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。

1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。

功率为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 。

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。

图1 2004～2006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。

a）b）c）图2 2004～2006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，相应的水泵能耗也将减少53.5%左右。

③通过测量发现，有些房间的夏季空调送风温度比规定要低2～3℃，根据h-d图计算，送风温差增加一倍，送风量可减少一半左右，风系统的材料消耗和投资相应可减少40%左右，动力消耗也随之下降50%左右。

送风温差在4～8℃之间时，送风温差每增加1℃，送风量约可减少10%～15%。

[5]④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，没有自己的计量系统。

这种方式使能耗与费用不能很好的紧密联系在一起，使用户节能意识不高。

⑤由于建筑历史较长，当时围护结构尤其是外墙没有做适当的保温结构。

4结论根据我国建筑的实际情况，大型公共建筑的节能改造，对各地的节能减排都工作都具有重大意义。

既有大型公共建筑的改造要在不破坏原有的结构体系并尽量减少墙体和屋面增加的荷重；不损坏除门窗以外的室内装修、装饰；不影响建筑使用功能的前提下进行。

这给节能改造增加了一定难度，不同的建筑结构体系或不同的建筑高度以及不同位置的既有建筑的改造会有很大的差异，应该因地制宜。

笔者认为可在以下几个方面入手：1）应以改造外墙、楼梯间、门窗、屋顶等围护结构的保温隔热为重点，因为这些部位的节能改造，相对于其他改造对建筑的使用影响小，楼梯间也可以在增加保温门的前提下，提高楼梯间的热工性能。

通过对被调查建筑在冬季围护结构传热的计算分析，老楼和新楼，透过门的耗热量占总耗热量的比例分别为1.12%和2.94%，透过窗的耗热量占总耗热量的比例分别为39.50%和25.63%。

可见，门窗是建筑围护结构的重要组成部分，有1/3左右的热能是经过门窗损失掉的，且对门窗的改造更为简单易行。

经过保温改造的建筑，日后的运行费用（如采暖、空调用能量）会大大降低。

时间越久，其经济效益越明显。

最好结合甲方重新装修进行节能改造。

一些大宾馆、饭店、写字楼，每过若干年就需要进行装修，结合装修进行节能改造，可一举多得。

2）新建建筑的节能中相对成熟的技术如：外墙外保温隔热、屋顶改造、节能门窗等技术多可以经过改造，嫁接到既有建筑节能改造技术上来，尤其在新的节能材料和设备的使用方面。

3)在采暖空调系统及其运行管理方面，应合理确定需用冷热源等设备的大小，避免“大马拉小车”的现象，提高能源利用率。

同时，要优化其系统运行，实现分项计量和计量收费，建立合理的计价体系，将能源消耗与费用建立合理的关系。

4)根据具体条件，充分利用可再生能源和低品位能源。

诸如太阳能和生活热水废水的再利用等。

努力探索太阳能集热器与建筑结合。

太阳能不仅可提供生活热水，还可采用光伏电池，为建筑的照明系统提供光源。

5）政府应有政策支持，探索补贴办法和运作机制，有计划有步骤地推进节能改造。

可先从某一栋建筑或某个试点小区开始，采用多项改造技术，总结经验，然后由点到面逐步铺开。

同时要大力作好宣传工作，提高人们的建筑节能意识，增加建筑节能知识，行为节能在建筑节能中是一个重要组成部分，也能取得良好的节能效果。

总之，根据我国目前建筑的实际情况，对既有大型公共建筑进行节能改造在节能减排放方面具有很大的潜力，应该给予足够重视。

参考文献[1] 中国经济周刊[EB/OL], ，2007-10-29[2]江亿中国建筑节能年度发展研究报告2007北京：中国建筑工业出版社，2007[3] DB29-153-2005，天津市公共建筑节能设计标准[S].[4] 蔡增基龙天渝主编.流体力学泵与风机[M].北京：中国建筑工业出版社，1999[5] GB50189-2005，公共建筑节能设计标准[S].。