上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫的初步建立與應用

1、上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫的初步建立與應用陳晨潘毅群黃治鐘樓振飛摘要： 分析 了上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫的作用和意義，介紹了其主要 內(nèi)容 ，初步建立起了上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫， 并收集了 95 幢商用建筑的數(shù)據(jù)。 由這些數(shù)據(jù)整理出了上海市商用建筑的基本信息、空調(diào)系統(tǒng)信息和建筑能耗數(shù)據(jù)等統(tǒng)計結(jié)果，并在此基礎(chǔ)上分析得到了一些有關(guān)上海市商用建筑能耗的 規(guī)律 和結(jié)論，并討論了上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫的下一步工作方向。 關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)庫 建筑能耗 商用建筑0 引言隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，社會能源消耗也在不斷增長，由此也造成了環(huán)境的惡化。在社會總能耗中，建筑能耗占到了很大的比重。建筑能耗，簡單地說一般

2、指建筑物在使用過程中的能源消耗量，主要包括供暖、通風、供冷、照明、設(shè)備和供熱水等的能耗。上海市的建筑能耗已占社會總能耗的將近20 ，并且有逐年上升的趨勢，建筑節(jié)能已成為我國節(jié)能工作的重要部分。但長期以來，我國的能源統(tǒng)計一直是以 工業(yè) 和 交通 為主，終端能耗按一、二、三產(chǎn)業(yè)和生活分類以及能源種類等方面進行統(tǒng)計，建筑能耗只是其中的一個消費環(huán)節(jié)，分割匯雜在能源消耗的各個領(lǐng)域，沒有形成獨立的統(tǒng)計對象，這就無法給建筑節(jié)能工作的順利開展提供詳實、可靠的數(shù)據(jù)資源。因此我們以上海市的商用建筑為試點，進行了大量的數(shù)據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計工作，著手建立上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫。 1 商用建筑信息數(shù)據(jù)庫的作用和意義 通過建

3、立上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫， 我們可以較為全面、準確地了解上海市商用建筑的基本狀況和能耗情況，積累建筑能耗的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)可以制定明確的節(jié)能目標；可以提出節(jié)能的相當值和絕對值，為具體的節(jié)能措施提供 參考 標準；可以了解本地的建筑能耗特點，分析地域、氣候、生活習慣、建筑形式等因素對建筑能耗的影響 ，有針對性地進行建筑節(jié)能技術(shù)的研究 ；還可以為政府調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、制定相關(guān)能源政策提供有力的數(shù)據(jù)支持，為其他城市的建筑能耗統(tǒng)計工作提供參考。2 上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容由于 目前 上海市還沒有一個全面的建筑能耗的統(tǒng)計調(diào)查可供借鑒，因此我們先以商用建筑為試點建立起商用建筑信息數(shù)據(jù)庫，在取得

4、了研究成果之后再推廣到其他類型的建筑。這里的“ 商用建筑 ”是指純辦公建筑和包含一部分餐飲、娛樂、商場等功能的綜合性建筑，這類建筑在上海的數(shù)量比較多，也是比較典型的公共建筑，而且其建筑運行規(guī)律相對比較簡單，因此我們首先建立了上海市商用建筑的信息數(shù)據(jù)庫。我們建立的上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫包括建筑信息和能耗數(shù)據(jù)兩部分。建筑信息主要包括基本信息、空調(diào)系統(tǒng)信息和建筑使用情況。其中，基本信息包括竣工年份、建筑面積、層高、圍護結(jié)構(gòu)、玻璃材料、建筑功能分區(qū)等信息；空調(diào)系統(tǒng)信息包括空調(diào)冷熱源、空調(diào)系統(tǒng)形式、新風系統(tǒng)、冷卻塔容量等信息；建筑使用情況包括空調(diào)運行時間、建筑使用時間等信息。能耗數(shù)據(jù)部分則包括了該建筑

