北京市辦公建筑空調(diào)能耗的調(diào)查與分析6.10

1、北京市辦公建筑空調(diào)能耗的調(diào)查與分析高麗穎1全巍1秦波2安玉嬌31 .中國建筑設(shè)計研究院，100044,北京2 .北京中建建筑科學研究院有限公司，100071,北京3 .北京市煤氣熱力工程設(shè)計院有限公司，100032,北京摘要：本文基于大型公共建筑能源審計所獲得的數(shù)據(jù)為樣本，選取了其中5棟具有代表性的辦公建筑單位能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，探究辦公建筑能耗的基本狀況及特點，通過計算空調(diào)系統(tǒng)分項能耗指標，提出采取措施與建議，為政府能源管理部門及用能單位自身加強能源管理、挖掘節(jié)能潛力，實現(xiàn)辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能目標提供科學的依據(jù)。關(guān)鍵詞：辦公建筑；空調(diào)能耗；分項電耗；分析研究1辦公建筑能耗特點辦公建筑由于它

2、的使用特性，決定著與其它類型建筑有著顯著的不同，其能耗特點可以總結(jié)為以下四點：(1)空調(diào)能耗主要集中在工作日周一至周五，每天的8:00至18:00之間，工作時段與非工作時段的能耗差別明顯；(2)辦公建筑內(nèi)多設(shè)有遮陽設(shè)施，自然采光不能充分利用，照明設(shè)備及辦公設(shè)備數(shù)量多，能耗高；(3)新風負荷大，充足的新風可提高員工的辦公效率；56000平方米，采暖空131376平方米，采暖空59127平方米，采暖空調(diào)基于北京市大型公共建筑能源審計所獲取的資料及數(shù)據(jù)，整理后選取其中具有代表性的5棟辦公建筑作為樣本，對其空調(diào)系統(tǒng)能耗進行分析研究。2.1 筑|工程概況辦公-1建于2004年，位于北京市朝陽區(qū)，屬于高層

3、辦公建筑，總建筑面積約為調(diào)面積約為54428平方米，坐西朝東，地上25層，地下3層。辦公-2建于2007年，位于北京市朝陽區(qū)，屬于高層辦公類建筑，總建筑面積調(diào)面積約為116779平方米，坐南朝北，地上24層，地下3層。辦公-3建于2001年，位于北京市朝陽區(qū)，屬于高層辦公類建筑，總建筑面積面積約為40125平方米，坐西朝東，地上23層，地下3層。第一作者：高麗穎，1987年2月，碩士，100044,北京市西城區(qū)車公莊大街19號，gaoliying021112000平方米，采暖空調(diào)辦公-4建于1997年，位于北京市通州區(qū)，屬于高層辦公建筑，總建筑面積約面積約為10000平方米，坐北朝南，地上12

4、層，地下2層。辦公-5建成于2008年，位于北京市石景山區(qū)，屬于多層辦公建筑，建筑面積33952平方米，采暖空調(diào)面積約為27251平方米，坐北朝南，地上5層，地下2層。為了便于比較，將5棟建筑外圍護結(jié)構(gòu)信息整理至表2.1,主要包括建筑結(jié)構(gòu)形式、外墻材料、外窗玻璃、朝向、保溫及遮陽的基本情況。表2.1辦公建筑圍護結(jié)構(gòu)信息竣工時間建筑結(jié)構(gòu)形式外墻材料是否保溫玻璃類型后尢遮陽朝向辦公-12004混凝土剪力墻加氣混凝土砌塊、玻璃幕墻外保溫Low-e玻璃內(nèi)遮陽東辦公-22007混凝土剪力墻混凝土小型空心砌塊修孔）內(nèi)保溫鍍膜玻璃內(nèi)遮陽北辦公-32001混凝土剪力墻、加氣混凝土砌塊、玻璃幕墻內(nèi)保溫Low-e

5、玻璃內(nèi)遮陽東辦公-41997混凝土剪力墻加氣混凝土砌塊無普通玻璃無南辦公-52008混凝土剪力墻、加氣混凝土砌塊、玻璃幕墻外保溫Low-e玻璃內(nèi)遮陽南由表2.1可知，5棟辦公建筑外墻材料以加氣混凝土砌塊為主，除辦公-4之外，均設(shè)有保溫和遮陽措施。并使用低透射率的Low-e玻璃或鍍膜玻璃。從圍護結(jié)構(gòu)的基本信息中可知，由于辦公-4建筑竣工時間較早,圍護結(jié)構(gòu)所采用的節(jié)能措施尚不完備，具有很大的節(jié)能改造空間。2.2 辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)形式5棟辦公建筑的空調(diào)系統(tǒng)形式整理至表2.2,主要包括冷熱源、空調(diào)末端形式及空調(diào)運行時間。表2.2辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)形式建筑名稱冷源熱源空調(diào)末端形式空調(diào)運行時間辦公-1水冷式

