臧效罡 安志紅 趙樹(shù)興

天津市大型公建能耗調(diào)查及分析

臧效罡 安志紅 趙樹(shù)興

對(duì)天津市 21座不同功能的大型公共建筑進(jìn)行了能耗調(diào)查,分析了相關(guān)的運(yùn)行情況,在此基礎(chǔ)上,對(duì)建筑空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了分析,針對(duì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,提出了對(duì)策。

大型公建,能耗調(diào)查,空調(diào)系統(tǒng),節(jié)能

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家建筑能耗占全國(guó)能源消耗總量的 1/3左右,目前,我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中建筑能耗比重雖然低于這個(gè)水平,但結(jié)合我國(guó)的發(fā)展情況,建筑能耗將快速增長(zhǎng),給能源和環(huán)境帶來(lái)巨大壓力。單體規(guī)模大于 20 000m2的辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通訊建筑以及交通運(yùn)輸用房稱為大型公共建筑[1],其具有單位面積建筑能耗高,節(jié)能潛力大的特點(diǎn)。大型公共建筑面積的增長(zhǎng)速度隨天津市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及北方金融中心定位的提出而必將快速增長(zhǎng)。建筑能耗量也將進(jìn)入一個(gè)快速增長(zhǎng)的時(shí)期,調(diào)查天津地區(qū)現(xiàn)有大型公建的能耗情況,并對(duì)其進(jìn)行研究有突出的實(shí)際意義。

1 能耗現(xiàn)狀

1.1 冷熱源

天津市位于北緯 38°34′～40°50′,東經(jīng) 116°43′～118°04′,地處太平洋西岸環(huán)渤海灣邊,屬于寒冷地區(qū),冬季需要供暖,夏季時(shí)間長(zhǎng),溫度高,全年日最高氣溫高于 35℃,時(shí)間 10 d～20 d,其夏季炎熱程度甚至可能超過(guò)華南某些地區(qū)[2]。常見(jiàn)的冷熱源設(shè)備有以下幾種：1)電制冷+電制熱;2)電制冷+市政采暖;3)電制冷+自備鍋爐;4)直燃型吸收機(jī)。

1.2 能耗分析

為了便于統(tǒng)計(jì)分析,所調(diào)查項(xiàng)目均為采用電或天然氣為空調(diào)系統(tǒng)提供能源。根據(jù)燃料熱值折算,將 1m3天然氣折算成 10.83 kWh電[3]。表 1為 21幢大型公建能耗調(diào)查結(jié)果,由表 1可知,所調(diào)查天津地區(qū)大型公共建筑單位面積能耗為 1.45 GJ/(m2·年)～5.48 GJ/(m2·年),最大值是最小值的 3.8倍,平均值為3.3 GJ/(m2·年),高于廣州的0.85 GJ/(m2·年)～3.92 GJ/ (m2·年)[4],重慶的1.03GJ/(m2·年)～4.05GJ/(m2·年)[5],北京的 1.214 GJ/(m2·年)～4.249 GJ/(m2·年)[6]。由此可見(jiàn),天津市地區(qū)的大型公共建筑能耗高,具有較大的節(jié)能潛力。

2 各類公共建筑能耗特征分析

2.1 辦公建筑能耗特征

調(diào)查中發(fā)現(xiàn),辦公類建筑可分為兩大類：1)出售型辦公建筑; 2)出租型辦公建筑。出租型辦公建筑由于業(yè)主單位與物業(yè)管理配合更為緊密、有效,運(yùn)營(yíng)管理情況優(yōu)于出售型辦公建筑。

天津辦公類建筑用能單一,以電力為主。辦公類建筑能耗負(fù)荷集中在工作日的 8：00～16：00之間,在此時(shí)間之外,能耗負(fù)荷分散。寫(xiě)字樓能耗中空調(diào)耗能所占比例最大,之后依次為照明、辦公設(shè)備等;以某辦公建筑為例,其空調(diào)能耗占建筑總能耗的 47.4%,辦公照明占43.3%,熱水占1.0%,電梯占4.0%,其他占4.3%。

表1 天津地區(qū) 21座大型公共建筑能耗調(diào)查結(jié)果

2.2 商場(chǎng)建筑能耗特征

商場(chǎng)類建筑一般具有綜合性強(qiáng)、室內(nèi)布置多樣、室內(nèi)人員密度變化周期性強(qiáng)等特點(diǎn)。天津市大型商場(chǎng)全年開(kāi)放,每日的營(yíng)業(yè)時(shí)間基本在 10 h以上,受營(yíng)業(yè)需要限制,商場(chǎng)類建筑空調(diào)系統(tǒng)普遍缺乏保養(yǎng)維護(hù),增加了空調(diào)能耗。天津市部分商場(chǎng)的冷凍機(jī)從每年3月開(kāi)始運(yùn)行,一直運(yùn)行到 11月,為了滿足顧客需要,商場(chǎng)建筑普遍在營(yíng)業(yè)開(kāi)始前對(duì)建筑進(jìn)行預(yù)冷或預(yù)熱,根據(jù)調(diào)查,空調(diào)系統(tǒng)多在開(kāi)始營(yíng)業(yè)時(shí)間提前至少 1 h啟動(dòng),增加了空調(diào)運(yùn)行時(shí)間。此外,超市類商場(chǎng)建筑的生鮮冷凍設(shè)備電耗巨大。一般情況,商場(chǎng)的空調(diào)系統(tǒng)用電約占總用電量的 45%,其次為照明系統(tǒng),約占總用電量的 35%。商場(chǎng)類建筑的照明電耗較高,這一方面是由于商場(chǎng)建筑絕大部分是內(nèi)區(qū)需要人工照明,另一方面則是照度普遍高,以較高的照度、合適的色調(diào)來(lái)展示商品、吸引顧客,照明設(shè)備單位面積功率較高。另外,商場(chǎng)的照明設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)“部分空間、部分時(shí)間”開(kāi)啟,只要是在營(yíng)業(yè)時(shí)間,照明基本全部開(kāi)啟,否則可能影響銷(xiāo)售,因此照明設(shè)備開(kāi)啟時(shí)間長(zhǎng)。降低商場(chǎng)照明電耗的途徑如下：1)選用更高效的節(jié)能燈具;2)在公共走廊等區(qū)域可以適當(dāng)采用自然采光以減少人工照明。此外,調(diào)查商場(chǎng)的空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理工作全部由商場(chǎng)自行承擔(dān),運(yùn)行操作者往往只注重室內(nèi)溫濕度的控制,對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行缺乏重視。

