天津市大型公建能耗调查及分析

臧效罡 安志红 赵树兴

天津市大型公建能耗调查及分析

臧效罡 安志红 赵树兴

对天津市 21座不同功能的大型公共建筑进行了能耗调查,分析了相关的运行情况,在此基础上,对建筑空调系统进行了分析,针对调查中发现的问题,提出了对策。

大型公建,能耗调查,空调系统,节能

欧美发达国家建筑能耗占全国能源消耗总量的 1/3左右,目前,我国能源消费结构中建筑能耗比重虽然低于这个水平,但结合我国的发展情况,建筑能耗将快速增长,给能源和环境带来巨大压力。单体规模大于 20 000m2的办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通讯建筑以及交通运输用房称为大型公共建筑[1],其具有单位面积建筑能耗高,节能潜力大的特点。大型公共建筑面积的增长速度随天津市经济的发展及北方金融中心定位的提出而必将快速增长。建筑能耗量也将进入一个快速增长的时期,调查天津地区现有大型公建的能耗情况,并对其进行研究有突出的实际意义。

1 能耗现状

1.1 冷热源

天津市位于北纬 38°34′～40°50′,东经 116°43′～118°04′,地处太平洋西岸环渤海湾边,属于寒冷地区,冬季需要供暖,夏季时间长,温度高,全年日最高气温高于 35℃,时间 10 d～20 d,其夏季炎热程度甚至可能超过华南某些地区[2]。常见的冷热源设备有以下几种：1)电制冷+电制热;2)电制冷+市政采暖;3)电制冷+自备锅炉;4)直燃型吸收机。

1.2 能耗分析

为了便于统计分析,所调查项目均为采用电或天然气为空调系统提供能源。根据燃料热值折算,将 1m3天然气折算成 10.83 kWh电[3]。表 1为 21幢大型公建能耗调查结果,由表 1可知,所调查天津地区大型公共建筑单位面积能耗为 1.45 GJ/(m2·年)～5.48 GJ/(m2·年),最大值是最小值的 3.8倍,平均值为3.3 GJ/(m2·年),高于广州的0.85 GJ/(m2·年)～3.92 GJ/ (m2·年)[4],重庆的1.03GJ/(m2·年)～4.05GJ/(m2·年)[5],北京的 1.214 GJ/(m2·年)～4.249 GJ/(m2·年)[6]。由此可见,天津市地区的大型公共建筑能耗高,具有较大的节能潜力。

2 各类公共建筑能耗特征分析

2.1 办公建筑能耗特征

调查中发现,办公类建筑可分为两大类：1)出售型办公建筑; 2)出租型办公建筑。出租型办公建筑由于业主单位与物业管理配合更为紧密、有效,运营管理情况优于出售型办公建筑。

天津办公类建筑用能单一,以电力为主。办公类建筑能耗负荷集中在工作日的 8：00～16：00之间,在此时间之外,能耗负荷分散。写字楼能耗中空调耗能所占比例最大,之后依次为照明、办公设备等;以某办公建筑为例,其空调能耗占建筑总能耗的 47.4%,办公照明占43.3%,热水占1.0%,电梯占4.0%,其他占4.3%。

表1 天津地区 21座大型公共建筑能耗调查结果

2.2 商场建筑能耗特征

商场类建筑一般具有综合性强、室内布置多样、室内人员密度变化周期性强等特点。天津市大型商场全年开放,每日的营业时间基本在 10 h以上,受营业需要限制,商场类建筑空调系统普遍缺乏保养维护,增加了空调能耗。天津市部分商场的冷冻机从每年3月开始运行,一直运行到 11月,为了满足顾客需要,商场建筑普遍在营业开始前对建筑进行预冷或预热,根据调查,空调系统多在开始营业时间提前至少 1 h启动,增加了空调运行时间。此外,超市类商场建筑的生鲜冷冻设备电耗巨大。一般情况,商场的空调系统用电约占总用电量的 45%,其次为照明系统,约占总用电量的 35%。商场类建筑的照明电耗较高,这一方面是由于商场建筑绝大部分是内区需要人工照明,另一方面则是照度普遍高,以较高的照度、合适的色调来展示商品、吸引顾客,照明设备单位面积功率较高。另外,商场的照明设备难以实现“部分空间、部分时间”开启,只要是在营业时间,照明基本全部开启,否则可能影响销售,因此照明设备开启时间长。降低商场照明电耗的途径如下：1)选用更高效的节能灯具;2)在公共走廊等区域可以适当采用自然采光以减少人工照明。此外,调查商场的空调系统的运行管理工作全部由商场自行承担,运行操作者往往只注重室内温湿度的控制,对空调系统的节能运行缺乏重视。

