政府办公建筑和大型公共建筑能耗调查分析
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作者: 杨 勇 朱青松
摘 要:本文通过对长沙市近30栋政府办公建筑和大型公共建筑的能耗进行调查统计,得到了长沙市目前政府办公建筑和大型公共建筑的能耗现状。同时对各类公共建筑的能耗进行统计比较分析,提出下阶段建筑节能改造的重点,并对主要耗能设备的节能运行提出了合理化建议,为长沙市、以及夏热冬冷地区的其他省市的政府办公建筑和大型公共建筑节能改造和节能运行管理提供了参考。
足键词:能耗:公共建筑:调查分析
中图分类号:TUlll.19+5.4
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2010)07-0193-03
1 引言
近年来随着我国建筑业飞速发展,尤其是城市化进程的加・陕。建筑能耗比例在不断增加,很多大型公共建筑更多从舒适性着眼,空调系统设计时的制冷(热)量远大于实际运行时建筑的冷(热)负荷量,另外绝大多数大型公共建筑在维护上缺乏对能源利用的整体规划,诸多不合理因素导致了大型公共建筑能耗居高不下。
城乡建设部、财政部于2007年在全国重点省市开展建立国家机关办公建筑和大型公共建筑节能监管体系工作,并相继出台了《民用建筑能耗统计制度》、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能源审计导则》等相关技术规范。长沙市建筑能耗调查小组于2008～2009年对长沙市内的各类典型的公共建筑能耗情况进行了统计和调查研究,得到了大量的建筑基础数据和能耗资料,本文选取其中的29栋不同功能的典型建筑进行了能耗研究分析。
2 调查概况
2.1 典型建筑的选取及概况
本次调查对象共包括300多栋政府办公建筑和大型公共建筑,调查内容包括建筑基本信息、耗能设备信息及2007年能耗信息等,本次选取的典型建筑为基本信息和能耗信息齐全。并在长沙市具有一定代表性的建筑,共包括7栋政府办公建筑(A)、5栋商业办公建筑(B)、8栋商场建筑(C)、6栋宾馆酒店建筑(D)、3栋医院建筑(E),总体代表了长沙市主要的公共建筑类型。
2.2 统计方法
长沙市的建筑能源构成较为复杂,其中天然气、柴油占能源消耗总量的比例比其他城市较大,本次调查中采用对电能消耗折算为一次能源(标煤)。然后对三种一次能源按热值进行加和的统计方法,计算总能耗指标和单位面积的能耗指标。
3 调查统计结果
调查统计结果如表1所示,其中包括29栋不同类型建筑的电、燃气、柴油和总能耗指标的信息。图1为29栋典型建筑的能耗分布情况图,图2为5类典型建筑的平均单位面积总能耗对比图。
4 能耗分析
4.1 总体能耗分析
由图1和图2我们看出,29栋建筑的面积范围在20000-130000m。之间,其中20000～60000m2。的栋数占全部29栋建筑的将近60%,29栋建筑的能源消耗分布相对较为集中,5类建筑中,政府办公建筑的能耗最低,商场超市建筑最高,从低到高依次为政府办公建筑、商业办公建筑、医疗卫生建筑、宾馆酒店建筑、商场超市建筑。单位面积耗能最大的为2878MJ/(m/2・a),单位面积耗能最小的为487 MJ/(m2・a),29栋建筑平均值为1236MJ/(m2・a),单位面积能耗最大的建筑为单位面积能耗最小的建筑的近6倍,单位面积的平均能耗商场超市类建筑为政府办公类建筑的近3倍。
电能消耗方面,商场超市建筑的平均单位面积电耗达到了为178kWh/(m2・a),政府办公建筑的平均单位面积电耗最小,为50 kWh/(m2・a),宾馆酒店建筑的电耗为98kWh/(m2・a)。
4.2 能源构成
由表1可以看出,只使用电能的建筑为7栋,占全部29栋建筑的24.1%,除电能外使用燃气的为13栋,占44.8%,使用柴油的也为13栋,两者都是用的为4栋,占13.8%,29栋建筑总能源消耗构成比例见图4,分类建筑能源构成比例见图5,由图可知,长沙市政府办公建筑和大型公共建筑的能源构成为以电为主,燃气和柴油为辅,电能占总耗能总量的80%,这与长沙地区夏热冬冷的气候特性有关,冬季采暖期较短并且最低气温一般在00c以上,另外商场超市类建筑冬季室内的灯光和室内的人员的发热量较大,热空调多数不开启或者只在极冷的天气条件下开启。燃气和柴油一般为建筑的直燃机或者锅炉消耗,小部分为建筑的厨房设备消耗。
政府办公建筑和医疗卫生建筑能耗构成大致相同,主要为电和燃气,这是因为大部分政府办公建筑和医疗卫生建筑的锅炉或直燃机进行了“油改气”的节能改造,冬季空调采暖直接由燃油或燃气锅炉提供热源,另外医疗卫生建筑对卫生热水的需求量也比较大,而热水通常也有锅炉提供,部分建筑对热水系统进行节能改造,采用空气源热泵为主,锅炉辅助的方式,节约了柴油或燃气等一次能源,提高了能源的利用效率。
