政府机构办公建筑能耗现状调查正文

-1-政府机构办公建筑能耗现状调查摘要：政府机构建筑和相关设施通常是一个国家能源产品和服务的重要消费者和最大使用者，其节能具有重要意义。开展政府机构建筑节能，首先要弄清当前能耗现状，找准切入点。本文通过对105座政府机构办公建筑的能耗调查和对6座典型建筑的详细测试，得到包括全年电耗与终端用途构成、空调系统电耗及构成在内的政府机构建筑能耗现状。通过对比分析发现，政府机构新建带中央空调系统的大型办公建筑明显增多，严格的节能设计评审、用电系统分项计量和能耗统计势在必行，并应重视HVAC系统等存在较高节能潜力的环节。关键词：建筑能耗空调系统政府机构1背景政府机构建筑能耗，包括使用过程中用于供暖、通风、空调、照明、办公用电器、电梯、动力、给排水和热水供应等的能耗。政府机构通常是一个国家能耗的最大使用者，也是能源产品和服务的重要消费者1。政府机构节能不仅可以减少公共财政开支，有效推动节能新技术、新产品的推广应用，而且通过政府机构率先垂范，搞好自身节能，能够起到示范作用，推动全社会节能工作的深入开展，目前已受到国家的高度重视。发达国家推进建筑节能的显著特点是设定明确的节能目标。要依靠目标考核节能效果，首先需要弄清当前的能耗状况，找准切入点，因此能耗现状调研分析是推进政府机构建筑节能的基础。美国能源部从1979年起,每四年对包括政府机构建筑在内的各类公共建筑能耗进行抽样调查，2003年美国各类政府机构建筑63.5万座，建筑面积14.27亿平米，每年耗能达到1701TBtu（1999年数据，约折合4985亿度电）2。2003年6月，原国家经贸委会同建设部、国管局、中直管理局组织开展了对全国80家单位的政府机构能耗现状抽样调查工作3。调查内容包括政府机构能源管理、综合能耗、建筑物保温隔热、以及建筑物内部主要器具和设备（包括照明、空调、供热、办公、电梯、风机、水泵等）能耗等。这次调查侧重于对全国情况的了解，涉及建筑节能和办公楼能耗情况，但因为是普查，所以未能给出细致深入的分析结果。本文给出105座在京中央国家机关办公建筑2004年能耗消费统计分析结果。2005年夏季，从中选取6座典型办公楼对其用电情况进行详细测试，并对包括全年电耗、空调系统电耗、终端用能构成等各种数据进行横向比较和分析。因为每个建筑的建造年代、围护结构、内部设备、人员密度、运行策略等都有不同，所以对各个楼的电耗水平和分布情况的横向比较，不是为了关注区别本身，而是为了通过比较从中发现共同的规律和问题。2研究方法政府机构建筑能耗调查采用普查和重点调查的方法，力图做到点面结合。既包括在京中央国家机关建筑的大面积普查，摸清用能现状；又包括针对个别典型建筑进行的详细测试调节，找到高能耗环节和最大节能潜力。2.1调查问卷针对各类政府机构办公建筑设计调查问卷，由各单位后勤分管人员填写。调查内容主要包括：建筑名称、详细地址、建筑面积、建造年代、建筑用途、使用人数、有无中央空调、年运行费用、年用电量、全年电费、采暖方式、改造和物业费用来源等。问卷须填写联系人并加盖单位公章，从而保证数据的真实可靠。问卷的关键是，能够对现有的建筑按照用能方式的不同区别分析，避免因为各种能耗水平的建筑混在一起，使数据不具有针对性。2.2重点测试通过对回收问卷的调查分析，按照建筑用途单独研究办公建筑，又因为电耗水平的明显差异，按照有、无中央空调把办公建筑分为两类。从有中央空调的建筑中选取典型进行详细-2-调查测试。选取的典型建筑能够代表政府机构办公建筑的发展趋势和能耗特点，通过对它们的能耗分析和系统设备测试，发现具有代表性的普遍问题，给出政府机构建筑能耗的现状描述。对电耗的评估分为几个步骤：①从单位的电费帐单获得逐月用电量及全年用电总量；②对于安装有分项计量的建筑，根据分项计量结果确定部分设备系统的电耗。