5、近幾年全年各月的用電、用氣、用油等能源的使用情況。我們所要建立的數(shù)據(jù)庫是基于互聯(lián)網(wǎng)的實時在線數(shù)據(jù)庫，主要面向上海市的各商用建筑，這些建筑的業(yè)主或物業(yè)管理部門只要通過互聯(lián)網(wǎng)登錄到數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站就可以使用數(shù)據(jù)庫的強大功能。由于目前數(shù)據(jù)庫還處于調(diào)試階段，我們還未將數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站向用戶推廣，而是以問卷調(diào)查的形式收集數(shù)據(jù)。從 2005 年 5 月至 2005 年 7 月我們共收集了 95 幢商用建筑的信息。這些信息構(gòu)成了本數(shù)據(jù)庫的基本數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的分析和研究，我們可以獲得這些建筑的運行使用情況和能耗特點，進一步找出影響建筑能耗的主要因素，以改進和完善數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容和功能。3 上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫的分析

6、與研究雖然目前數(shù)據(jù)庫中只有95 幢建筑，相比上海市的幾千幢高層建筑比例很小，但是由于選擇的這些建筑是隨機抽取的，涵蓋了全市各個城區(qū)、各種樣式的商用建筑，因此具有一定的典型性，在此基礎(chǔ)上進行的分析和研究是有一定的意義。3.1商用建筑基本信息統(tǒng)計與分析在這95 幢建筑中， 純辦公建筑有20 家，其余商用建筑都包含商場、餐飲、銀行等設(shè)施。這些建筑最早的建成于1986年，最新的竣工于 2004 年 7 月，有 56幢建成于 1996至 2000年間，占總數(shù)的 58.9 。建筑面積從10000 m 2到 247000 m 2不等，平均為 71000 m 2 。建筑高度從 34米到 286米不等，最低 8

7、 層，最高 66 層。圖 1 商用建筑總建筑面積分布情況這些商用建筑的圍護結(jié)構(gòu)基本都是鋼筋混凝土的框架式結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)建筑1 座，多孔磚建筑2 座。絕大多數(shù)商用建筑都采用了玻璃幕墻的外立面，其中采用單層玻璃的有38 座，采用雙層中空玻璃的有29 座，另外在這些建筑里有36 座大樓對玻璃幕墻進行了鍍膜、隔熱等處理。 3.2 商用建筑空調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)計與分析空調(diào)冷熱源系統(tǒng) 95 幢商用建筑的空調(diào)冷熱源形式統(tǒng)計如下： 表1 空調(diào)冷源形式匯總能源形式空調(diào)冷源形式建筑數(shù)量比例（）電空氣源熱泵離心式制冷機螺桿式制冷機活塞式制冷機多 種 形式的組合1731113017.932.61.11.131.6氣直燃型溴化鋰吸

8、收式機組44.2油 燃油型溴化鋰吸收式機組1 1.1熱網(wǎng)熱網(wǎng)驅(qū)動溴化鋰吸收式機組11.1復合能源電、氣、油、熱網(wǎng)、煤等能源的綜合利用55.3表 2 空調(diào)熱源形式匯總能源形式空調(diào)熱源形式建筑數(shù)量比例（）電空氣源熱泵電加熱電鍋爐18613氣 直燃型溴化鋰吸收式機組燃氣鍋爐315油燃油型溴化鋰吸收式機組燃油鍋爐322 3.223.2煤燃煤鍋爐1 1.1熱網(wǎng) 熱網(wǎng)驅(qū)動溴化鋰吸收式機組熱網(wǎng)直接供熱111.11.1復合能源 電、氣、油等能源的綜合利用33.2從以上表格可以看出，上海市商用建筑空調(diào)冷源以電驅(qū)動式制冷機組 ( 包括離心式、螺桿式、活塞式和空氣源熱泵) 為主，占84.3 ，其中空氣源熱泵占總建筑

9、數(shù)量的17.9 。另外，吸收式機組 （包括各種熱源方式）占 6.4 。商用建筑的空調(diào)熱源則以燃油鍋爐為最多，占23.2 ，其次為空氣源熱泵，占18.9 ，燃氣鍋爐占15.8 ，吸收式機組占7.5 。此外，電鍋爐和電加熱分別占13.7 和 6.3 。電制冷還是上海市商用建筑夏季最主要的供冷方式，離心式制冷機因其效率高、性能穩(wěn)定得到了廣泛應用，空氣源熱泵機組占地面積小、安裝維護簡便也有相當?shù)膽茫强諝庠礋岜脵C組制冷能效比低，特別是在夏季高溫季節(jié)有加劇用電高峰的缺點。冬季熱源仍然是以鍋爐為主，空氣源熱泵機組可冬、夏兩用，吸收式機組的應用取決于建筑的熱源形式。另外值得一提的是，在所調(diào)查的商用建筑里

