商业类建筑能耗调查与节能潜力分析.docx

广州地区商业类建筑能耗调查
与节能潜力分析
唐辉强1，2，任俊2，龙恩深3，杨树荣4，郭兵2，
（1.重庆大学城环学院，重庆，400045; 2 广州市建筑科学研究院，广州，510440；3. 四川大学建筑与环境学院，四川，610065；4 广州市墙体材料革新与建筑节能办公室,广州，510170；）
[摘要]本文对广州地区8栋商业建筑进行了能耗调查，得到了该类建筑能耗的基本状况，对该类建筑能耗现状作了分析，得到广州市商业类建筑单位建筑面积能耗范围是1.421 GJ/(m2·a) ～4.811 GJ/(m2·a)，单位建筑面积能耗平均是2.870GJ/(m2·a)，并对其做了节能潜力分析。
[关键字] 商业建筑；建筑能耗；能耗调研；节能
Survey and Analysis on Energy Consumption in commercial buildings in Guangzhou
TANG Hui-qiang1，2, REN Jun2, LONG En-shen3,YANG Shu-rong 4，GUO Bing2，
(1.Chongqing University, Chongqing, 400045; 2. Guangzhou Institute Of Building Science,Guangzhou,510440；3.Sichuan University, Sichuan，610065；4.Guangzhou Office For Wall Material Revolution and Building Energy, Guangzhou 510170;)
[Abstract] In this paper, energy consumption in 8 commercial buildings in Guangzhou was investigated, finds their basic condition in respect of building energy consumption，and energy consumption was analyzed, it was concluded that range of energy consumption was from 1.421 GJ/(m2·a) to 6.379 GJ/(m2·a) ,and the averaged value was 2.809GJ/(m2·a); at last analyses the potentialities of energy saving.
[key words] commercial building; building energy consumption; energy consumption survey; energy saving
1 引言
随着我国改革开放和经济发展，我国商业建筑的面积日趋增大，据统计目前已经建成大约40000多幢高级宾馆和写字楼，10000多家大型商场，设有中央空调系统的建筑面积约45亿平方米。根据商业建筑的能耗调查统计，设有空调系统的商业建筑每年的能源消耗费用接近一五0元/平方米，现有商业建筑的每年的能源消耗费用就高达225亿元人民币[1]。近年来随着广州经济的快速发展，广州地区用电负荷也随之快速增长，电网结构性缺电情况颇为严重。广州市建筑能耗逐年持续上升，使广州电力供应持续紧张。特别是入夏以来，全市电力系统高峰负荷不断攀升，电力供应形势更加严峻。据广州市供电部门预计，2007年广州电力总体缺口为68万千瓦。广州商业繁荣，流动人员多，各种商业建筑林立，位于全国前茅；广州市建委有关负责人日前表示，“十一五”期间，广州要完成一八0万平方米的旧建筑改造，其中120万平方米是商业建筑（高级宾馆、饭店、大中型商场）。可见，广州电力严重紧缺，而商业建筑面积大，能耗大，堪称广州地区耗能大户，其节能潜力巨大。
为此，我们对广州部分商业建筑进行建筑能耗调查与分析。
2 数据调查与分析
2.1 调查结果
受广州市墙体改革和建筑节能办公室委托，对广州地区40栋公共建筑进行能耗调查，包括宾馆、商场、办公建筑、科教文卫建筑、通讯建筑等，并获取了其2006年全年建筑用电数据。在这40栋公共建筑中，选取一五栋商业建筑为重点，进行详细的能耗调研，经整理后，最终以8栋商业建筑为对象进行分析，包括3栋宾馆类建筑和5栋商场类建筑、调查整理结果如表1、表2、表3 所示，其中空调能耗直接由各商业建筑空调系统分项电表所得，包括空调主机能耗、末端设备能耗、水泵能耗、冷却塔能耗。
2.2 能耗分析
由表2可以看出，广州地区商业建筑单位建筑面积能耗范围为1.421 GJ/(m2·a) ～4.811 GJ/(m2·a), 单位建筑面积能耗平均是2.870GJ/(m2·a)，其单位建筑面积建筑能耗最大值是最小值的3.386倍；商场单位建筑面积能耗范围是2.657 GJ/(m2·a) ～4.811 GJ/(m2·a)，单位建筑面积最大建筑能耗是最小建筑能耗的1.811倍。同时，广州地区商业建筑空调能耗在建筑能耗中占有较大的比例，可见，同一类型建筑物的能耗也存在较大的差异，广州市商业建筑具有较大的节能潜力。
表1建筑物基本情况表
基本情况

