某大型公共建筑能耗的现状及分析

某大型公共建筑能耗的现状及分析天津城市建设学院张华锋张志刚张丽璐申政天津300384摘要：随着能源的消耗和人们环境保护意识的增强，世界各国政府都在制定一系列的节能减排措施。建筑业作为三大耗能大户之一，也采取了一些相应措施。本文以某大型公共建筑为例，对空调、采暖及生活热水等方面的能耗进行了测试和分析，通过实地调查，将该建筑的耗能设备的耗能情况进行了列表和整理，并根据建筑的使用特点和类型，结合建筑本身的实际使用情况，在此基础上对大型公共建筑的节能改造提出了一些观点和建议。关键词：公共建筑采暖空调能耗节能THESITUATIONANDANALYSESONENERGYCONSUMEDOFONELARGEPUBLICBUILDINGZhangHuafengZhangZhigangZhangLiluShenZhengTianjinInstituteofUrbanConstruction300384Abstract:Asnaturalresourcesarelessandless,theawarenessofpeople‘senvironmentalprotectionarehighly,everycountryandgovernmentistakingsomeactionstosaveenergyandreduceexhaust.Buildingindustryasoneofthethreebiggestexhaustedenergy,alsotakessomemeasurestoo.Thepapertakesonelargepublicbuildingasanexampleandanalysesitsenergyconsumedfromheating,air-conditioning,hotwaterandsoonwithtestingonthespotandtheoperation.Thefacilitiesusedenergyarelistedandsorted.Accordingtothetypeandfeaturesofthebuildingsaswellasrealusage,thenitmakessomesuggestionsandoptionsforenergysavingandimprovementoflargebuildings.Keywords:LargepublicbuildingsHeatingandair-conditioningEnergyconsumedEnergysaving1引言目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。据建设部总工程师王铁宏透露，建筑的能耗(包括建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的30%，其中最主要的是采暖和空调，占到20%。而这“30%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源(占全社会总能耗的16.7%)，和建筑相关的能耗将占到社会总能耗的46.7%。“大型公共建筑建筑面积占不到城镇建筑总量的4%，但是却消耗了建筑能耗总量的22%。”建设部科技司副司长武涌说。[1]最近发布的《中国建筑节能年度发展研究报告2007》称，我国大型公共建筑单位建筑面积的耗电量为70～300KWH/(m2·年)，为住宅的5～15倍，是建筑能源消耗的高密度领域。以北京市为例，虽然全市大型公共建筑面积仅占建筑总量的5.4%，但全年耗电量却接近全市居民生活用电的一半。据清华大学的薛志峰博士预测：在未来几年内，北京的大型公共建筑的建筑面积将增长一倍，达到4000万平方米。按照现有的能耗指标推算，今后大型公共建筑耗电量将高达60亿度，与全市居民生活用电总量的80%相当。[2]为建设资源节约型和环境友好型社会，更好的实现节能的目标，笔者对天津市某大型公共建筑的能耗现状进行了一些调查和现场测量并做了些分析。2测试建筑概况1.1结构概况该建筑是一座四星级涉外饭店,距今已有140年多年的历史。有两座建筑，一为四层老楼，建筑面积6200平方米，跑扇型退缩式台阶为主入口，上有半园型雨棚，从入口处进去，各层均为内廊式布局，首层有门厅、餐厅、备餐室、厨房、台球厅、卫生间等，一楼有单间客房5间，二、三楼各有公寓2套，单间客房17套，每套公寓内均设有卧室、客厅、图书室、餐厅、厨房、卫生间和凉台，楼内设有带卫生间的客房40套。另一为七层的新楼，建筑面积12610㎡，拥有豪华套房、豪华客房与标准客房共223间，包括28间套房，2层行政楼和非吸烟房间，每间客房都以欧陆戒风格室内装饰及家具设计，标准间36㎡，有客房、酒吧、舞厅等各种设施，平均入住率为80％左右。老楼围护结构为青砖，厚度为500mm，新楼为钢筋混凝土，厚度为240mm，均无保温措施。一楼为大堂，层高老楼为4.0m，新楼为5.0m，标准层层高老楼为3.0m，新楼为2.7m；屋顶为坡型屋面，保温材料为珍珠岩，厚度为150mm；窗户为双层塑钢窗。1.2建筑设备系统概况采暖系统热源为市政管网热水通过板式换热器换热，在市政供暖期前后半月用热电厂蒸汽通过板式换热器换热换成热水，以风机盘管为末端设备为房间供暖，热水温度一般为50～60℃，有时可达70～80℃左右。另有一台燃气锅炉备用，只在热电厂停气时运行，采暖期根据各年的天气不同而不同，一般为11月到3月，每天24小时运行。空调系统利用热电厂蒸汽，市政管网蒸汽为0.9Mpa，170℃，经过减压站后为0.7Mpa，170℃，通过蒸气型溴化锂机组供冷，以风机盘管为末端设备为房间供冷，另有10台新风机组补充新风，老楼有9台，新楼有1台，运行期为6月到9月，平均7、8月每天运行24小时，6、9月每天运行12小时；屋顶安装3台联丰冷却塔，冷冻水与冬季采暖共用循环泵，冷却水循环泵也是一用一备，型号和运行情况与冷冻水泵相同；另外在高热量发生区装有分体式空调。