西安地区某高层写字楼建筑能耗调查及节能潜力思考

张永禛

（西安曲江新区管理委员会住房和城乡建设局，陕西 西安 710061）

1 建筑概况

1.1 建筑基本信息

该写字楼位于陕西西安，总建筑面积33529 m2，地上29 层，地下2 层，建筑总高度为99 m，标准层高3.3 m。采暖空调面积为25146.75 m2。该楼于2014年投入使用，1～3 层为大厅，4～29 层为综合办公，使用人数约为1500 人。

1.2 围护结构信息

该写字楼为框架剪力墙结构，屋面保温为挤塑板，外墙主体为钢筋混凝土，外墙保温为聚苯乙烯保温板。外窗选用铝合金双层中空玻璃，室内设计内遮阳。写字楼共设置4 部电梯，冬季采用市政供热，夏季制冷采用一拖多多联机组、分体空调。该写字楼主要用能系统包括供暖系统、照明系统、变配电系统、数据机房、电梯系统、给水系统、办公用能系统等。

2 建筑能耗分析

2.1 建筑总能耗

该写字楼全年耗电1510961 kW·h，耗热12076.06 GJ，耗水43469 m3，详见表1。

表1 全年耗能指标统计计算表

2.2 能源种类构成及占比分析

该建筑的能耗占比如图1 所示。

图1 能耗占比图

2.3 逐月电耗分析

该写字楼电力消耗主要包括供暖照明用电、空调用电、变配电系统等。

图2所示为该写字楼的逐月耗电量。分析比较可以得出，全年的电耗峰值集中在6月—8月，主要由于西安6月份开始气温升高，空调使用时间增加，使得该时间段空调电耗显著提高。过渡季节空调使用强度降低，耗电量明显减少，全年电耗谷值出现在5月，次谷值出现在10月。对比两个过渡季，春季过渡期电耗低于秋季过渡期电耗。

图2 逐月耗电量柱状图（单位：kW·h）

2.4 逐月水消耗量分析

从图3 可以看出，该建筑的用水量呈现不规则变化，这主要受办公人数影响。这意味着随着办公室的员工数量增加或减少，建筑的用水量也会相应地增加或减少，当办公人数增多时，用水量会相应增加。

图3 2017年逐月水能源消耗图

2.5 建筑能耗指标及对标分析

建筑能耗指标计算。根据该建筑2017年的能源和水资源消耗情况，可以计算出单位建筑面积的综合能耗、电耗和水耗。具体结果详见表2。

表2 某建筑2017年能耗指标计算表

建筑能耗指标对比分析。①与历史最优指标相比。在进行能源数据对比时，历史能耗数据是一项非常重要的信息来源。通过分析过去几年的能耗数据，可以了解建筑物能耗的趋势，以及可能存在的问题。但是，该建筑的2015年—2016年的能耗数据不可用，这给本次对比分析带来了一些限制。②与标准指标相比。根据《民用建筑能耗标准》（GB/T 51161-2016），该建筑的单位建筑面积电耗为45.06 kW·h/m2，放在严寒和寒冷地区的 B 类商业办公室建筑非供暖能耗指标约束值为80 kW·h/（m2·a），引导值为60 kW·h/（m2·a）。与标准相比，该建筑的单位建筑面积电耗表现出了较高的能效水平。这是一个积极的结果，但仍有进一步提升的空间。

3 建筑室内环境检测及主要用能系统分析

3.1 供暖系统

①系统概况。建筑的供暖热源来自市政热力系统，并与A座共用一个位于地下2层的换热站进行热交换。换热站内设有高区和低区两套系统，分别为该建筑高层和低层提供供暖。且换热站内的换热系统正在进行改造，从汽——水换热方式转变为水——水换热系统。高区换热机组由1 台THermowave 板式换热器、2台45 kW 循环泵和2 台7.5 kW 补水泵组成；低区换热机组由1 台THermowave 板式换热器、2 台45 kW 循环泵和2 台4 kW 补水泵组成。②运行分析。物业管理有限公司负责该建筑公共区域的用能系统的运行、管理和维护工作。其确立了相应的运营管理制度，并进行记录、巡查和抄表等工作。该建筑末端使用的运行控制，是由各个写字楼用户根据自身需求通过地暖控制阀进行调节的。物业公司的责任仅限于供应暖气和公共区域供暖的控制。③能耗分析。根据新改造的换热站输送水泵功率工频运行计算，预计年耗电量为26×104kW·h，单位建筑面积供暖系统管网水泵耗电指标为1.72 kW·h/（m2·a），略高于《民用建筑能耗标准》（GB/T 51161-2016）规定的约束值1.7 kW·h/（m2·a）。