2.3 酒店建筑能耗特征

酒店類建筑營(yíng)業(yè)時(shí)間長(zhǎng),受地理位置、季節(jié)變化等因素影響入住率處于不斷變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程,多數(shù)時(shí)間處于部分負(fù)荷狀態(tài),所調(diào)查酒店建筑面積均在 20 000m2以上,均為 4星或 4星以上級(jí)別酒店,各酒店之間的能耗差異較小。與其他建筑不同的是,酒店類建筑內(nèi)不同功能的設(shè)備運(yùn)行時(shí)間不同;不同的客人對(duì)室內(nèi)環(huán)境的要求不同等,對(duì)末端控制裝置的要求較高。此外,酒店類建筑的給水排水能耗明顯高于其他類型建筑。

根據(jù) C酒店能耗記錄顯示,C酒店年空調(diào)能耗占總能耗的53%,其中 4月空調(diào)能耗占總能耗比例最低為 29%,8月為 68%全年比例最高。C酒店空調(diào)能耗在 2月時(shí)達(dá)到最大,且冬季能耗超過(guò)夏季,這與酒店的客流量變化波動(dòng)有關(guān)。

3 空調(diào)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

天津市大型公共建筑的單位面積能耗較高,而空調(diào)能耗在公共建筑中所占比例最大,在調(diào)研過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)大型公建空調(diào)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：

1)空調(diào)主機(jī)選型普遍過(guò)大,導(dǎo)致運(yùn)行中長(zhǎng)時(shí)間處在低效率工作狀態(tài);2)天津市大型公建空調(diào)水系統(tǒng)多采用定流量形式,實(shí)際運(yùn)行中長(zhǎng)時(shí)間處于“小溫差大流量”狀態(tài);3)施工質(zhì)量良莠不齊,設(shè)計(jì)文件上的節(jié)能裝置、設(shè)備在建筑安裝過(guò)程中不能落實(shí);4)多數(shù)大型公建沒(méi)有對(duì)自身能耗進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量,給管理和分析帶來(lái)不便。

4 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能對(duì)策

空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行一方面需要設(shè)備的合理組合,處于良好的工作狀態(tài),另一方面要重視發(fā)揮操作管理者的作用,提高專業(yè)知識(shí),積極地總結(jié)運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn),多與設(shè)計(jì)、科研單位聯(lián)系溝通,相互促進(jìn),推進(jìn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。1)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要合理考慮安全系數(shù),結(jié)合如DeST等軟件對(duì)建筑逐時(shí)負(fù)荷變化進(jìn)行模擬,搭配選擇制冷機(jī),提高部分負(fù)荷運(yùn)行能效;2)大型公建新風(fēng)量大,天津地區(qū)空調(diào)季節(jié)時(shí)間長(zhǎng),室內(nèi)外溫差大,排風(fēng)熱回收可以收到良好的節(jié)能效果;3)推廣使用變頻技術(shù),對(duì)既有系統(tǒng)經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)分析后進(jìn)行變頻改造;4)提高空調(diào)運(yùn)行管理人員的技術(shù)水平;5)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件進(jìn)行建設(shè)施工,在驗(yàn)收過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)設(shè)備安裝、運(yùn)行情況的檢查監(jiān)管。

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì),中華人民共和國(guó)財(cái)政部,中華人民共和國(guó)監(jiān)察部.關(guān)于加強(qiáng)大型公共建筑工程建設(shè)管理的若干意見(jiàn)(建質(zhì)[2007]1號(hào))[Z].

[2] 王甫友,田穩(wěn)苓.天津市河北區(qū)建筑能耗統(tǒng)計(jì)分析[J].節(jié)能技術(shù)與檢測(cè),2010(4)：37-38.

[3] 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.環(huán)境統(tǒng)計(jì)填報(bào)指南[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2008：130-131.

[4] 周孝清.廣州公共建筑能耗調(diào)查及研究[J].建筑科學(xué), 2007,23(12)：76-81.

[5] 王洪衛(wèi),白雪蓮,孫純武.重慶市大型公共建筑集中空調(diào)系統(tǒng)能耗狀況及分析[J].潔凈與空調(diào)技術(shù),2005,12(4)：47-50.

[6] 薛志峰,江 億.北京市大型公共建筑用能現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析[J].暖通空調(diào),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,助理工程師,天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院建筑分院,天津 300201

安志紅(1963-),女,高級(jí)工程師,天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院建筑分院,天津 300201

趙樹(shù)興(1962-),男,教授,天津城市建設(shè)學(xué)院能源與機(jī)械工程系,天津 300384