10、，有 5.3 的建筑空調(diào)冷源采用了復合能源， 3.2 的建筑空調(diào)熱源采用了復合能源，這些建筑采取了離心式、熱泵、吸收式、蒸汽鍋爐等的組合機組方式。從建筑總的能源使用來看，有 54 的商用建筑使用了多種能源。這種靈活的能源使用方式可以使建筑物不受單一的能源限制、充分利用各種能源政策和新技術(shù)、從容應對負荷變化和突發(fā)事件、降低運營成本等，是值得大力宣傳和推廣的?？照{(diào)裝機容量我們還從數(shù)據(jù)庫里得到了商用建筑的單位面積空調(diào)平均裝機冷量為119.97W/m2 ，比文獻1中 1997 年的調(diào)查結(jié)果降低了 5.5% ，這是節(jié)能思想在空調(diào)設(shè)計中的一個直接體現(xiàn)?？照{(diào)系統(tǒng)形式空調(diào)系統(tǒng)形式是影響 室內(nèi)舒適度和空調(diào)運行能

11、耗的重要因素， 我們統(tǒng)計和整理了 95 幢商用建筑所采用的各種空調(diào)系統(tǒng)形式：表3 商用建筑空調(diào)系統(tǒng)形式匯總空調(diào)系統(tǒng)形式建筑數(shù)量比例（）風機盤管新風系統(tǒng)31 32.6定風量全空氣系統(tǒng)55.3變風量全空氣系統(tǒng)22.1風機盤管定風量系統(tǒng)17 17.9風機盤管變風量系統(tǒng)3031.6定風量變風量系統(tǒng)22.1其他系統(tǒng)形式88.4從表 3 可以看出， 風機盤管系統(tǒng)是上海市商用建筑采用最多的空調(diào)形式，這種系統(tǒng)的設(shè)計安裝方便靈活、便于單獨控制，特別適合于辦公場合，但是也存在著室內(nèi)溫、濕度控制精度不高、新風的引入不方便、工作區(qū)域小和易發(fā)生“ 水患 ” 等缺點，這在許多實際工程中都有典型的案例，因此應慎重選擇、 科

12、學 使用風機盤管系統(tǒng)。隨著對 VAV 系統(tǒng)的深入 研究 ，變風量全空氣系統(tǒng)在實際建筑中的 應用 也越來越多。但是這種控制精度高、動態(tài)追蹤負荷、運行能耗低的空調(diào)系統(tǒng)要想充分發(fā)揮其優(yōu)點，需要設(shè)計人員準確把握空調(diào)負荷特性、合理配置系統(tǒng)設(shè)備，需要物業(yè)管理人員具備一定的專業(yè)知識， 科學地運行與維護。樓宇自控系統(tǒng)上海市作為 中國 最大的國際化大都市，其建筑水準也是第一流的，有許多的高檔智能建筑。在我們的數(shù)據(jù)庫中，裝有樓宇自控系統(tǒng)的商用建筑有58 座，占總數(shù)的 61.1 ，這個比例還是很高的。但是，我們也不得不面對這樣一個現(xiàn)實：大多數(shù)商用建筑的樓宇自控系統(tǒng)都存在著這樣或那樣的故障，不能充分發(fā)揮其功能；許多系

13、統(tǒng)的軟、硬件都比較落后，功能不完善；很多樓宇自控系統(tǒng)的功能已被手動操作所代替。這個 問題 應引起各方面專業(yè)人士的高度重視，必須讓樓宇自控系統(tǒng)擺脫目前 如同 “ 雞肋 ” 一般的尷尬處境，使這些商用建筑真正成為 “ 智能化大樓 ” 。3.3商用建筑能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計與 分析我們的數(shù)據(jù)庫要求每幢建筑提供近幾年全年各月的各種能源的使用情況，目前階段我們只收集了這95幢商用建筑 2004 年全年的能耗數(shù)據(jù)。圖2 為這些商用建筑的單位面積年能耗值的分布情況。這里的單位面積年能耗值是將全年各種能源的總能耗換算成kWh的單位（按 860kcal等于 1kWh換算），再除以總的建筑面積得到的。由圖2各數(shù)據(jù)點的分布我

