商业建筑用电能耗及能源节约的研究

胡建军

摘要：商业建筑因其自身特点，存在着电能消耗过大的现象，因此，对商业建筑电能消耗及能源节约进行研究，具有非常重要的意义。本文实选取广州某大厦为例，从商业建筑的用电能耗特点出发，分析和对比不同月份、不同用电设备的用电数据。结合气候特点对室内外环境造成的影响，总结商业建筑的用电能耗特点。分析研究用电现状后，从建筑物实际运营管理模式出发，提出了节能设计和设备选型的节能方案，为商业建筑的用电节能工作提出科学性和实际性建议。

关键词：商业建筑;用电能耗;能源节约

我国建筑在建设过程中能源浪费比较严重，再加上近些年工程建设数量快速增加，造成建筑耗能总量居高不下。因此，国家出台政策，大力推进绿色建筑，以期达到节约能源的目的。在此情况下，各大地产开发商也积极响应国家政策，从项目建设的各个环节积极减小能耗，提高能源的使用率，尽最大可能减少建筑的能耗损失。从目前我国的发展情况来看，减少建筑工程建材的浪费，不仅是社会经济发展的需要，而且是维持大自然生态平衡的需要。然而建筑工程在建设过程中涉及的耗能类别非常多，实现建筑的节能并不是一件简单的事情。在所有耗能类别中，电能消耗所占的比例最大，由此可见降低建筑能源消耗的重要工作之一就是优化建筑电气设计。因此，对耗能较高的商业建筑用电能耗进行研究，无论对绿色建筑的发展还是对国家社会经济的发展，都具有非常重要的理论意义和现实意义。

一、商业建筑用电能耗特点分析

在我国，大型商业建筑的结构特点和能耗特点非常鲜明，单体建筑的层面积偏大，并且设计结构非常复杂，运营过程中各类用电设备也繁多。相对于其他类型的大型公共建筑，商业建筑的用电能耗非常大。本文以广州某大厦为例。

（一）系统庞大

广州某大厦建筑总面积高达近3万㎡，对于用电的需求量非常大，并且电气系统的各类系统都比较庞大。

（二）功能复杂

广州某大厦在功能上包含的种类较多，比较复杂。不仅包括写字楼办公、餐饮，还包含附属楼宇名店城商业街、健身活动中心、职工餐厅等。同时，在进行电气设计时，还需要考虑到项目中包含的各类智能监控、安防系统等。诸多的功能，使得其用电耗能较大。

（一）建筑概况

本文研究对象为广州某大厦，总建筑面积近3万m2，大厦1-3楼外墙结构采用玻璃幕墙和混凝土墙的形式。4-20层是办公写字楼，人流量较大，因此照度设计等级高，空调负荷大;1层、2是餐饮，只有在用餐时间人流量大，因此照度设计等级低，空调负荷仅在用餐时间加大;附属楼名店城商场，全年365天营业，全天营业时间为10：00-22：00，节假日期间会超过12h。广州属于海洋性亚热带季风气候，以温暖多雨、光热充足、夏季长、霜期短为特征。全年平均气温21.9为摄氏度，一年中最热的月份是7月、8月，月平均气温达28.7℃。

（二）建筑用电能耗的采集和分析

商业建筑能耗可分为两类，一是建筑物本体，维持室内热舒适程度在一定范围内，所需要的供冷空调的能耗及通风空调能耗分三部分：冷热源能耗、末端设备能耗和输送系统设备能耗;二是建筑物营业过程中的功能性需求能耗系统，包括照明插座系统、供排水系统、电梯系统、动力设备及办公设备等。能耗分项计量技术分为三步：分项计量数据的采集、数据的传输与存储、数据的统计分析。

