重庆市现有公共建筑能耗调查分析

1重庆市现有公共建筑能耗调查分析后勤工程学院吴祥生刘兆勇信海重庆大学付祥钊重庆市设计院谭平重庆市建筑节能协会马定平摘要本文在对重庆市各类型公共建筑能耗调研和现场实测的基础上，概述了重庆市公共建筑能耗现状，并针对大型商场、星级宾馆酒店、医院等高能耗建筑从建筑围护结构、用能设备、能源管理等方面进行了能耗分析及节能策略研究。简要介绍了校园、文化场所建筑能耗情况以及市政照明用能情况。最后针对各类型公共建筑的能耗特性给出了节能潜力计算，并提出了相应的建议。关键词公共建筑;建筑节能;能耗调查。0背景在建筑能耗中公共建筑的能耗占有较大的比重，而在公共建筑中现有建筑（几乎都不是节能建筑）所占比例又较大。因此，搞好现有公共建筑的节能改造非常重要。摸清现有公共建筑的能耗水平和存在的问题是搞好公共建筑节能改造的基础性工作。2007年4月，根据重庆市人大常委办公厅、重庆市人民政府办公厅的有关文件精神，由重庆市人大城环委领导，市建委组织实施，重庆市建筑节能协会和重庆市建设技术发展中心具体承办开展了“重庆市现有公共建筑能耗调查”工作。在市旅游局、卫生局、国土房管局、文化局、商委、教委、交委、市政委、万州区人大、荣昌县人大、沙坪坝区人大等部门的鼎力协助下于2007年12月顺利完成调查工作。调查采取集中调查与重点调查相结合的方式进行。集中调查按照各个委局分工实施，采取集中开会、专家讲解、现场培训、细化调查对象、发放表格、回收表格等方式，最后，由调查联络小组负责汇总相关内容以及回收表格数据的核实。重点调查则是在普查完成后，经数据分析，对有疑问的数据以及有代表意义的单位进行调查，采取由专家带队，上门服务的方式进行。1重庆市现有公共建筑能耗概况召开了13个集中调查会议，192个单位回收了表格（共回收323栋建筑），总回收率75%。调查总面积565.71万m2，其中采用集中空调总面积为385.11万m2。分别从建筑围护结构、用能设备、能源管理三方面对重庆市各类型公共建筑近五年的能源消耗基础数据进行了收集整理，分析了公共建筑逐年的能耗情况，图1为重庆市各类型公共建筑2006年耗电量折合标煤数，图2为重庆市各类型公共建筑年能耗密度。从图1看出，2006年重庆市主要公共建筑耗能量总计约786千吨标煤，其中大型商场和星级宾馆耗能量所占比例较大，分别占总耗能量的43.1%和36.5%。从图2看出各类型公共建筑中，大型商场、星级宾馆、有集中空调病房、博物馆年能耗密度较大，其中大型商场年能耗密度354.6kWh/m2•a，远远高于其他类型的公共建筑。本次调查发现我市公共建筑普遍存在建筑保温隔热性能较差，空调设备选型过大等通病。在能源管理方面差异较大，酒店类建筑明显好于其他类型建筑，但也存在一定的不足之处，总体来说，我市公共建筑能源消耗形势较为严峻，具有较大的节能潜力。按照回收数据分析测算，我市主城区宾馆、医院、教育、文体设施等公共建筑测算面积为1854.612万m2。这些公共建筑年耗能78.6万吨标煤。如果进行节能改造（节能50％），每年可节能38.7万吨标煤，占重庆市每年节能指标（180万吨标煤）的21.5%。339287763030158117860100200300400500600700800900大型商场星级以上酒店有集中空调病房普通病房学校办公楼学校教室博物馆类影剧院、展览馆普通文化馆合计年耗能量（千吨标煤）图1重庆市各类型公共建筑2006年耗电量折合标煤数050100150200250300350400大型商场星级以上酒店有集中空调病房普通病房学校办公楼学校教室博物馆类影剧院、展览馆普通文化馆年能耗密度（Kwh/m2•a）图2重庆市各类型公共建筑年能耗密度2各类型公共建筑能耗现状及节能分析2.1大型商场用能分析2.1.1能耗总体情况2006年重庆市商场建筑总耗能量约为33.9万吨标煤，占全市公共建筑总耗能量的43.1%。商业建筑作为消费中心，能耗有以下特点：(1)每天的营业时间为9：00～22：00，长达12小时以上，且由于人们的消费习惯，在节假日空调系统负担比平时剧增。