表1所测试大型公共建筑中主要设备表名称型号数量（台）备注燃气锅炉SEMINOLE6-5-1250天然气耗量为8625LBS/h（3912kg/h）1备用采暖循环水泵凯泉KQW200-400.1A额定流量374m3/h，扬程为44m，功率为75kW1备用凯泉KQW200-400.1B额定流量为330m3/h，扬程为40m，功率为55kW1运行蒸气型溴化锂机组开利16JT665，制冷量为1758kW，电功率为7kW，蒸汽耗量为2300kg/h，蒸汽进口压力为0.6Mpa，冷冻水出口温度为7℃，流量为302400kg/h，冷却水进口温度为32℃，流量为470000kg/h1运行浙江联丰SXZ6-1750，制冷量为1750kW，电功率为10.7kW，蒸汽耗量为2350kg/h，蒸汽进口压力为0.5Mpa，冷冻水出口温度为7℃，流量为300m3/h，冷却水进口温度为32℃，流量为485m3/h1备用板式换热器VAPOSMARTUHP.38热媒设计进/出水温度62/65℃1运行电热式开水器功率为6kW3运行功率为9kW2运行冷却塔联丰冷却塔，流量为300t/h31用2备生活热水利用热电厂蒸汽，由一台板式换热器换热得到，全年不间断提供；循环泵为1台，额定功率为4kW，无变频，24小时运行。每间客房均设电热开水器，功率1kW；另工作人员用电热式开水器地下室和厨房分别有两台，功率分别是6kW和9kW；洗衣房有一台，功率为6kW。表2所测试大型公共建筑中的其它设备表名称型号数量备注冰箱功率500W15全年每天24小时运行功率125W5冷藏柜功率分别为100、125、150、197、300、350、400W8功率为100W的2台，其余均为1台全年每天24小时运行制冰机功率分别为400、600W2分别为1台全年每天24小时运行水洗衣机功率为2200W1全年运行视入住率选择开启台数功率为5500W3功率为6000W2干洗衣机功率为5400W1分时段运行烘干机3000W1分时段运行4500W3分时段运行蒸汽熨衣机7500W1分时段运行压平机750W1分时段运行3能耗测试与分析由于设计当初并没有对水、电进行分项计量，而其耗电情况又是动态的，且冬季采暖期采暖实行了定额制，即不管用多用少，每年交给供热办一定金额，所以只从测试数据来分析其能耗状况。通过相关计算，把消耗的天然气、电和蒸汽都化成标准煤，并汇总，各月份能耗情况如图1所示，可看出，除采暖期外，耗能情况从总体上仍与温度季节变化相符合即采暖时，室外温度低，耗能相对要高，反之越低。空调期，室外温度高，耗能相对要高，反之越低。但从图1中也发现在三年的相同时期有时能耗却相差很大，除每年的气象条件等影响外，这主要与其营业情况有关。2004—2006年总能耗随月份变化情况0204060801001201401月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2006年各月总能耗（标准煤t）2005年各月总能耗（标准煤t）2004年各月总能耗（标准煤t）图12004～2006年各月能耗变化情况图2中，a）、b）、c）分别是2004～2006年各月能耗费用与营业额之间的变化示意图。由于饭店的能耗情况具有其自己的特殊性即能耗与其入住率和营业额有很大的关系，在相同季节的相邻时段内，营业额越大，能耗费用就越高，相应的各项能耗也随之增加。所以，对入住率相当高的大型饭店，人们的行为节能对其总体的节能也有很大的影响。2004年各月份能源消耗及营业额情况01002003004005006007001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月总能源费用（千元）营业额（万元）a）2005年各月份能源消耗及营业额情况01002003004005006001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月总能源费用（千元）营业额（万元）b）2006年各月份能源消耗及营业额情况01002003004005006007008001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月总能源费用（千元）营业额（万元）c）图22004～2006年各月能耗费用与营业额变化情况表3各项耗能转化为标准煤后的统计的情况2004年2005年2006年总计（标准煤t）651.64682.07602.49单位面积耗能（W/㎡）32.2033.7029.77单位面积耗煤（㎏/㎡）34.6436.2632.03百元营业额能耗费用(元)6.126.876.37年平方米费用(元)130.48140.86140.58备注：以上计算前三项不包括冬季采暖期的采暖能耗，后两项含冬季采暖的费用通过以上计算分析和测试数据来看，该饭店尽管采取了变频技术和冷冻水管道及凝结水回收等技术，但根据《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)，其耗能情况还是较高的，当前国家对大型公共建筑的节能改造时必要的。从表3可以得出，能源费用占营业额的6%左右，年平年份项目方米费用130～150元之间,但其原因是多方面的。结合实地调查，可将其能耗消耗高的原因归纳为一下几个部分：1)人们的节能意识还不是很高。大型共建涉及的各个方面的人员，比如宾馆，为了满足一些顾客的需要，往往要将送风温度设置很低，通过测量发现有些房间的送风温度只有11℃左右，有些房间甚至还要低。所以从某种程度上说，只有全体国民的意识个了才能建成政府所倡导的节约型社会。构建资源节约型、环境友好型社会，不是某个人、某个单位的事情而是全体国民的事情，既包括设计人员，施工单位还包括业主及客户。2）技术原因通过实地调查，发现该饭店的空调和采暖系统及用电在设计方面都或多或少的存在着不合理之处。诸如①冷冻水和冷却水泵的设计都存在“大马拉小车”的现象，使水泵的实际工作点长时间偏离了其最佳工作点，使水泵的能耗增加，造成能源的浪费。②冷冻水温差设置的很小，根据现场测试其运行情况，其温差一般在1.5～3℃左右，有的时刻点温差还不到1℃。若采用变频水泵，按5℃温差计算，水流量比目前运行情况减少40%左右，在扬程一定的情况下，相应的水泵能耗