调查发现，能够对整座大楼的动力、照明等分开计量的非常少，少数能够对空调系统冷站内的设备单独计量；③对于完全没有安装分项计量的建筑，采取如下步骤：1）实测设备的运行功率，无法获得的，以额定功率计算；2）通过查询运行记录、现场统计分析、问卷调查等形式，尽可能准确地获得设备开启、关闭时间表和运行策略；3）通过运行功率和设备运行时间计算得到运行能耗，计算出照明、暖通空调、电梯、饮用热水等建筑重点用能设备系统的电耗；4）将计算出的各系统电耗相加，与总能耗进行比较，不足的部分列入“其它”项。3结果与分析3.1政府机构办公建筑总体用电现状此次调查涉及57个在京中央国家机关，共105座楼，总建筑面积212万m2。95%以上为办公楼，只有极少量的机关食堂等辅助用房。调查发现，政府办公建筑建造年代跨度大，从1920年至2005年，建造年代详细分布如图1所示。1950以前2%1950-195924%1980-198924%1990-199936%2000以后8%1970-19792%1960-19694%图1政府机构建筑建造年代划分被调查政府机构建筑单位建筑面积年用电量82.3kWh/m2，高于2002年中国政府机构能耗调查报告给出的全国80家政府机构单位面积用电量55.5kWh/m2。这与北京市经济较为发达、办公水平不断提高等有关。为分析不同标准建筑能耗状况，对所有建筑按照有无中央空调系统分类，分别计算单位面积电耗。两类建筑物面积、所占比例、平均电耗情况如表1所示。这里的全年电耗主要为普通办公楼日常工作所需情况，不包括使用电锅炉采暖或因特殊需要装有大量大功率仪器设备的建筑。表1按照中央空调系统进行分类的情况分类建筑面积（万m2）占调查总面积比例单位面积平均电耗(kWh/m2.a)有中央空调177.683.7%87.4无中央空调34.716.3%56.0-3-3.2发展趋势(1)中央空调系统比例增加。从调查中发现，目前政府机构建筑普遍装有中央空调系统，50年代建造的办公楼多数已在90年以后进行过大规模改造，除保留基本结构外，内部均进行重新装修，安装中央空调系统。对没有安装中央空调系统的建筑进行分析，发现以下几个特点：1）非中央空调建筑占总体建筑面积较小，只有16.3％；2）建造年代较早，90年以后建造的只占不到5%，有些属于自80年代建造后尚未进行全面改造的；3）功能较为次要，例如传达室、车队人员用房等。从办公用房标准来看，中央空调系统是政府机构办公楼维修改造或新建的普遍要求和趋势，也同时带来建筑能耗的升高。(2)新建政府办公建筑趋于大型。调查发现，另一个明显趋势是，单幢建筑面积在1万m2以上的政府机构办公楼增长迅速，如表2所示。这和北京城市发展速度快，用地紧张有较大关系。目前单幢面积超过1万m2的大型办公建筑的个数，已占到调查建筑中的62%，而大型公共建筑4作为特殊的高能耗大户，其节能潜力远远超过普通办公建筑。针对以上分析，应把单幢面积超过1万m2且采用中央空调系统的政府机构办公建筑作为重点研究对象。（按照《北京市公共建筑节能设计标准》和《北京市公共建筑节能评审标准》，一般将单幢建筑面积超过2万平米且采用中央空调系统的星级酒店、大中型商场、高级写字楼以及影剧院、体育场馆、机场、车站等各类服务于公共使用要求的建筑定义为大型公共建筑。调查发现，由于我国现有行政管理体制、各机构相对独立办公，因此单栋面积1万至2万平米之间政府办公建筑较多，内部发热量大、设置全年舒适性空调系统，能耗特点与大型公共建筑类似。）表2大型政府办公建筑比例建造时间新建1万m2以上的建筑个数占全部新建建筑的比例1980-198948%1990-199964%2000年以后88%3.3典型办公建筑用电现状（1）被测典型政府办公建筑基本情况为进一步研究建筑内用能构成和节能潜力，在单幢建筑面积超过1万m2且全面设置空调系统的政府机构办公建筑中，挑选了6座典型建筑，在2005年6月-8月期间进行了详细能耗测试，表3列出了六座被测建筑的基本情况。调研包括建筑概况了解，建筑相关图纸分析，电量按终端用途拆分，空调系统的冷源、风系统和水系统测试，照明及办公用电设备耗电统计等。