复合功能大型公共建筑能耗水平分析

顾佳磊

( 上海海事大学，上海 201306 )

复合功能大型公共建筑能耗水平分析

顾佳磊

( 上海海事大学，上海 201306 )

大型公共建筑用能是当前建筑节能研究的重点，同时由于公共建筑能耗构成复杂，对于其能耗的控制是节能的难点。然而不同类型建筑的能耗结构和用能特点各有不同，因此掌握不同类型公共建筑用能特点是建筑节能工作的关键。本文以长三角地区某兼具酒店及办公功能的大型公共建筑为例，对该建筑能耗构成及特点进行分析并与普通办公建筑进行对比，取得了该建筑用能结构及用能特征，为此类型公共建筑的节能分析提出了理论依据。

复合功能公共建筑；能耗结构；能耗分析

0 引言

大型公共建筑能耗主要消耗的能源种类有电、燃气、燃油以及水[1]。根据现有建筑在完整生命周期的能耗模型对大型公共建筑冷热源系统能耗进行分析，发现公共建筑在使用过程中消耗的能源以及碳排放占到建筑整个生命周期能源消耗的84%～94%[2]。该类型建筑由于其功能分区众多，能源消耗结构复杂，能耗影响因素复杂[3]。因此，该类型建筑作为节能研究的主要对象具有重要意义。掌握大型公共建筑能耗的真实水平、能耗结构是建筑节能工作开展的基础环节。本文以长三角地区某兼具办公与酒店功能的公共建筑作为调研对象，对该建筑能耗结构、用能特征进行了统计分析，并与普通办公建筑用能特点进行对比，获得了该建筑用能结构及用能特征，为该类型公共建筑的节能分析提供了理论依据。

1 建筑概况

该建筑地下三层，地上50层，整体规划占地面积12020m2，建筑面积124814m2，建筑高度230m。建筑地下P1～P3为车库及设备层，总面积23986m2；1～5F西部和6～28F为办公区域，总面积63797m2；1～5F东部和29～48F及50F为酒店，总面积37030m2；29F和49F为设备层。空调冷源位于P3F，空调热源及酒店生活热水热源位于6F。

建筑主要功能区和运行使用情况汇总于表1：

表1 建筑主要功能分区及运行情况

楼层功能区/用途面积(m2)运行情况备注P1～P3、29、49F设备层2398624h非空调区1～5F东、29～48F、50F酒店3702924h空调区1～5F西、6～28F办公63797周一～周五8：30～17：00空调区

2 建筑能耗分析

2.1 能源消耗结构分析

该建筑消耗的能源种类为电力、天然气和水。其中，电能为主要消耗能源，用于大楼空调、照明、电梯等主要用能系统。天然气主要用于大楼供暖、酒店部分生活热水制备。水的消耗主要是用于生活饮用水、淋浴、卫生间用水和厨房用水等。该建筑的各类能源消耗见表2，各种能源折算标准煤系数见表3。

依据表3中该建筑各类能源实耗值数据所示，可以发现该建筑能源消耗主要以电力和天然气为主。针对该建筑主要能源消耗为电力和天然气的特点，对建筑逐月用电量和用气量进行分析，见表4。

表2 各类能源消耗

能源/耗能工质种类年消耗量折算量(tce)占比电力(kWh)140043001721135049%天然气(m3)12524421665754896%水(t)1789881534045%

表3 各种能源折标准煤参考系数表

能源种类/耗能工质折合标煤系数电01229kgce/kWh天然气133kgce/m3水00857kgce/t

注：kgce—千克标煤；能源折合系数以GB2589-2008数据为准[4]

表4 逐月能耗数据

能源种类1月2月3月4月5月6月电力(kgce)107962731005076211278533101864441391400117239675天然气(kgce)26042863245452831775669710446086105891949189502总能耗(kgce)368391363459604529035230206325302450319526429177月均气温(℃)6806101150157021702330

能源种类7月8月9月10月11月12月电力(kgce)201568291963106317025091158105931212949313894091天然气(kgce)8933610835293283621098583421955924224213847总能耗(kgce)290904392798399525387200243940142168873538107938月均气温(℃)27402630242020201480570