(2)基本不变的室内热环境和光环境；室内光环境完全依赖人工照明维持，室内热环境完全依赖空调设施调节；(3)商场绝大多数属于封闭建筑，即便是有外窗，大多数也都没有开启。需要机械送风来满足室内舒适的热湿环境要求，新风处理量大，供冷季节长。(4)由于商场展示商品的需要，对光效果要求很高，因此照明负荷大，一般为30～60W/m2，由此带来的空调冷负荷也随之增大；(5)由于商场建筑对外观的要求美观时尚，所以大多数商场在设计外观时，经常采用玻璃幕墙作为外墙，进一步地增加了空调冷负荷；(6)由于商场建筑的人员密度高、流动性强，而且受时段和季节影响较大，造成高低峰值相差巨大，空调大部分时间都在部分负荷下运行，造成了大量的能源浪费。32.1.2用能情况对比商场建筑由于其所处地理位置、消费档次、建筑本体、经营状况的不同，其能源消耗状况也有很大的差异。图3为调研中比较有代表性的10家商场2006年能耗密度数据。448.77407.99261.4370.34392.02405.59360.74213.28308.22377.2354.55050100150200250300350400450500kWh/m2·a重百大楼重百沙坪坝商场重百临江商场新世纪江南商都新世纪凯瑞商都新世纪瑞成商都好又多欣阳店王府井沙坪坝店立洋百货富安百货平均值图3各商场2006年年能耗密度调研数据从图3看出各商场相互之间用电量差异较大，建筑年能耗密度在213.28～448.77kWh/㎡·a之间，能耗密度平均值为354.56kWh/㎡·a，其中最大值是平均值的1.3倍，而最小值是平均值的60%；最大值与最小值之间则相差2倍以上。与文献〔3〕提出的商场建筑能耗密度200～300kWh/㎡·a的范围对比，发现重庆市的商场建筑能耗密度高，能源浪费严重，节能潜力巨大。2.1.3建筑围护结构情况通过对调研基础数据的整理，商场建筑围护结构具有以下特点：（1）大多数商场建筑围护结构未考虑节能措施，所有的商场建筑均未做外墙保温。（2）对窗体和玻璃幕墙的材料选择都很差，有70％建筑选择普通单玻，窗户和玻璃幕墙传热系数普遍偏大，空气渗透严重。（3）在设置遮阳措施中，26％的建筑无遮阳设施，74％有不同形式的遮阳设施，全部都是内遮阳。（4）商场建筑中（单面朝向或多面朝向）使用玻璃幕墙占到了75％。2.1.4建筑能源管理情况商场建筑整体运行管理水平的高低影响着建筑能源利用水平。在本次调研对象中，建筑运行管理有些是专门的物业管理公司来进行；有些建筑由自己的工程部门来进行；部分由投资商出租或使用的公共建筑房间，是以固定工资形式聘请物业管理公司或人员，负责对整个大楼设备进行维护与管理，因此建筑物运行管理水平的高低主要取决于物业管理公司及人员专业技术水平。表1为商场建筑的节能管理制度建设情况。从表中看出：①只有不到50％的运行管理人员参与过节能培训和节能制度的制定，直接导致在管理过程中技术水平低和缺少标准的指导。②只有35％的单位建立了节能档案。管理人员没有原始资料的指导，对系统在不同时段下运行情况缺乏了解，增加了能源消耗。表1商场建筑的节能管理制度建设情况(占%)有节能培训有节能制度进行过能耗数据收集和分析挖掘节能潜力开展优化用能设备的运行时间和参数有节能运行的技术档案了解EMC合同474753703552.1.5空调系统运行管理情况目前重庆市商场空调设备运行有如下特点：①运行人员通常在没有对空调系统的运行情况做详细的记录和检测的情况下，就对系统水温和机组4的停开情况自行调整，有可能使系统处于不利的状况下运行；②空调系统自动化水平不高，变频控制仅为8％，不能随负荷变化而自动调整，给空调系统的节能带来很大的障碍，导致了机组普遍存在“大马拉小车”的情况；③只有60％的商场建筑进行了对系统用电、用水的单独计量，但是就通过表格反馈的信息显示，有80％的进行分项计量的单位反映效果一般；④过渡季节没有很好利用新风，热回收装置在集中空调系统中的安装率极低，仅为4％。