中外公共建筑能耗对比---魏庆芃

公共建筑能耗数据公共建筑能耗数据及中外对比与分析及中外对比与分析魏庆芃，清华大学魏庆芃，清华大学20092009年年33月月2525日日第五届清华大学建筑节能学术周22中国大型公建电耗调查数据中国大型公建电耗调查数据（包括业主（包括业主和租户）和租户）写字楼全年电耗，kWh/m2.y167139138132130129121113110110109101999189837367020406080100120140160180ABCDEFGHIJKLMNOPQR商场全年电耗，kWh/m2.y290286267260254244229220188134125100050100150200250300350ABCDEFGHIJKL宾馆饭店全年电耗，kWh/m2.y2041651521511501441401391261251211211181181141131121101061049585817063050100150200250ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY办公楼商场宾馆平均值kWh/m2111.2216.2121.0方差kWh/m225.765.131.033美国办公建筑能美国办公建筑能耗调查（耗调查（20032003）：）：耗电量耗电量去除电量过大和过小的点之后平均值为184kWh/m2；多数样本分布范围（1/4,3/4分位点）为99~244kWh/m2。44国内外典型办公建筑能耗国内外典型办公建筑能耗清华学堂4650m2，34kWh/m2.a清华美术学院6.4万m2，65.7kWh/m2.a北京政府办公楼B3.7万m2，113kWh/m2.a北京政府办公楼A1.6万m2，70.1kWh/m2.a上海某大厦28.7万m2，215kWh/m2.a美国UPENN办公楼A6425m2，364kWh/m2.a法国里昂政府办公楼1.7万m2，165kWh/m2.a美国UPENN办公楼B3万m2，356kWh/m2.a55照明办公电耗kWh/m2.a26.124.518.423.126.5152.7149.420.8N/A050100150200TH1TH2BJ1BJ2BJ3SH1US1US2FR1各用能途径分析比较各用能途径分析比较风机电耗kWh/m2.a07.708.121.5168.7197.113.525.7050100150200250TH1TH2BJ1BJ2BJ3SH1US1US2FR1冷机电耗kWh/m2.a86.5919.526.713.748.15243.9722.20102030405060TH1TH2BJ1BJ2BJ3SH1US1US2FR1耗冷量GJ/m2.a0.070.120.180.440.201.041.120.630.360.00.20.40.60.81.01.2TH1TH2BJ1BJ2BJ3SH1US1US2FR1耗热量GJ/m2.a0.280.30.20.3650.250.820.880.450.170.00.20.40.60.81.0TH1TH2BJ1BJ2BJ3SH1US1US2FR1TH1TH2BJ1BJ2BJ3US2FR1SH1US1水泵电耗kWh/m2.a02.908.96.425.317.519.59.8051015202530TH1TH2BJ1BJ2BJ3SH1US1US2FR166造成能耗差别的主要原因造成能耗差别的主要原因••照明、办公等设备的开启时间照明、办公等设备的开启时间••风机电耗－降低通风换气能耗风机电耗－降低通风换气能耗••水泵电耗－降低输配系统电耗水泵电耗－降低输配系统电耗••冷热耗量－避免末端冷热不匀导致抵消冷热耗量－避免末端冷热不匀导致抵消77降低通风换气能耗降低通风换气能耗••为满足卫生标准需要的新风量：为满足卫生标准需要的新风量：30m30m33/h./h.人人••200m200m22房间，房间，2020人工作，需要新风量人工作，需要新风量600m600m33/h/h••开窗通风：开窗通风：0.2m/s0.2m/s风速，风速，11平米开口面积，平米开口面积，720m3/h720m3/h，可满足通风换气要求，可满足通风换气要求••通风换气扇：风机功率通风换气扇：风机功率100W100W，，––每天运行每天运行1212小时，全年耗电小时，全年耗电438kWh438kWh，，既既2.2kWh/m22.2kWh/m2––每年运行每年运行2424小时：全年小时：全年876kWh876kWh，既，既4.4kWh/m24.4kWh/m2••新风机通过风道送风：风机功率新风机通过风道送风：风机功率500W500W，，––每天运行每天运行1212小时：全年小时：全年2190kWh2190kWh，，既既11kWh/m211kWh/m2––每天运行每天运行2424小时：全年小时：全年4380kWh4380kWh，既，既22kWh/m222kWh/m288降低通风换气能耗降低通风换气能耗••USA2USA2通风换气电耗：通风换气电耗：107kWh/m2107kWh/m2••BJ2BJ2新风机电耗：新风机电耗：7.2kWh/m27.2kWh/m2••TH2TH2新风机能耗：新风机能耗：––夜间关：夜间关：3.2kWh/m23.2kWh/m2––夜间关：夜间关：2.0kWh/m22.0kWh/m2••SH1SH1新风机电耗：新风机电耗：8.2kWh/m28.2kWh/m2••TH1/BJ1TH1/BJ1：开外窗，零能耗：开外窗，零能耗TH1TH2BJ1BJ2BJ3US2FR1SH1US199降低通风换气能耗降低通风换气能耗••为什么不能依靠自然通风实现通风换气？为什么不能依靠自然通风实现通风换气？––室外空气不符合清洁标准，需要过滤、净化？室外空气不符合清洁标准，需要过滤、净化？••可以根据室外状况有选择的开窗通风可以根据室外状况有选择的开窗通风••目前大多数新风系统中过滤器的状态目前大多数新风系统中过滤器的状态••新的空气过滤措施新的空气过滤措施––建筑外表面不能开窗？