2.3 酒店建筑能耗特征

酒店类建筑营业时间长,受地理位置、季节变化等因素影响入住率处于不断变化的动态过程,多数时间处于部分负荷状态,所调查酒店建筑面积均在 20 000m2以上,均为 4星或 4星以上级别酒店,各酒店之间的能耗差异较小。与其他建筑不同的是,酒店类建筑内不同功能的设备运行时间不同;不同的客人对室内环境的要求不同等,对末端控制装置的要求较高。此外,酒店类建筑的给水排水能耗明显高于其他类型建筑。

根据 C酒店能耗记录显示,C酒店年空调能耗占总能耗的53%,其中 4月空调能耗占总能耗比例最低为 29%,8月为 68%全年比例最高。C酒店空调能耗在 2月时达到最大,且冬季能耗超过夏季,这与酒店的客流量变化波动有关。

3 空调系统存在的主要问题

天津市大型公共建筑的单位面积能耗较高,而空调能耗在公共建筑中所占比例最大,在调研过程中,发现大型公建空调系统存在以下问题：

1)空调主机选型普遍过大,导致运行中长时间处在低效率工作状态;2)天津市大型公建空调水系统多采用定流量形式,实际运行中长时间处于“小温差大流量”状态;3)施工质量良莠不齐,设计文件上的节能装置、设备在建筑安装过程中不能落实;4)多数大型公建没有对自身能耗进行分项计量,给管理和分析带来不便。

4 空调系统节能对策

空调系统的节能运行一方面需要设备的合理组合,处于良好的工作状态,另一方面要重视发挥操作管理者的作用,提高专业知识,积极地总结运行中的经验,多与设计、科研单位联系沟通,相互促进,推进空调系统的节能运行。1)空调系统设计时要合理考虑安全系数,结合如DeST等软件对建筑逐时负荷变化进行模拟,搭配选择制冷机,提高部分负荷运行能效;2)大型公建新风量大,天津地区空调季节时间长,室内外温差大,排风热回收可以收到良好的节能效果;3)推广使用变频技术,对既有系统经过经济分析后进行变频改造;4)提高空调运行管理人员的技术水平;5)严格按照设计文件进行建设施工,在验收过程中加强对设备安装、运行情况的检查监管。

[1] 中华人民共和国建设部,中华人民共和国国家发展和改革委员会,中华人民共和国财政部,中华人民共和国监察部.关于加强大型公共建筑工程建设管理的若干意见(建质[2007]1号)[Z].

[2] 王甫友,田稳苓.天津市河北区建筑能耗统计分析[J].节能技术与检测,2010(4)：37-38.

[3] 中华人民共和国环境保护部,中华人民共和国国家统计局.环境统计填报指南[M].北京：中国环境科学出版社,2008：130-131.

[4] 周孝清.广州公共建筑能耗调查及研究[J].建筑科学, 2007,23(12)：76-81.

[5] 王洪卫,白雪莲,孙纯武.重庆市大型公共建筑集中空调系统能耗状况及分析[J].洁净与空调技术,2005,12(4)：47-50.

[6] 薛志峰,江 亿.北京市大型公共建筑用能现状与节能潜力分析[J].暖通空调,2004,34(9)：8-10.

Investigation and analysis on energy consum ption of large public buildings in Tianjin

ZANG Xiao-gang AN Zhi-hong ZHAO Shu-xing

In this paper,energy consumptions of 21 different kinds of public buildingswere investigated in Tianjin,and analyzes of its circulate instance.Based on the data,undertakes the analysis of architection air-conditioning system,and points out strategies for the prob lems found in investigation.

large public building,energy consumption investigation,air-conditioning system,energy saving

TU201.5

A

1009-6825(2011)09-0199-02

2010-12-14

臧效罡(1982-),男,助理工程师,天津市城市规划设计研究院建筑分院,天津 300201

安志红(1963-),女,高级工程师,天津市城市规划设计研究院建筑分院,天津 300201

赵树兴(1962-),男,教授,天津城市建设学院能源与机械工程系,天津 300384