14、們可以看出，這些建筑的單位面積年能耗值主要集中在100 200kWh/m2 ·y之間 ,最高值為562.9kWh/m2·y，最低值為66.3kWh/m2·y，相差 8.49 倍。由于建筑功能、系統(tǒng)運行方式的不同，有些建筑的單位面積能耗值比較高，如圖高的兩座建筑均包含一部分賓館客房。2 中能耗值最圖 2 商用建筑單位面積年能耗通過對這些數(shù)據(jù)的整理分析，我們得出了商用建筑的年平均能耗為173.6kWh/m2·y， 比 文 獻 1 中 的 調(diào) 查 結(jié) 果 （ 148.3kWh/m2·y）增加了 17.1 ，這反

15、映出了上海市近幾年經(jīng)濟的高速發(fā)展和建筑能耗的快速增長，也再次向我們的建筑節(jié)能工作提出了挑戰(zhàn)。圖3 所示為數(shù)據(jù)庫中某一典型商用建筑全年各月用能情況。 該建筑為純辦公建筑， 建筑面積 80000m2VAV式，其空調(diào)冷源為電驅(qū)動離心制冷機，空調(diào)熱源為燃氣鍋爐。從該建筑各月的能耗情況可以看出，在 7、8 月份由于氣溫升高，空調(diào)冷負荷達到最大而出現(xiàn)用電高峰；在1 月份由于氣溫最低，所以天然氣的用量達到最大；而在510 月份鍋爐只向大樓供應生活熱水，天然氣的用量比較穩(wěn)定。該建筑單位面積全年能耗為156.04 kWh/m 2 ·y，低于數(shù)據(jù)庫中的平均值，但冬、夏季的用能峰值比較高，應積極探

16、尋降低峰值負荷的節(jié)能措施。圖 3 某商用建筑全年能耗情況同時，我們在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)大約有 11 幢建筑無法準確提供各月詳細的能源帳單，僅有全年總的能源費用。并且我們還了解到，大多數(shù)的商用建筑都沒有按用途對能源進行分項計量，而且物業(yè)管理部門也沒有對各月的能源使用情況進行科學、有效地分析。這些問題的存在使得物業(yè)管理部門只能被動地進行能源管理，甚至沒有能源管理。沒有能源數(shù)據(jù)的分析和比較就無法找到大樓的用能規(guī)律，也無法發(fā)現(xiàn)能耗過大的原因甚至出現(xiàn)問題的系統(tǒng)設(shè)備，建筑節(jié)能更是無從談起。因此我們建議商用建筑的物業(yè)管理部門重視能源數(shù)據(jù)的采集和分析工作，建立起規(guī)范的能源管理制度，切實有效地推進建筑節(jié)能工作的開展

17、。 4 結(jié)論上海市商用建筑信息數(shù)據(jù)庫的建立為我們積累建筑信息的基本數(shù)據(jù)、了解本地建筑概況和能耗特點、制定能源政策、開展建筑節(jié)能工作等提供了一個可靠的數(shù)據(jù)平臺。當然，我們的研究還處于起步階段，數(shù)據(jù)庫中的樣本數(shù)量還不多，樣本的信息量還不夠豐富，數(shù)據(jù)庫的功能也沒有完善。 我們下一步的研究工作將針對目前的不足，豐富和完善商用建筑信息數(shù)據(jù)庫的 內(nèi)容 和功能，并利用統(tǒng)計分析以及數(shù)據(jù)挖掘等先進的數(shù)據(jù)處理手段，進一步尋找影響商用建筑能耗的因素和規(guī)律，開發(fā)建筑能耗的預測模型。最終使用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)進入我們的數(shù)據(jù)庫，只要輸入基本的建筑信息就可以得到建筑能耗的預測值。參考文獻1龍惟定，潘毅群，范存養(yǎng)等.上海公共建

18、筑能耗現(xiàn)狀及節(jié)能潛力分析J. 暖通空調(diào)，1998，28（ 6）2許雷,范存養(yǎng),龍惟定.上海高層建筑空調(diào)冷熱源裝置與能耗調(diào)查.制冷技術(shù).1998，13曹叔維，初春玲.建筑能耗的綜合性指標.節(jié)能 .1999 ，124梁珍，趙加寧，路軍.公共建筑能耗主要影響因素的分析 .低溫建筑技術(shù) .2001 ， 3（ 85 ） 出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付