建筑外表面不能开窗？••怎样实现建筑美观与能够开窗换气的统一？怎样实现建筑美观与能够开窗换气的统一？••高层建筑的窗下自然通风器高层建筑的窗下自然通风器––自然通风不能实现热回收？自然通风不能实现热回收？••室内外温差室内外温差10K10K，热回收基本上得不偿失，热回收基本上得不偿失1010降低输配系统能耗降低输配系统能耗••为了把冷量热量从冷热源搬运的室内所消为了把冷量热量从冷热源搬运的室内所消耗的风机水泵电耗耗的风机水泵电耗••各个大楼风机与冷冻水泵的输配系数各个大楼风机与冷冻水泵的输配系数––风机：送风回风焓差除以风机电耗风机：送风回风焓差除以风机电耗––水泵：供回水温差除以冷冻水泵电耗（一次加水泵：供回水温差除以冷冻水泵电耗（一次加二次）二次）1111实际办公大楼空调系统输配系数实际办公大楼空调系统输配系数••差别巨大，与空调系统形式有关差别巨大，与空调系统形式有关冷冻泵输配系数342929282424222120191717161512111180510152025303540SDDKZLNSRDRYFLJMWSGTCFFZMZBFGGWGDGDFG风机输配系数474542282827242120181515135544301020304050NSGWFLGDGDRDWSSDFGMZDKZLJMRYBFGGTCFFZ1212降低输配系统的能耗降低输配系统的能耗••总体输配系数：风机＋冷冻泵总体输配系数：风机＋冷冻泵––全空气定风量系统：全空气定风量系统：33～～66––全空气变风量系统（全空气变风量系统（VAVVAV）：）：44～～88––风机盘管方式：风机盘管方式：1111～～2020––分体空调方式：非常高，分体空调方式：非常高，5050以上以上––多联机室内直接蒸发方式：多联机室内直接蒸发方式：••总输配系数与距室外机距离有关总输配系数与距室外机距离有关••3030米以内，折合的输配系数为米以内，折合的输配系数为XXXX––辐射末端（地板或吊顶供冷）：辐射末端（地板或吊顶供冷）：2020～～30301313降低输配系统的能耗降低输配系统的能耗••措施：措施：––缩短冷热量输送距离缩短冷热量输送距离––优化输送介质：制冷工质优化输送介质：制冷工质水水空气空气––通过减少流量调节负荷：变频泵、变频风机通过减少流量调节负荷：变频泵、变频风机010203040506070全空气定风量VAV风机盘管分体空调多联机辐射末端1414减少末端不均匀造成的能源浪费减少末端不均匀造成的能源浪费••典型问题：典型问题：––办公建筑不同房间不同朝向冷热需求不同办公建筑不同房间不同朝向冷热需求不同––采用四管制造成的能耗采用四管制造成的能耗––采用末端再热造成的能耗采用末端再热造成的能耗1515夏季建筑物冷量实时数据夏季建筑物冷量实时数据1122Aug.22to29,2007Aug.22to29,2007BuildingsinUSABuildingsinUSAW/mW/m221616典型问题－冷热抵销典型问题－冷热抵销••USA2USA2的的AHUAHU在十月某日的情况在十月某日的情况22℃17℃21℃14℃20℃带末端再热的变风量箱冷机供冷:264kW末端再热:228kW1717SchattnerSteamConsumption0501001502002503003504004502007-6-1717:022007-6-1717:452007-6-1718:282007-6-1719:122007-6-1719:552007-6-1720:382007-6-1721:212007-6-1722:04LBS/h关掉热水泵【【美国建筑典型问题举例美国建筑典型问题举例】】空调热水泵夏季不关空调热水泵夏季不关1818夏季冷热耗量实时数据：夏季冷热耗量实时数据：USA2USA2Coolingload:6~14W/ft2SteamHeat:4.2W/ft2HuntsmanBuildingEnergyConsumption(PA)0246810121416186-290:007-30:007-70:007-110:007-150:007-190:007-230:007-270:007-310:008-40:008-80:00W/ft2-20-15-10-50510152025HuntsmanCoolingLoadHuntsmanSteamLoadOAEnthalpyBtu/lbWeekendCoolingHeating1919我国大型办公楼与国外办公楼空调我国大型办公楼与国外办公楼空调能耗差异能耗差异••主要原因主要原因––发达国家普遍采用有效的末端再热手段发达国家普遍采用有效的末端再热手段––不仅冷热抵消，还要全年运行两种循环泵、冷不仅冷热抵消，还要全年运行两种循环泵、冷热源热源––我国大多难以承受高昂的运行费，只好降低标我国大多难以承受高昂的运行费，只好降低标准，单热源运行准，单热源运行耗冷量GJ/m2.a0.070.120.180.440.201.041.120.630.360.00.20.40.60.81.01.2TH1TH2BJ1BJ2BJ3SH1US1US2FR1耗热量GJ/m2.a0.280.30.20.3650.250.820.880.450.170.00.20.40.60.81.0TH1TH2BJ1BJ2BJ3SH1US1US2FR12020大型办公建筑的节能潜力大型办公建筑的节能潜力••开窗替代机械换气：开窗替代机械换气：––20kWh/m220kWh/m2降到降到2kWh/m22kWh/m2••冷媒循环或水循环替代空气循环：冷媒循环或水循环替代空气循环：––30kWh/m230kWh/m2降到降到10kWh/m210kWh/m2••避免末端冷热不匀、冷热抵消：避免末端冷热不匀、冷热抵消：––45kWh/m245kWh/m2降到降到15kWh/m215kWh/m2••提高冷热