建筑代号
建筑
性质
建筑面 积
/㎡
窗墙比
屋顶构造
墙体与窗户材料
照 明
设 备
冷热源方式
A
宾馆
17116
0.50
架空隔热
一八0厚砖墙+普通铝合金茶色玻璃窗
光管盘及节能灯
1
B
宾馆
一五964
0.30
35厚挤塑聚苯板保温层
灰沙砖+
普通铝合金窗+热反射镀膜玻璃
日光灯
2
C
宾馆
42000
0.30
架空寸方大砎砖
砖一八0厚+钢门窗
荧光灯，白炽灯
3
D
商场
一八075
0.20
珍珠岩隔热
条形釉面外墙砖+透明幕墙
光管盘
2
E
商场
5640

40厚陶粒隔热砖
一八0厚灰砂砖墙+
玻璃幕墙
高效节能灯具
1
F
商场
16921
0.20
混凝土屋面＋坐砌承重隔热层
一八0厚砖墙+普通铝合金茶色玻璃窗
荧光灯
1
G
商场
10880
0.60
膨胀珍珠岩预制块隔热层
一八0厚灰沙砖+普通镀膜玻璃
日光灯盘
1+2
H
商场
一五282
0.25
种植屋面
外墙砖+铝合玻璃窗+清玻璃幕墙
节能日光灯
1
（注： 冷热源方式“1”代表离心式冷水机组，“2”代表螺杆式冷水机组，“3”代表活塞式冷水机组）
表2 商业类建筑能耗调查结果
建筑代号
建筑面积
/（m2）
建筑能耗
/（万kWh/a）
单位建筑面积能耗
/[GJ/(m2·a)]
空调能耗占总能耗的百分率
/%
A
17116
200.085
1.421
34
B
一五964
210.224
1.597
39
C
42000
810.876
2.340
35
D
一八075
635.684
4.260
43
E
5640
253.6704
3.556
44
F
16921
371.14
2.657
40
G
10880
208.56
2.321
41
H
一五282
604.82
4.811
47

表3 广州地区各类公共建筑能耗比较
公共建筑种类
单位建筑面积平均能耗/[ GJ/(m2·a)]
商场类公建
3.521
宾馆饭店类
1.783
写字楼类
1.382
科教文卫建筑
2.434
（注：以上数据来源均是本次调研整理所得）
由表3可以看出广州地区各类公共建筑单位建筑面积平均能耗的差别，写字楼类公共建筑单位建筑面积平均能耗最低，只有1.382 GJ/(m2·a)，商场类公建最高，为3.521 GJ/(m2·a)，这个值接近写字楼类公建的三倍，宾馆类公建单位建筑面积平均能耗是1.783 GJ/(m2·a)，比写字楼类高，但也是远远低于商场类公建和科教文卫类公建。商场类建筑之所以比其他类型建筑全年耗电量大，是因为商场营业每天长达12小时以上，且全年营业。由于内部发热量大，空调开启时间也较其它公共建筑长，调查中了解到广州市一些商场的制冷机从3月开启运行到12月。并且，这类建筑多采用大型的全空气系统空调方式。
分析表明，全空气系统，尤其是许多商场所采用的定风量式全空气系统，其风机电耗远高于风机盘管空调系统的水泵电耗。这样，运行时间长和风机耗电高导致大型商场单位建筑面积的电耗指标在大型公共建筑中最高[2]。
宾馆饭店类建筑与商场不同，虽然也是全年营业，但由于受到旅游季节变化和入住率波动的影响，多数时间在部分负荷下工作，此类商业建筑单位建筑面积平均电耗指标在1.211 GJ/(m2·a)～2.422 GJ/(m2·a)之间。
2.3 典型商业建筑能耗分析
选取本次调查的建筑代号为B（宾馆）和D（商场）两栋商业建筑进行能耗分析和对比。
2.3.1典型宾馆类建筑和商场的单位建筑面积能耗