图1 逐月能耗分析

结合表3、表4和图1统计结果可以分析得出以下结论：

(1)该类型建筑能源消耗结构主要以电力和天然气为主，分别占总能耗的50.49%以及48.96%；

(2)该类型建筑的用电高峰出现在6～9月；而天然气用量较高的月份为1～3月和11～12月，其余月份变化不大；总能耗的使用高峰则出现在1～2月、7～8月以及12月；此外用电量随着气温的升高有较显著的提升、而天然气用量则随着气温的降低有明显上升。其中当月平均气温突破20℃时用电量就会有明显升高，而当月平均气温低于15℃时天然气用量增加；从总能耗的变化趋势可以看出用能高峰主要在夏季与冬季且冬季总能耗高于夏季，可见冬季锅炉系统的天然气消耗是该类型建筑高能耗的主要原因之一。

2.2 电力消耗分析

根据对该建筑电力系统的调研了解到，该建筑主要用电系统由空调制冷系统、通风系统、电梯系统、生活用水系统、照明系统以及插座系统组成。通过对各项用电设备铭牌信息的统计以及运行时间调研，分别对各项系统用电能耗进行估算，估算结果见于表5。

表5 建筑主要用电系统能耗拆分

用电系统用电量(kWh)所占比重制冷系统2637821731884%通风系统131051925936%电梯系统2836202402025%生活用水系统47304000338%照明系统4617764003297%插座系统2128952621520%合计140043000010000%

依据上述计算数据可以分析得出以下结论：

(1)制冷系统以及通风系统是该类型建筑用电能耗的主要组成部分之一，两部分用电能耗占总体用电能耗的28.19%，制冷通风系统是该类建筑节能工作的重点之一；

(2)照明系统和电梯系统用电能耗分别占建筑总用电能耗的32.97%和20.25%，由于酒店部分常年二十四小时运行导致该部分用电能耗相对一般公共建筑占比有所增加；

(3)生活用水系统在该类型建筑中电力消耗相对较小，本例中所占比重为3.38%，插座系统电力消耗为15.20%，该部分能耗占总电力消耗比重中等但其总量不可忽视。

2.3 能耗水平分析

建筑能耗水平分析基于单位建筑面积综合能耗。该指标是指建筑在统计期内，单位建筑面积消耗的综合能耗(见表6)。

表6 建筑功能区域用能指标[5]

功能区域类型面积(m2)功能区域用能指标[kgce/(m2·a)]合理值先进值办公区域637974733四星级酒店区域370296448设备区域239865/

注：在先进值对标分析时地下停车区域功能面积没有先进值指标故选用合理值。

图2 复合功能建筑与普通办公建筑单位面积耗电对比

计算出该建筑对应的年合理能耗及先进能耗值。

N=A1X1+A2X2+A3X3

(1)

式中：N—建筑年能耗，kgce/a；

A1、A2、A3—分别为建筑办公区域、酒店区域、地下停车场面积；

X1、X2、X3—分别为建筑办公区域、酒店区域、设备区域合理用能指标，kgce/(m2·a)

根据公式(1)计算得出该建筑的年用能合理值及先进值分别为5488245kgce/a、4002623kgce/a。根据表3中数据可知该建筑实际能耗为3402220kgce/a，满足该类型建筑先进值标准。

3 建筑能耗对比分析

由于该建筑主要功能分区不仅有办公区域且有相当部分酒店功能区，因此本文以一栋建筑面积为42000m2的普通办公建筑同年能耗数据为依据分析该类型建筑与普通办公建筑用能特征的异同。由于两类建筑的建筑面积不同以总能耗为指标的分析方法并不适用，因此以逐月单位面积能耗(kgce/m2)为指标进行分析比较。

图3 复合功能建筑与普通办公建筑单位面积耗气对比

图4 复合功能建筑与普通办公建筑单位面积总能耗对比

3.1 单位面积用电、用气分析

两类建筑逐月单位面积耗电量变化如图2所示，由图2可知，两类建筑逐月单位面积用电量变化趋势相似且都与季节变化相关，用电高峰集中于夏季即6～9月，其他季节用电量较为平稳。此外，复合功能建筑的逐月单位面积耗电量均高于普通办公建筑。