6、機組、水環(huán)熱泵燃氣鍋爐、水環(huán)熱泵風機盤管加新風、水環(huán)熱泵14小時/天辦公-2蒸汽型澳化鋰吸收式機組市政熱力風機盤管加新風、分體空調(diào)12小時/天辦公-3蒸汽型澳化鋰吸收式機組市政熱力（烝汽）全仝氣、風機盤官加新風、分體空調(diào)12小時/天辦公-4直燃型澳化鋰吸收式機組直燃型澳化鋰吸收式機組風機盤管加新風8小時/天辦公-5水冷式機組市政熱力全仝氣、風機盤官加新風、分體空調(diào)10小時/天由耳2.2可看出，5棟辦公建筑的空調(diào)末端形式均以風機盤管加新風系統(tǒng)為主。風機盤管加新風系統(tǒng)屬于半集中式空調(diào)系統(tǒng)，風機盤管直接設(shè)置在空調(diào)房間內(nèi)，對室內(nèi)回風進行處理，新風通常是由新風機組集中處理后通過新風管道送入室內(nèi)，系統(tǒng)的冷

7、量和熱量由空氣和水共同承擔。風機盤管加新風系統(tǒng)之所以廣泛應用于寫字樓等辦公建筑，其優(yōu)點主要有：布置靈活，調(diào)節(jié)方便，各空調(diào)房間互不干擾，可以獨立調(diào)節(jié)室溫并可隨時根據(jù)需要開、停機，使用季節(jié)較長，各個房間之間不會互相干擾。除此之外，5棟辦公建筑中有部分建筑的大堂設(shè)有全空氣系統(tǒng)，個別小房間采用分體空調(diào)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。通過多個空調(diào)系統(tǒng)來實現(xiàn)用戶對整個辦公樓的溫濕度的需求。2.3 辦公建筑空調(diào)能耗分析建筑能耗是指建筑的使用能耗，建州|匚二|其常規(guī)能耗包括空調(diào)通風、采暖、照明、室內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)、綜合服務系統(tǒng)等，力面的能耗，構(gòu)成建筑能耗的指標體系見圖2.3-1。根據(jù)5棟辦公建筑的能耗及空調(diào)系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)，中空調(diào)通風系

8、統(tǒng)是建筑能耗的最大能耗終端，計網(wǎng)到每棟建筑的能耗及空調(diào)系統(tǒng)能耗,折合標煤后的數(shù)據(jù)見表2.3建筑能耗、水耗總量指標常規(guī)能耗特殊區(qū)域能耗急量指標水耗指標空調(diào)通風系統(tǒng)能耗指標系耗暖能采統(tǒng)照明系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)備系綜合服務系統(tǒng)能耗指標圖2.3-1建筑能耗指標體系結(jié)構(gòu)圖表2.3辦公建筑能耗統(tǒng)計建筑名稱空調(diào)面積m2建筑總能耗tce空調(diào)系統(tǒng)能耗tce建筑能耗指標kgce/m2空調(diào)能耗指標kgce/m2辦公-154428110019519.653.6辦公-21167792796748.7621.286.41辦公-340125674.75253.2410.956.31辦公-410000292.6570.4124.397

9、.04辦公-527251509.0666.4614.992.44注：1tce(tonofstandardcoalequivalent譴1噸標準煤當量電力參考折標系數(shù)為1.229tce/萬kWh;天然氣參考折標系數(shù)1.33kgce/m3麗工|由表2.3可知，辦公建筑的空調(diào)系統(tǒng)能耗指標分布在2-7kgce/m2之間，不同建筑能耗差別較大。辦公-5空調(diào)能耗指標較辦公-4有明顯的下降。初步判斷為辦公-4竣工時間較早，圍護結(jié)構(gòu)所采用的節(jié)能手段尚不完善，同時通過現(xiàn)場走訪，發(fā)現(xiàn)辦公-4存在下班后因個別人加班而運行整套空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)運行同時門窗未關(guān)閉、無人區(qū)域燈常開、電機長時間處于部分負荷下運行等現(xiàn)象，由