（三）建筑典型月用电能耗的分析

根据能耗分项计量的方法，针对用电量最小月、最大月、中等月，分别选取典型季节的2月、8月份来作对比，分别对不同性质的设备用电情况进行分项统计。2月份该建筑总用电为242.44万kW·h，其中照明插座及商场用电占44%，中央空调系统停机。冬季耗电量明显较低，这是由于该建筑冬季无需供冷和供暖，所以用电量明显下降。8月份用电高达730.92万kW·h，是2月份的三倍用电量。

（四）该大型商场建筑的用电现状

本文通过对广州某大厦2019年的实际用电数据进行分析和处理，得出该大型商场目前的用电现状，表现如下：

1、中央空调系统的用电能耗随着季节的变化，表现出较大的差异，而其他用电设备系统的用电能耗相对比较稳定。

2、该大厦的用电特点是，每年的1-4月和11-12月至用电量最少，5-10月炎热的夏季用电量最多，其中6、7、8、9月用电量最大，4、11月温和的过渡季用电量中等，用电曲线图如下：

在季节变化的典型月份中最大用电量的分项设备分别是中央空调、照明插座及商场商业用电，分别占该典型月份总用电量的67%、63%。

3、在2019年中，该大厦的全年平均能耗指标是237W·h/（m2·a），与天津市的大型商场类建筑的能耗指标（平均值为211.26kW·h/（m2·a））进行对比，处于平均水平。与重庆的能耗密度平均值222.48kW·h/（m2·a）相比，处于一个水平。与北京的能耗密度平均值216kW·h/（m2·a）[8]相比，基本持平。这与当地经济状况、气候条件、人口密度、调研年份和所取样本有关，但可反映出大致情况。

三、商业建筑节能方案分析

（一）节能设计

商业建筑的电气设计在根据建筑的实际情况进行最合理供电方案的同时，还要确保人性化的节能设计，以满足现代社会的绿色建筑设计要求。这样对于运行时间上差别较大的负荷，需要对它们进行错峰设计，以便降低建筑供电系统的装机容量。对于季节有选择性的负荷，也需要进行特殊设计。中央空调的机组搭配，离心机组与螺杆机组进搭配，在夜晚以及每年的4月、11月供冷负载较小时，可以使用螺杆机组进行供冷，夏季及供冷需求量较大时使用离心机组供冷。再比如空调负荷一般在夏季使用，而冬季节不使用，就需要对空调机组单独的变压器，这样做主要是减少春秋季节变压器空载对电能的不必要损耗。对没有季节性要求的符合，比如说商业建筑内的电梯、扶梯等，这些需要进行采用永磁同步电机变频控制，以减少电能的损耗。对大面积需要照明的场所在设计过程中也要进行节能控制，比如车库、室外夜景照明、环境景观照明等，都可以采用定时开关或者亮度控制方式，节能电能使用。

（二）设备安装与选型

商业建筑进行电气设计时，对于变压器的选择也是非常重要的，在满足投入成本的前提下，最好选用节能型的干式变压器。建筑内的一般照明灯具选用节能型的荧光灯、节能筒灯等。除了这些，变电所的选址也最好是接近负荷中心，特别是距离制冷机房较近，主要是为了便于制冷机房和变电所的管理。消防控制室和监控室在设计时也盡可能地距离较近，同样是为了方便管理。

结语：本文对广州某大厦建筑进行实地调研，通过能耗分项计量的方式采集到该大型商场建筑的用电能耗数据，并对全年和典型月份的能耗数据进行分析，得出了该大型商场建筑的节能方案，从而提高了该商场的能源利用率。

参考文献：

[1]龙惟定.我国大型公共建筑能源管理的现状与前景[J].暖通空调，2017，（4）：19-23.

[2]杨璐，严永红.重庆商场类建筑能耗调查与节能设计分析[J].重庆大学学报，2015，（8）：33-36.

[3]江亿.我国建筑能耗状况及有效的节能途径[J].暖通空调，2015，35（8）：64.

[4]清华大学建筑节能研究中心，大型公建节能“新政”（之八）——大型公建用电分项计量与实时分析系统我国建筑能耗状况及有效的节能途径[J].建设科技，2017，（18）：24-27.