两类建筑逐月单位面积耗气量变化如图3所示，由图3可知，两类建筑逐月单位面积用气量变化趋势相似且都与季节变化相关，用气高峰集中于冬季即12月、1～3月。此外，复合功能建筑的逐月单位面积用气量均高于普通办公建筑。由于复合功能建筑酒店部分对于生活热水的需求在过渡季节与夏季该建筑用气量较稳定，而普通办公建筑天然气只用于冬季供暖，故过渡季节与夏季一般无天然气消耗。

3.2 单位面积总能耗分析

两类建筑逐月单位面积总能耗变化如图4所示，由图4可知，两类建筑逐月单位面积总能耗变化趋势相似且都与季节变化相关，总能耗高峰主要为夏季与冬季即6～9月、12月、1～3月，且两类建筑冬季总能耗高于夏季总能耗。此外，复合功能建筑的逐月单位面积总能耗均高于普通办公建筑。

基于以上分析可知，复合功能建筑的耗电量、耗气量以及总能耗均高于普通办公建筑，两者逐月用能趋势相同且受季节变化影响较大，冬季天然气消耗是影响总能耗得主要因素。

4 结语

根据对能耗数据的整理、对比得出以下结论：

(1)兼具酒店及办公功能的复合公共建筑主要能耗为电力和天然气分别占总能耗的50.49%、48.96%；其全年用能趋势随季节变化有较大波动，电力消耗在夏季达到高峰而天然气消耗在冬季达到用能高峰；

(2)制冷通风系统、照明系统以及电梯系统是该类建筑用电的主要组成部分，分别占电力消耗的28.19%、32.97%和20.25%，是该类建筑节能工作的重点；其中由于酒店区域二十四小时运行增加了照明和电梯系统的电力消耗；

(3)经过对该建筑用能指标进行分析，发现该建筑满足大型公共建筑合理用能指标先进值，因此认为未满足合理用能指标的该类型建筑通过节能改造和运营管理的提高有较大节能潜力；

(4)与普通办公建筑相比，具复合功能的公共建筑在逐月用能变化趋势上与普通办公建筑相似但各类能耗相对较高，其中由于酒店功能对于生活热水的需求导致复合功能公共建筑在非供暖季节天然气消耗依旧处于较高状态；此外，供暖季节天然气消耗是影响两类建筑总能耗的主要因素。

[1] 李百战，张宇，丁勇，等.重庆市公共建筑能源管理现状分析[J].暖通空调，2010，(9):112-117

[2] 李祥立，任志勇，端木琳.建筑供热供冷系统生命周期能耗和碳排放案例分析[J].建筑科学，2015，(2):97-102

[3] 周伟业，彭琛，刘珊，等.酒店建筑能耗影响因素分析[J].建筑科学，2015，(10):31-37

[4] 中华人民共和国标准GB2589-2008《综合能耗计算通则》[S].北京：中国标准出版社.2008

[5] 上海市地方标准DB31/T554-2015《大型公共文化设施建筑合理用能指南》[S].上海：上海市质量技术监督局.2015

EnergyConsumptionAnalysisofCompositeFunctionalPublicBuilding

GU Jialei

( Shanghai Maritime University，Shanghai 201306 )

Nowadays，the emphasis of the building energy saving is put on large-scale public building.Meanwhile，because of its complicated energy consumption structure it is difficult to control its energy consumption.However，the energy consumption structures and energy characteristics are different from building to buildings.Therefore，it is the key point to reduce the energy consumption by grasping the energy characteristics of different buildings.This paper investigated the energy consumption data of a composite functional building with office and hotel area.The energy consumption construct was analyzed then it was compared with an office building.The energy consumption structures and energy characteristics are concluded.It is a theory basis for the energy saving research on this kind of building.

Large-scale public building；Energy consumption；Energy consumption analysis

2017-6-15

顾佳磊(1993-)，男，硕士研究生，主要研究方向：燃气冷热电三联供。E-mail：627685757@qq.com

ISSN1005-9180(2017)04-060-06

TU831文献标示码A

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.03.011