10、此可知這些造成了辦公-4建筑空調(diào)能耗指標偏高。而辦公-5建筑竣工時間較晚，圍護結(jié)構(gòu)采用節(jié)能措施較完善，同時設(shè)備舊損引起的能耗也較少，通過現(xiàn)場走訪發(fā)現(xiàn)，辦公-5具備較完善的能源管理制度及運行管理團隊，設(shè)置有節(jié)能辦公室,從圖2.3-2可以看出，辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑總能耗比例居于13%-38%之間。相比較之下，其中辦公-3的空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑總能耗的比例較高，約為38%,而辦公-5的空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑總能耗的比例較低，約為13%。根據(jù)走訪發(fā)現(xiàn)辦公-3使用蒸汽型澳化鋰吸收式機組作為冷源，選型偏大，夏季采用的冷凍水泵及冷卻水泵也存在選型偏大的現(xiàn)象，這是造成辦公-3的空調(diào)能耗占辦公能耗比例大的主要原

11、因。因此，在設(shè)計階段，對設(shè)備的合理選型對整個系統(tǒng)運行能耗有著重要的影響。3空調(diào)系統(tǒng)分項能耗分析3部分組成，即冷源、輸送系統(tǒng)、空調(diào)末端三部空調(diào)系統(tǒng)能耗是建筑能耗的重中之重，由于空調(diào)系統(tǒng)能耗的構(gòu)成比較復雜，因此對空調(diào)系統(tǒng)能耗的分項計量對節(jié)能研究有著重要的意義?？照{(diào)系統(tǒng)能耗主要由分，其中冷源的主要耗電源為制冷機，輸送系統(tǒng)主要耗電源為冷卻塔與水泵，空調(diào)末端的主要耗電源為風機（空調(diào)箱循環(huán)風機、新風機組風機、風機盤管循環(huán)風機）等。不同的空調(diào)系統(tǒng)形式、不同的運行管理方案，對空調(diào)系統(tǒng)能耗均有著影響?？湛隰迵?jù)統(tǒng)計的5棟建筑的空調(diào)系統(tǒng)供冷期實測數(shù)據(jù)及分項計量空調(diào)系統(tǒng)各部分能耗，分析分項能耗特點及節(jié)能潛力?？照{(diào)設(shè)備

12、中冷水機組全年總能耗的計算采用冷水機組全年制冷量與部分負荷綜合指標IPLV乘積的方法，按以下公式計算匹：E=QX1PLV式中：E冷水機組全年總能耗，KWh;Q冷水機組年制冷量，KW;冷水機組年制冷量Q用空調(diào)假象負荷乘以1.2得到IPLV冷水機組一次能部分負荷綜合值，KW/KW風機、水泵設(shè)備全年能耗E的計算采用當量滿負荷運行時間法，n統(tǒng)能耗指標室內(nèi)設(shè)備系Ml統(tǒng)能證帝標式中：E設(shè)備全年能耗，KWh;P設(shè)備額定輸入功率，KW5D5Dd5r效果率，反映因采用控制方法（如臺數(shù)控制，變頻調(diào)速控制等）而使得總能耗減小的效果；為當量滿負荷運行時間ho制冷機能耗由圖3.1制冷機能耗折合單位面積可達到1.75-5

13、.93kgce/m2不等可以看出，雖然5棟建筑使用功能一致，但是單位面積冷機能耗也會存在很大差異，其中辦公-4的冷機單位面積能耗指標為5.93kgce/m2,而能耗最低的為辦公-5,冷機單位面積能耗指標為1.75kgce,分析其差異主要來源于供冷時間長短，而制冷機的額定效率和負荷率對其能耗也有一定關(guān)系。圖3.1制冷機能耗指標冷凍水泵能耗由圖3.2看出，5棟辦公建筑的冷凍水泵單位面積能耗在0.19-0.44kgce/m2之間。分析原因是：冷凍水泵的任務是將冷機制備的冷量以水為媒介，輸配到各個空調(diào)箱、新風機組、風機盤管等末端用戶的換熱設(shè)備，所以可以定義輸配系數(shù)來衡量其效率。它與供冷時間長短密切相關(guān)

14、，與空調(diào)水系統(tǒng)形式、水泵運行策略、水泵效率、空調(diào)末端水閥控制方式等有一定關(guān)系。050.40.4030.30.20.20010.0冷凍水泵能耗指標kgce/m2)圖3.2冷凍水泵能耗指標空調(diào)風機能耗由圖3.3看出，5棟辦公建筑的空調(diào)風機單位面積能耗介于0.17-0.54kgce/m2之間。由于空調(diào)風機主要承擔三個任務，一是將冷量以風的形式輸配到房間，二是提供新風給使用者以滿足衛(wèi)生要求，三是排出建筑物內(nèi)的污染物，并送風以維持建筑物內(nèi)各個區(qū)域的風壓合理。故風機的耗電量主要由建筑面積、開啟時間和新風量大小相關(guān)。圖3.3空調(diào)風機能耗指標冷卻水泵和冷卻塔能耗由圖3.4看出，5棟冷卻系統(tǒng)的單位面積能能耗介于

