办公建筑的能源审计及节能改造方法的工程实践研究

穆志君等

摘 要：办公建筑单位建筑面积的能源利用程度较低、能耗较高，因此，对其进行能源审计和节能改造是我国能源高效利用的一项具有重要意义的工作。该文以上海某办公建筑为工程实践的研究对象，通过对其进行能源审计，针对其用能现状做节能潜力分析，综合利用各种节能技术，提高了该办公建筑能源利用效率。这对我国同类办公建筑的能源审计和节能改造的工程实践具有一定的借鉴意义。

关键词：办公建筑 能源利用 能源审计 节能改造

中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-02

建筑能耗是指建筑物使用过程中用于供暖、通风、空调、照明、家用电器、输送、动力、烹饪、给排水和热水供应等的能耗[1]。目前，建筑能耗过大是办公建筑中普遍存在的问题，据相关统计结果显示，大型办公建筑的单位建筑面积能耗是住宅建筑的十几倍，节能空间较大[2]。因此，我国各级政府均十分重视建筑节能工作，通过建筑能源审计来评价建筑能源高效利用程度。建筑能源审计可作为实现建筑节能的第一步[3]，即通过对该建筑相关能耗数据、大楼运行管理及用能设备等相关情况了解和分析，实现对建筑的节能管理及耗能设备的节能改造，达到建筑的节能减排效果。如文献[4]在针对宾馆、商场和写字楼三类用能建筑能耗测试基础上，初步认定综合利用各类建筑节能技术，大型公共建筑预计节能30%～50%。该文针对办公建筑能源审计及节能改造方法的进行了工程实践研究，以上海某办公建筑为例，试通过对办公建筑的用能现状进行审计，综合利用各种节能技术，提高了该办公建筑能源利用效率。这对我国同类办公建筑的能源审计和节能改造的工程实践具有一定的借鉴意义。

1 建筑概况与设备能耗分析

该办公建筑为砖混结构与玻璃幕墙相结合，高48.3 m，地上11层（无地下），标准层高3.6 m，总建筑面积6884 m2，其中无采暖面积，特殊区域面积为60 m2。该建筑除专供厨房消耗的天然气外，电力是其消耗的唯一能源。该文通过对其整一年用能状况做为审计周期进行统计分析，该办公建筑合计消耗电力69.5万 kWh。该建筑每月耗电量如图1所示。

图1 某办公建筑审计周期内不同月份耗电量统计

从图1每月耗电量数据曲线可看出，该建筑在1月份和8月份供暖供冷负荷最大时，耗电量最大，4月、5月、10月及11月份气温适宜时，耗电量较低。与过渡季节相比，该建筑冬季供暖和夏季制冷期间耗电量明显增大。该文根据该建筑使用设备状况，将用电分为中央空调用电、分体空调用电、照明系统用电及动力系统用电用电四部分，具体如下。

1.1 中央空调系统

该建筑中央空调系统分为两组制冷系统，每组均由2台51.6 kW的空气源热泵及1台11 kW的冷媒水泵构成，两组制冷系统共用一套冷冻水供回水系统。审计期间，中央空调系统年耗电量达25.1 kWh，其中4台空气源热泵消耗电量17.6万 kWh，两台冷媒水泵合计消耗7.5万 kWh。

1.2 分体空调

该办公建筑共有28台分体空调，分别用于食堂、会议室、监控室等场所。28台分体空调多为5级能耗分体空调，年耗电量为4.9万 kWh。

1.3 照明系统

该办公建筑内共投用3149盏灯具，合计总功率88.1 kW，年耗电量为8.8万 kWh。

1.4 动力系统

动力系统包括生活水泵系统、消防水泵系统、分体空调、电梯、电脑、饮水机等动力及办公用电设备，合计耗电量为30.7万 kWh。该办公建筑共有两部电梯，总功率30 kw，电梯年耗电量为3269 kWh。该办公建筑各系统用能比例如图2所示。由图2可知动力系统用电量占建筑总用电量的44%，中央空调系统、分体空调合计占总用电量的43%，照明系统占总用电量的13%。

