312广州地区商业建筑能耗调查与节能潜力分析

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1.421GJ/(m2·a)～4.811GJ/(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SurveyandAnalysisonEnergyConsumptionincommercialbuildingsinGuangzhouTANGHui-qiang1，2,RENJun2,LONGEn-shen3,YANGShu-rong4，GUOBing2，(1.ChongqingUniversity,Chongqing,400045;2.GuangzhouInstituteOfBuildingScience,Guangzhou,510440；3.SichuanUniversity,Sichuan，610065；4.GuangzhouOfficeForWallMaterialRevolutionandBuildingEnergy,Guangzhou510170;)[Abstract]Inthispaper,energyconsumptionin8commercialbuildingsinGuangzhouwasinvestigated,findstheirbasicconditioninrespectofbuildingenergyconsumption，andenergyconsumptionwasanalyzed,itwasconcludedthatrangeofenergyconsumptionwasfrom1.421GJ/(m2·a)to6.379GJ/(m2·a),andtheaveragedvaluewas2.809GJ/(m2·a);atlastanalysesthepotentialitiesofenergysaving.[keywords]commercialbuilding;buildingenergyconsumption;energyconsumptionsurvey;energysaving1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150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180万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15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1.421GJ/(m2·a)～4.811GJ/(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2.657GJ/(m2·a)～4.811GJ/(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171160.50架空隔热180厚砖墙+普通铝合金茶色玻璃窗光管盘及节能灯1B宾馆159640.3035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2C宾馆420000.30架空寸方大砎砖砖180厚+钢门窗荧光灯，白炽灯3D商场180750.20珍珠岩隔热条形釉面外墙砖+透明光管盘2幕墙E商场564040厚陶粒隔热砖180厚灰砂砖墙+玻璃幕墙高效节能灯具1F商场169210.20混凝土屋面＋坐砌承重隔热层180厚砖墙+普通铝合金茶色玻璃窗荧光灯1G商场108800.60膨胀珍珠岩预制块隔热层180厚灰沙砖+普通镀膜玻璃日光灯盘1+2H商场152820.25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/%A17116200.0851.42134B15964210.2241.59739C42000810.8762.34035D18075635.6844.26043E5640253.67043.55644F16921371.142.65740G10880208.562.32141H15282604.824.81147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1.382GJ/(m2·a)，商场类公建最高，为3.521GJ/(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1.783GJ/(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1.211GJ/(m2·a)～2.422GJ/(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05101520253035401月3月5月7月9月11月单位(kWh/m2)商场宾馆图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0204060801月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月月份单位(万kWh/m2)总耗电量通风空调照明电梯扶梯其它设备图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43%40%14%3%通风空调照明电梯扶梯其它设备图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51%26%12%9%2%空调冷水机组风柜机冷冻水泵冷却水泵冷却塔建筑中，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，