大型公共建筑年单位面积的耗电量进行区间估计。

（2）逐月耗电量

将64座建筑按照各自类型对每月单位面积电耗进行平均，可以看到夏季由于空调系统的使用，电耗显著上升。在大型公共建筑全年能耗中，照明、动力等电耗是基本稳定的，而供冷、供暖能耗是随季节而波动的。因此，供冷季节的电耗高于过渡季节，可见空调制冷系统能耗在建筑能耗中占有相当大的比例。对于不同功能的建筑这一比例也不相同。如果将夏季各月电耗增加的部分作为空调系统的电耗，那么从图中面积关系不难得到增加部分的电量占夏季总用电量的30％左右。所以大型公共建筑节能的关键在于空调系统的高效运行。

2、各类型建筑能耗特点及差异

●商场类建筑

商场营业时间每天长达12个小时以上，且全年营业。由于内部发热量大，空调开启时间也较其它公共建筑长，调查中了解到北京市一些商场的制冷机从3月下旬开启运行到11月上旬。因此其单位面积的电耗在大型公共建筑中是最高的。

（1）电耗与冷机容量的关系

从数据库中抽取的12座商场类建筑的制冷机容量与建筑面积的关系，从中可以看到一些建筑的装机制冷量过大，有的制冷容量甚至超过了170W/m2。在重点调查过程中，了解到个别建筑冷机在负荷高峰时仅用两台，而4台备用，在制冷机选型上缺乏节能意识。在确定制冷机台数和每台机组的容量时，往往过多地考虑一次投资，很少考虑全年动态负荷曲线，不能做到使同时运行的制冷机总容量尽可能地接近建筑的动态空调负荷。因此对于新建建筑，在设计时不仅要考虑设备单独运行的特性，还要考虑系统的特性曲线、机组在部分负荷下的COP。

各商场相互之间用电量差异较大，电耗高的商场用电量达到了电耗低的商场的近3倍。上述差异表示北京市大型商场存在着巨大的节能潜力。

（2）空调系统装机功率与电耗的关系