图2 某办公建筑审计周期内各用电系统耗电量比例

2 建筑用电设备能效诊断及节能分析

为了了解该办公建筑的中央空调系统、分体空调、照明系统、电梯四类用电设备能效利用水平，利用运行记录调研、实地能效监测等手段，来对现有用电设备进行能效诊断，并提出相关节能整改意见。

2.1 中央空调系统能效诊断及节能整改意见

2.1.1 中央空调系统能效诊断

该办公建筑中央空调系统运行控制是通过空气源热泵机组、冷媒水泵及热泵机组配套风机启停台数来调节供水水温，其中热泵机组、冷媒水泵及热泵机组配套风机均未变频。该文特选取4台空气源热泵机组同时运行工况对中央空调系统能源效率进行测试。该文选取一组系统（两台空气源热泵机组和其配套的冷媒水泵）进行测试，如下表1所示。

根据表1的测试结果，经计算可知：测试工况下，2台空气源热泵平均COP为1.45，冷媒水泵运行效率为42.2%，空气源热泵机组进出口温差为2.5 ℃。

2.1.2 中央空调系统节能整改意见

该建筑现有中央空调系统控制方式不合理，设备长时间全开或全闭，轮流运行，浪费电能严重，中央空调实际运行COP远低于其额定COP值，冷媒水系统存在大流量小温差问题，为解决以上问题，建议采用如下方案。（1）淘汰老旧空气源热泵机组。设备老化，建议采购新型空气源热泵机组代替原有系统。新购置机组建议采用变频启动及合理的控制方式。（2）冷媒水泵系统变频。将控制方

式改为通过变频器运行频率变化来调节冷媒水泵流量及压力，同时降低设备启动电流，延长水泵使用寿命。（3）定期中央空调系统进行维护保养。中央空调经以上节能改造后，预计投资费用105万，年节约电量11.35万 kWh。

2.2 分体空调节能整改意见

该办公建筑共有28台分体空调，为5级能耗分体空调，能源利用效率不高。建议采购新型1级能耗空调，预计投资费用14万，年节约电量1.01万 kWh。

2.3 照明系统节能整改意见

该办公建筑照明系统节能潜力主要为绿色照明改造及灯具控制方式改造。（1）绿色照明改造。目前主要使用节能灯、荧光灯及白炽灯，其中具有较大节能潜力的为T8、白炽灯及日光灯，预计投资4.7万，年节约电量1.61万 kWh，如表2所示。（2）灯具控制方式改造。该办公建筑走廊内灯具目前采用跷板开关控制一条走廊上的所有照明灯具，通过将走廊内的照明控制改造为集中控制，并按走廊内使用条件和天然采光状况进行分区、分组控制措施。预计该项目整改费用约2万元，年节约电量1913 kWh。

2.4 电梯能效诊断及节能整改意见

客用电梯是建议加装电梯能量回馈装置，将电梯轿厢在空载向上或重载向下过程中产生的电能进行回收、反馈、储存。该项改造预计投资2万元，年节约电量约为654 kWh。

3 结语

该文该文针对办公建筑能源审计及节能改造方法的进行了工程实践研究，通过对该办公楼的进行能源审计，分析了该建筑的能耗构成及各用电系统能耗，分别对冷媒水泵系统和空调系统进行了检测诊断，分析可知目前该建筑的年节电潜力达14.23万kWh，占年总能耗的20.5%。这不仅响应了“节能减排”的国家政策，而且对我国同类建筑的能源审计和节能改造的工程实践具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1] 龙惟定.试论建筑节能的新观念[J].暖通空调，1999，29（1）：31-35.

[2] 李峥嵘.上海市公共建筑能耗与运行管理现状调查[J].暖通空调，2005（5）：134-136.

[3] 徐军.建筑能源审计浅析[J].民营科技，2010（9）：237.

[4] 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.