图1 两栋典型商业建筑2006年逐月单位建筑面积能耗曲线图
由图1可以看出2006年两栋商业建筑（宾馆和商场）的单位建筑面积能耗逐月波动情况，两栋商业建筑整年的变化趋势基本一致，最低值出现在1、2月，最高值在6、7、8月。原因是1、2月广州室外气温低，空调系统只用于通风；而6、7、8月处夏季高温期，处各空调运行高峰期，能耗此时最大。从图1还可看出商场月单位建筑面积能耗比宾馆高出一倍，这主要是商场空调运行时间长和风机电耗高导致的。
2.3.2 典型商场全年耗电量分布及各项能耗构成

图2 典型商场（D栋）2006年全年耗电量分布图
为了进一步了解典型商场总耗电量和空调通风等各项耗电量在全年12 个月份的分布规律，我们绘制出柱形图图2 ，从图中我们可以看出由于夏季空调系统的使用，该建筑耗电量在6 、7 、8月较高，在1、2月较低，最小的耗电量出现在2月，最大耗电量出现在8月份，而且通风空调能耗的变化直接影响了总能耗的变化，这二者的变化在数值上是基本一致的，在趋势上是完全一样的，可见照明、设备等电耗是全年基本稳定的，通风空调的耗电量的增加直接导致了总耗电量的增加。
为了能够更直观地看出各项能耗对该类建筑能耗的影响，寻找最有效的节能途径。现将各部分能耗绘制成饼图，见图3，该商场通风空调占总电耗的43%，照明电耗的耗电量也达到了全年电耗的40%，可见空调系统和照明系统的节能在降低该类建筑运行成本方面占据着主导性的地位；是降低建筑能耗的关键。