酒店宾馆类和商业办公类建筑类似,部分采用了燃气锅炉,部分采用燃油锅炉,由于资金或者建筑存在多业主问题,部分进行了“油改气”,酒店宾馆建筑冬季空调采暖一般采取两种方式,一种采用直燃机提供热源,另一种采用燃油或燃气锅炉提供热源。两种空调方式消耗的主要能源为柴油或燃气,另外由于餐饮业对炊事能源的特殊需求,用于炊事等的天然气和柴油也是构成建筑能耗的一部分。
商场超市类建筑主要能耗为电能,占了全部能耗的98%,商场超市建筑由于自身冬季热负荷小,夏季热负荷大的特性,设计时夏季通常采用了容积式冷水机组(离心式、螺杆式等)进行供冷,冬季采用热泵或者燃油锅炉供热,冬季由于室内的大量灯光设备和人流的散热较大,室内温度通常在10度以上,多数商场选择不开启或者少开热空调,故热空调的热源的柴油消耗量较少。
4.3 各类建筑分项耗电量分析
为了进一步了解各类建筑全年总耗电量和空调通风等各项耗电量,从5类建筑中分别抽取一栋代表建筑进行分析,政府办公建筑以A4为例,商业办公建筑以B2为例,商场超市建筑以C4为例,酒店宾馆建筑以D2为例,医疗卫生建筑以E1为例,该5栋代表性建筑的分项耗电量比例见图6-图10。
政府办公类建筑的特点是工作时间集中,办公设备(电脑、打印机、传真机、信息机房设备)相对较多,照明和办公设备电耗占总电耗的30%,通风空调的耗电量达到了全年电耗的63%,其中冬季采暧用电锅炉占总耗电量的39%,因为电能是高品位能源,直接使用电锅炉进行供热造成了巨大的浪费,建议该建筑改用燃气锅炉或空气源热泵等进行供暖。
由图7可知,商业办公建筑中,照明办公
设备及空调末端占建筑耗电量的43%,由于空调使用直燃机,故夏季和冬季空调系统主要耗电设备为空调循环水泵,该项占总耗电量的比例相对不大,另外,由于该大厦有一个证券交易中心,该中心的信息机房耗电量也占一定的比例。由此可见,对照明系统、空调系统和办公设备进行节能改造,并进行制度化管理,提高办公人员的节能意识,是降低办公类建筑能耗的关键。
商场照明系统的电力能耗较为稳定,一般不随季节和外界条件而变化。由于当前商场超市建筑的营业厅空间为全封闭空间模式,完全依靠于人工照明进行采光,所以在营业时间段内(9:30～22:00),商场照明系统需要一直开启,以满足商品展示等商场内部光环境的需求。根据部分商场建筑现场测试结果,发现灯光照度最大的超过了1000Lx,平均值在600～800Lx,大部分存在照度过大问题。为了保证室内温度环境的舒适,商场一般于五月份就开启空调进行制冷,一般持续到十月份,空调系统平均开启的时间均超过5个月。在图8中,商场超市建筑C4商业照明占建筑总用电量的34%。其次为建筑的动力设备(电梯、冷冻冷藏设备和水泵、空调末端风柜风机等),与照明系统相比,动力设备耗电量所占的比例较小。空调制冷主机和电锅炉占全部用电量的27%,该项比例比商场的平均水平略低。
酒店是长沙市公共建筑中的重要组成部分。随着经济快速发展,大型酒店逐年增多,酒店建筑能耗在公共建筑能耗中所占的比例也逐步增高。大型酒店用能普遍偏高,在酒店D4的电耗构成中,空调系统能耗比例在45%,动力系统能耗所占的比例也在21%,因此,空调系统和动力系统是酒店建筑能耗的重点。
在公共建筑里,医院的能耗属于较高的类型,医院的病人是体弱有病的患者,他们对温度、湿度等环境条件适应能力较差,对室内环境敏感。由于服务人群的特殊性,医院的能源供应以及各种设施的配备,应具备高保障性和高品质。电气、空调、给排水、照明、锅炉,空调能耗是建筑能耗的主要部分,约占医院总能耗的50%左右,最大可占到建筑总能耗的65%,医院节能的主要任务是降低其空调系统能耗。
5 结论
本文在实际调查的基础上,对长沙市机关办公建筑和大型公共建筑的能耗水平进行了统计分析,选取的建筑覆盖面相对较广,基本反映了长沙市现阶段公共建筑的总体能耗水平。希望通过这次能耗调查,为今后顺利开展深度能源审计工作并制定合适的长沙市公共建筑能耗标准提供参考,并对夏热冬冷地区的节能改造和节能运行管理提供数据支持。现将本次调查的结论归纳如下:
(1)选取的29栋建筑的能耗平均值为1236MJ/(m2・a),能源构成为以电为主,天然气和柴油为辅,电能占总耗能总量的80%:
(2)5类大型公共建筑中,政府办公建筑的能耗最低,商场超市建筑最高,从低到高依次为政府办公建筑、商业办公建筑、医疗卫生建筑、宾馆酒店建筑、商场超市建筑,单位面积耗能最大的为2878MJ/(m2・a),单位面积耗能最小的为487 MJ/fm2・a);
(3)空调系统方面,长沙采用直燃机的比较多,除商场超市建筑外,其他4类的公共建筑冬季一般采用直燃机或锅炉(柴油或燃气)提供空调热源:
(4)分项电耗方面,办公建筑的照明、办公及空调末端耗电量较大,商场超市建筑的照明、夏季空调耗电量都比较大,酒店和医疗卫生建筑比较相似,均为空调及热水系统耗电量最大,这些是各类建筑节能改造和节能管理的重点。
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