表3被测典型建筑基本概况编号建筑面积（m2）使用人数空调系统形式A396001800定水量一次泵系统，3台离心机1用2备，冷冻泵、冷却泵与之一一对应；风机盘管+新风为主，少量全空气系统B505991300定水量一次泵系统，4台离心机2用2备，冷冻泵、冷却泵均与之一一对应；风机盘管+新风为主，少量全空气、全新风系统C12000300定水量一次泵系统，2台活塞式冷水机，冷冻泵、冷却泵与之一一对应；风机盘管+新风，辅以分体空调制冷D218001000定水量一次泵系统，2台螺杆机1用2备，两台冷冻泵、冷却泵；风机盘管+新风为主，少量全空气系统-4-E37074560定水量一次泵系统，2台大离心机1用1备，1台小螺杆机。5台冷冻泵、5台冷却泵；风机盘管+新风为主，辅以少量全空气、全新风、分体空调系统F15797380多联机VRV系统，25个空调机组共490匹，每个室外机组由1台主机（定速+变频）与若干台子机（定速）组成（2）典型政府办公建筑用电量与构成测试的6座政府办公建筑单位建筑面积用电量在70～125kWh/m2之间，大大高于2002年的政府机构统计平均值的55.5kWh/m2，工作人员年人均用电量在1600～8400kWh之间，除个别单位外，都高于2002年政府机构人均电力消费的2126.7kWh，最高的E建筑甚至是平均值的4倍，如图2、图3所示。从实地调查可以看出政府办公建筑耗电构成主要包括空调系统、照明、办公设备、电梯、饮水等，其中空调和照明是耗电的主要部分，也是节能潜力较大的部分。“其他”部分包括厨房、信息中心、网络机房、档案馆、图书馆、洗衣房、健身中心等辅助功能房间，也存在较大节能潜力。值得注意的是，部分办公楼内人员饮用热水也消耗相当大一部分电能。020406080100120140EBDCAF耗电量(kWh/m2.a)空调照明办公饮水电梯其它124.685.82.074.574.070.5建筑图2各建筑单位建筑面积年耗电量及用电构成8400297229712500162916280200040006000800010000EFBCAD耗电量(kWh/person.a)平均值2810建筑图3各建筑人均年耗电量-5-（3）典型政府办公建筑空调系统用电量及构成空调系统耗电是政府机构公共建筑耗电的主要部分，与空调系统结构形式、设备选型、运行时间、管理水平等密切相关，实测各建筑物空调系统耗电如图4所示，需要说明的是，随着办公水平的提高，不少政府办公建筑里都设有信息中心，内部设有大量电脑设备，发热量大，全年连续运行恒温恒湿空调，因此信息中心单位面积电耗远远高于普通办公区间的电耗，故在此处去除信息中心部分。其中，能耗最高的E办公楼2003年刚刚落成，采用了low-e镀膜双层窗等多种保温性能良好的围护结构部件和转轮热回收装置等高性能空调设备，以及先进的自动控制系统，完全满足公共建筑节能设计标准5。但由于其空调系统结构形式不合理、运行调节策略不当等因素，导致设备没有工作在最佳工况点，加之运行时间长，导致仅空调系统单位面积电耗就相当于其他被测建筑各种用电设备的总电耗，接近70kWh/m2，是其他被测建筑空调系统电耗的3～4倍。68.728.822.818.716.415.3020406080ECBDFA耗电量(kWh/m2.a)建筑图4各建筑空调系统单位面积年耗电量详细分析对比各实测建筑空调系统耗电构成，如下图所示。可以看出，冷机、水泵、以及部分建筑的各类风机耗电中存在较大节能潜力，如图5所示。020406080ECBDA建筑耗电量(kWh/m2.a)冷机水泵风机盘管各类风机图5各建筑空调系统耗电量构成-6-4结论由于办公用房标准的提高，建筑能耗也在逐渐增高。政府机构办公建筑新建和大规模维修改造后，普遍装有中央空调系统，且单幢面积超过1万m2的建筑呈增多趋势，使得大型办公建筑所占比例逐渐提高，为此应关注政府机构大型办公建筑的节能。能耗统计是开展节能工作的基础，也是制定能源管理长效机制的基础。应在各类调查的基础上建立政府