图3典型商场（D栋）2006年各项能耗构成
2.3.3 典型商场空调能耗构成

图4 典型商场（D栋）空调能耗构成
空调系统能耗在商场能耗中占有很大的比例，节能潜力大，研究其能耗构成，对商场空调系统节能研究意义重大。从图4可以看出：空调系统能耗中，空调冷水机组能耗所占的比例最大，高达51%，其次是风柜机，为26%，冷冻水泵和冷却水泵分别占12%和9%，冷却塔只有2%。
3 节能潜力分析
3.1 照明节能潜力分析
商业建筑照明用电，单位建筑用电量是10～40kWh/(m2·a)，大型商场由于基本无外窗和橱窗展示的需要，照明能耗明显高于此值。采用节能灯具，配之以有效的节能意识与节能管理，该类建筑照明用电可以在目前基础上降低30%[2]。
3.1.1 节能灯具的使用
节能灯如紧凑型荧光灯、细管荧光灯等高效照明灯具，在相同的亮度下，其耗电量是白炽灯的25%，普通荧光灯的90%[3]，从前面的调查结果所知，广州市有些商业建筑仍然大量使用普通荧光灯或白炽灯，因此采用节能灯具在广州市商业建筑中，照明方面的节能潜力还是存在的。
3.1.2 减少不必要的照明时间和照明强度
很多商业建筑基本无外窗，不论晴天阴天，灯具在白天是开着的，且照度不可调节。事实上，晚上8点钟后，逐步将亮度降低，人眼瞳孔放大，视觉效果不变，对不影响安全和满足商业建筑的展示功能需求的情况下，根据人体生物效应，可继续降低亮度，直至天亮。这样，即节约了能源，又做到“以人为本”。同时，某些商场由于使用透明玻璃幕墙，在晴朗的白天，某些区域基本可以满足照度要求。这种由于使用者行为习惯造成的浪费，看似很少，实际节能潜力却很大。
3.2 空调节能潜力分析
3.2.1 建筑热工设计
建筑中，通过围护结构传热产生的冷负荷占有很大的比例。针对广州市商业建筑的具体情况，在建筑热工设计中，我们提出以下几点：
第一， 控制窗墙比。
从采光、建筑艺术和室内人员感觉角度考虑，建筑的窗墙比往往偏高，如我们调查的商业建筑中，很多商业建筑的窗墙比都是大于0.3的，有的更是采用透明玻璃幕墙。从建筑节能角度，宜降低窗墙比。日本的节能建筑把窗墙比降低到0.16以下[3]。
第二， 使用Low-E玻璃、热反射镀膜玻璃、有色玻璃。
Low-E玻璃、热反射镀膜玻璃、有色玻璃等节能品质高的特种玻璃，其隔热能力强，能够大大减少由外窗引起的冷负荷。普通玻璃太阳辐射透过率为80%以上，而茶色玻璃可减少到60%，反射玻璃可以达到40%[4]。
第三，采用外遮阳。
内遮阳可以防止太阳的直射，但也只是把太阳辐射的热量转化为其它形式的热量，仍然散发到室内去，对空调能耗的降低贡献不大。而外遮阳可以有效的把太阳辐射阻挡于室外，使其不形成室内得热，可以有效的降低室内冷负荷[2]。
3.2.2 空调系统
该类建筑空调系统的能耗约占总能耗的35%～45%，空调系统的节能潜力最大。
1）采用合适的节能技术和节能措施回收热量。中央空调冷水机组运行时，排掉的热量要比制取的冷量还要多，如果在宾馆类建筑中采取热回收装置制取热水，温度可达到宾馆生活热水（50℃～75℃）温度要求，决定制取热水温度的因素是制冷机的排气温度和热水的流量，螺杆式和活塞式的排气温度符合宾馆热水的温度要求，离心式排气温度低。宾馆中如果用螺杆式或活塞式冷水机组，将对安装热回收装置回收热量提供很好的前提。
2）合理的设备选型。调查中发现，该类建筑的空调系统设备在设计选型时，往往考虑过大的“安全余量”，与实际运行需求不符，导致设备长期低效运行。
3）合理的运行管理制度。调查中没有发现有一栋商业建筑有用能管理制度的。一方面，采取合适的措施，对运行管理者进行约束和激励，对管理者进行专业节能培训，达到管理节能的目的。另一方面，提高能源管理系统的智能化程度，利用微机和能源节约程式的能源管理系统能够有效地实现各种能耗设备包括空调、电梯、通风、水泵等的低能耗运作，对各个能耗设备进行实时监控以达到最大限度节能的目的[5]。
4 结论
1）广州地区商业建筑单位建筑面积能耗范围为1.421 GJ/(m2·a) ～4.811 GJ/(m2·a),最大值是最小值的3.386倍，其单位建筑面积平均能耗是2.870 GJ/(m2·a)；其中商场单位建筑面积平均能耗是3.521 GJ/(m2·a) 。
2）广州地区的商业建筑的空调、照明占了总耗电量的80%以上，因此，广州商业建筑的节能关键是空调、照明的节能。
3）广州地区商业建筑的节能措施有很多；节能潜力还很大。
参考文献：
［1］大连新闻网，今夏玻璃贴膜呈投资热 选投资品牌需谨慎 [EB/OL]。
xxglassx/news/newsinfo_10310.html，2007-9-一三.
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