2.1.6空调设备分析冷源设备：①冷机及辅助设备容量配置不合理。多数时间3台冷机只需要开1台，低负荷时1台冷机出力不足30%；②普遍冷指标都超过了平均值245.36W/㎡，导致了装机容量偏大、管道直径偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大的“四大”现象。末端设备：①大量使用定风量系统，春秋过渡季节，系统小温差运行，使风机和水泵不能在高效点运行，导致能耗高于正常状况一倍或更多；②不合理的系统和设备选型以及运行方式没有考虑工况随季节变化，导致设备选型过大。过高追求舒适性，人为地降低了室内温度设计值和增大了新风量设计值。冷却塔安装位置不合理，导致设计管路偏长，设备散热不佳，从而造成能耗浪费；③没有充分利用新风自然冷源。2.2星级宾馆酒店用能分析2.2.1能耗总体情况2006年全市星级宾馆酒店总耗能约28.7万吨标煤，约占2006年全市公共建筑总能耗的36.5%。图4为调研中有代表性的22家星级宾馆酒店2006年能耗密度数据。从图4看出：①调查范围内22家宾馆的能耗密度最大达到了144.29kWh/m2·a，最小则为55kWh/m2·a，能耗情况差别较大；②宾馆类建筑的能耗水平与宾馆本身的星级水平相关，不同星级与档次的宾馆由于服务标准不同，在室内温度、湿度、灯光照度等要求上必然不同。五星级酒店的平均能耗量，明显高于其它星级的酒店。2006年度各宾馆建筑密度02040608010012014016012345678910111213141516171819202122kWh/a.m2图4各星级宾馆酒店2006年能耗密度数据重庆市宾馆类建筑逐年能耗情况10012014016018020020002001200220032004200520062007时间kwh/(m2.a)图5重庆市宾馆酒店建筑2001年至2006年能耗密度变化情况52.2.2总能耗发展趋势从调查中2001年至2006年间宾馆酒店类建筑的逐年能耗变化情况来看，宾馆酒店类建筑在2001年至2006年期间的平均能耗水平有下降的趋势。但天然气消耗量从2001年至2005年呈上升趋势，在2006年则有一定的回落。2.2.3建筑围护结构情况从对窗体结构的调查来看，所有酒店外窗均是采用了新型的铝合金外窗和塑钢外窗，出于建筑成本的考虑，基本未采用“热断桥”等节能措施。从采用的玻璃类型来看，大部分建筑仍只是采用了普通单层玻璃，抵挡阳光热辐射效果不佳，节能效果较差。从建筑保温效果来看，重庆酒店类公共建筑的热工性能较差，基本未采取外墙保温措施，从调查结果来看，仅一栋建筑采取了外墙保温措施。对于屋面保温隔热，调查范围内82%的建筑则采取了一定的措施（见图6～图7）。普通单层玻璃73%普通双层玻璃18%镀膜玻璃9%种植屋面11%通风屋面33%外保温屋面56%图6建筑外窗玻璃类型统计图7建筑屋面保温类型统计2.2.4能源管理情况酒店建筑能耗费用是酒店主要经营成本之一，因此，酒店行业对建筑节能均较为重视。从调查的结果来看，92.3%的酒店建立了节约能源的管理制度，其中54.5%单位的管理制度采取了“与目标考核对应”的方式，31.8%单位的管理制度采取了“计量收费”的管理模式，剩余13.7%的单位则采取了其它一些管理模式。为了进一步节约经营成本，创造更大的经济效益，81.5%的酒店对用能设备都展开了一系列的节能改造和性能优化，其优化改造模式可主要分为“自行优化”、“设备厂家优化”和“专业节能公司优化”三种途径。70.07%的酒店均建立了节能运行的技术档案，但主要是针对集中空调和变电设备，对于照明和其他用能设备等方面仍有所欠缺。2.2.5用能设备情况酒店行业空调系统使用能源主要为电力和天然气等清洁能源，仅有一家酒店由于设备安装位置的因素，无法满足建筑消防要求，仍在使用柴油作为能源。表2为重庆市酒店行业使用的冷热源设备类型统计数据。表2酒店常用空调冷源设备统计表序号设备比例1水冷离心式冷水机组19