15、0.25-0.58kgce/m2之間。冷卻泵能耗與供冷時間相關(guān)，同時與所需排熱量也有一定關(guān)系。除此之外，水泵效率、冷凝器阻力、冷卻水管道阻力也對冷卻泵的能耗有一定影響。但冷卻泵能耗并非一味的降低就好，因為可能導致冷卻水流量不足、溫差加大，從而使制冷機冷凝溫度升高，冷機效率下降。另外由于冷卻塔風機能耗一般較小，但它的作用是不可或缺的，它以大氣環(huán)境作為冷源，驅(qū)動空氣流過冷卻塔內(nèi)的換熱填料表面，與冷卻水進行熱質(zhì)交換，從而將冷凍機冷凝器排出的熱量全部帶走，維持冷凝溫度在合理范圍值內(nèi)。冷卻塔散熱效果直接影響冷凝溫度，而冷凝溫度升高則導致冷機COP下降，致使制冷主機能耗增加。所以，冷卻塔對冷機效率影響所造

16、成的能耗遠遠大于其自身風機能耗。3.4冷卻水泵及冷卻塔能耗指標4.辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力分析通過以上對空調(diào)系統(tǒng)的分項能耗統(tǒng)計與分析，可以看出辦公建筑存在很大的節(jié)能空間，可以從以下幾方面咕I中取措施實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。合理的系統(tǒng)設(shè)計大部分辦公樓采用風盤加新風系統(tǒng)，有些空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計不合理，部分空調(diào)設(shè)備使用時間較長，能效較低，增加了建筑能耗?？照{(diào)系統(tǒng)能耗在建筑能耗中所占比例很大，所以，采用高能效的空調(diào)設(shè)備，根據(jù)季節(jié)和室外溫度變化采取不同的節(jié)能運行模式，加強空調(diào)系統(tǒng)維護，保證系統(tǒng)處于最佳運行狀態(tài)；過渡季節(jié)全新風運行、冬夏季可以合理控制新風量，以降低新風系統(tǒng)運行能耗；優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的分區(qū)設(shè)計，在提高空調(diào)

17、系統(tǒng)的控制水平的同時滿足辦公人員舒適性要求。加強能源監(jiān)測措施及手段空調(diào)系統(tǒng)能耗由于設(shè)計、計量、控制、運行管理等方面的原因，不同程度的存在能效低下的問題。集中式空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的實現(xiàn)是基于計量數(shù)據(jù)的全面性、準確性和系統(tǒng)性，大部分中央空調(diào)系統(tǒng)的計量網(wǎng)絡(luò)并不完善，已成為準確對系統(tǒng)運行能耗進行評價、分析及診斷的主要障礙。可以通過在物業(yè)中構(gòu)建能效監(jiān)管平臺，實現(xiàn)對集中式空調(diào)系統(tǒng)準確的能耗運行數(shù)據(jù)采集及診斷分析工作，從而能及時的調(diào)整與指導其空調(diào)系統(tǒng)的高效運行。運行管理節(jié)能從大部分辦公建筑的管理較為松散，未成立專門的能源管理部門，管理機制不完善。為了提高運行管理水平，物業(yè)需設(shè)置專門的能源管理崗位，實行能源管理

18、崗位責任制，根據(jù)建筑的使用情況制定相應的能耗指標，建立、健全節(jié)能管理規(guī)章制度，開展節(jié)能宣傳教育和崗位培訓，增強工作人員的節(jié)能意識，培養(yǎng)節(jié)能習慣，提高節(jié)能管理水平，完善建筑的能源消耗計量制度，區(qū)分用能種類、用能系統(tǒng)實習？能源消耗分戶、分類、分項計量，并對能源消耗狀況那口執(zhí)行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)、糾正浪費能源的現(xiàn)象。5小結(jié)本文以5棟辦公建筑為樣本對空調(diào)系統(tǒng)分項能耗進行了統(tǒng)計與分析，總結(jié)得出的以下結(jié)論，為叵匚辦公建筑節(jié)能潛萬一|可為政府能源管理部門及用能單位自身加強能源管理、挖掘節(jié)能潛力、編制節(jié)能規(guī)劃及節(jié)能目標可提供科學的依據(jù)。(1)通過對5棟辦公建筑空調(diào)系統(tǒng)的分項能耗指標進行計算，得到制冷機單位面積最低能耗為1.75k