3.2 空调系统

①系统概况。该建筑并没有中央空调系统，而是采用了多联机组或者分体空调设备，来满足每个单元的冷负荷需求。大部分单元选择了多联机组作为供冷设备，其中室外机的型号为5P。而室内机的种类包括壁挂式、吸顶式、暗藏式和落地柜式等不同类型。这些供冷设备主要用于为每个单元的大开间和独立办公室等区域提供制冷服务。大开间通常需要较大的制冷能力，因此使用多联机组来满足其需求是一种理想的选择。而独立办公室由于面积较小，少数业主选择了1.5P 的一拖一分体空调机组来满足其制冷需求。②运行分析。该建筑由于缺乏中央空调系统的支持，各业主单位纷纷选择了安装分户空调系统，来满足自己的空调需求。这意味着每个单位都需要自行负责空调系统的运行、维护和管理工作。为了确保室内温度的适宜和舒适，每个单位都必须根据实际情况，来判断并控制空调设备的启停运行。该建筑中每个业主单位都拥有自己的分户空调系统，这意味着每个终端用户，都有权利自行控制空调的启停运行。③能耗分析。根据西安建筑能耗监管平台的数据，该建筑的空调系统耗电量为60×104kW·h，占建筑总用电量的26%左右。这个数字显示了该建筑空调系统在整体能源消耗中的重要性。同时，单位面积的空调制冷能耗为25 kW·h/（m2·a），这说明该建筑的空调系统的效率处于中等水平。

3.3 照明系统

①系统概况。根据现场调研结果显示，电梯间的照明采用了0.6 m 的3 管格栅灯。每个电梯间安装有3 套格栅灯，但每套格栅灯只安装了1 只功率为10 W 的LED 灯管。因此，每个电梯间的照明总功率为30 W。电梯轿厢内的照明灯具则是2 只功率为14 W的U 型荧光灯。一层大厅使用5 W 的LED 筒灯进行照明。至于租售中心大厅和办公室，则分别采用了5 W 的LED 筒灯和0.6 m 的格栅灯。其光源分别为10 W 的LED 直管灯和16 W 的LED 光源。而车库则采用了1.2 m 的直管灯，光源功率为16 W 的LED 光源。②运行分析。公共区域的照明系统由物业公司负责集中管理和维护。这些区域包括电梯间和车库，其照明系统在24 h 内持续开启。一楼大厅的灯具通常白天不开启，而是依赖自然光进行照明。租售中心办公室的照明系统，则根据办公情况由办公人员进行控制。在工作时间内，业主会将灯光开启，以确保办公室内有足够的光线。而下班后，办公室的员工会负责关闭照明系统，以节约能源。③能耗分析。目前，该建筑无法单独统计照明系统的能耗数据。尽管可以在管控平台上对照明系统的用电量进行统计计量，但却无法获取到相关数据。根据调研数据分析显示，建筑办公区的平均照明功率密度约为2.34 W/m2，而公共区域的照明功率密度约为1 W/m2。基于这些数据，可以使用功率系数法来估算建筑照明系统的耗电量。根据预估结果，该建筑的照明系统耗电量大约为20×104kW·h，相当于整个大楼总用电量的9%。每平方米单位面积的照明系统耗电量约为7 kW·h/a。

4 西安地区某高层写字楼建筑的节能潜力思考

4.1 管理节能潜力

管理节能是一种投入较少但效果显著的节能方法，可以采取一系列有效的管理措施来提升节能水平。

明确能源管理岗位职责。设立专门的能源管理岗位，并明确其职责。这些岗位负责监督和管理能源使用情况，制定并执行能源管理计划，定期进行能源消耗分析和评估，以及提出节能改进措施。

完善能源管理制度。建立健全的能源管理制度，包括制定能源管理政策、目标和指标等。制度中应包括能源计量、数据分析、监测系统、报告机制等要素，以便更好地了解能源使用情况，并及时采取相应的节能措施。

加强节能行为宣传引导。开展员工培训和教育活动，提高其对节能意识的认识。通过宣传和引导，培养员工的节能习惯，如合理使用空调、照明设备等，避免不必要的能源浪费。

4.2 技术节能潜力

该建筑是一栋具有潜力的建筑，可以通过以下项目来实施技术节能措施。

更换LED日光灯管以提升照明效率。该建筑内的照明灯具大多不是新型的节能灯，虽然T5 灯管已经有一定的节能效果，但可以更换更节能的LED日光灯管。据统计，室内约有3225 个荧光灯管可进行更换。LED日光灯管相较于传统荧光灯具有更高的能效比，能够提供更亮的照明效果，并且寿命更长，减少了更换频率和维护成本。

安装电能回馈装置降低电梯耗电量。该建筑目前拥有4 部电梯，其主要使用特点是功率较大、载客轿厢空间大且载重量较高，电梯使用频率高且制动频繁。全天满载运行时间平均达到60%。尽管电梯已采用变频调速控制，但仍可安装电能回馈装置以实现节能改造。电能回馈装置可以将由电梯制动产生的电能转化为可再利用的电能，减少了对外部电网的依赖，降低了电梯的耗电量。

5 结束语

通过对西安地区某高层写字楼建筑的能耗调查，了解到当前能源消耗情况较为显著。然而，这也意味着巨大的节能潜力，可以采取一系列措施来降低能耗，例如改善建筑外墙的保温性能、优化空调和照明系统的运行效率等。通过这些努力，可以有效实现能源资源的可持续利用，减少对环境的影响，并在长远发展中获得经济效益。因此，要重点关注并推动西安地区高层写字楼的节能改造，从而为建设更加环保、绿色的未来做出积极贡献。