唐山市公共建筑能耗分析

孟芳園，吳 濤

（1.河北聯(lián)合大學(xué)，河北唐山063009；2.唐山市建筑節(jié)能辦公室，河北唐山063000）

唐山市公共建筑能耗分析

孟芳園1，2，吳 濤1

（1.河北聯(lián)合大學(xué)，河北唐山063009；2.唐山市建筑節(jié)能辦公室，河北唐山063000）

通過對唐山市公共建筑現(xiàn)有能耗統(tǒng)計(jì)結(jié)果及數(shù)據(jù)的分析，研究公共建筑煤、水等能源的利用狀況，客觀把握公共建筑用能現(xiàn)狀；總結(jié)公共建筑在能源使用上的結(jié)構(gòu)特征，找出影響公共建筑能耗的主要因素，提出可行的公共建筑節(jié)能管理對策和建議，提高公共建筑的節(jié)能管理水平和能源利用效率，達(dá)到節(jié)約建筑使用能耗的目標(biāo)。

唐山市；公共建筑；能耗分析

當(dāng)今世界正面臨著能源儲量逐漸減少、能源消費(fèi)需求不斷增長的突出矛盾，節(jié)約能源已成為促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑能耗與工業(yè)能耗、交通能耗同為能源消耗大戶。建筑節(jié)能將成為各種節(jié)能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，是緩解能源緊張，解決社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源供應(yīng)不足這對矛盾的最有效措施之一［1］。其中大型公共建筑能耗高、效率低、浪費(fèi)大的問題十分突出，成為建筑節(jié)能工作的一個(gè)努力方向。

唐山地區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為12℃，7月份溫度最高，平均氣溫在26℃左右，1月份最冷，平均氣溫為－5.6℃［2］。冬季采暖期為127d，采暖期室外平均溫度－2.9℃，采暖度日值為2 605℃·d。唐山既是資源生產(chǎn)大戶，又是能源消耗大戶，同樣面臨著節(jié)能減排的壓力。在新建建筑執(zhí)行節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、全面推進(jìn)既有居住建筑節(jié)能改造的同時(shí)，尋找新的節(jié)能路徑，積極推進(jìn)公共建筑節(jié)能管理十分必要。

1 唐山市公共建筑能耗統(tǒng)計(jì)

唐山市作為我國北方的采暖地區(qū)，公共建筑的能耗以電耗和供熱能耗為主，天然氣等其他能源耗量較少［3］。由于市區(qū)絕大多數(shù)公建的熱源為城市集中供熱，這些建筑中，大部分居住建筑安裝了供熱計(jì)量儀表，能夠?qū)ㄖ膳芎臄?shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)。部分公共建筑在未安裝供熱計(jì)量裝置的情況下，難以對建筑消耗的采暖能源進(jìn)行準(zhǔn)確、定量地計(jì)量。

1.1 各類型公共建筑耗電量統(tǒng)計(jì)

2011年初唐山市建筑節(jié)能辦公室對全市范圍內(nèi)397棟國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑2010年耗電情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中包括國家機(jī)關(guān)辦公建筑354棟，非國家機(jī)關(guān)辦公建筑5棟，大型商場7棟，大型賓館6棟，大型醫(yī)療建筑12棟，大型教育建筑13棟，總建筑面積為3 166 650m2，年耗電量為183 268 287kW·h，每平方米建筑面積平均耗電量為57.87kW·h，如下表所示。

表 2010年唐山市公共建筑耗電量統(tǒng)計(jì)

可以看出，在能耗統(tǒng)計(jì)的建筑中，政府辦公建筑的數(shù)量最多，百分比為89.2%，其次為大型教育、大型醫(yī)療建筑，分別占建筑總量的3.2%和3%，較少的為大型商場占1.8%、大型賓館占1.5%、非國家機(jī)關(guān)辦公建筑占1.3%。分析唐山市各種類型公共建筑的耗能水平狀況，不同類型建筑耗電水平有著明顯的差異，其中同類建筑耗電水平差異較大。

1.2 各類型建筑冬季采暖耗煤統(tǒng)計(jì)

唐山市大多數(shù)公共建筑冬季采暖能耗維持在較高的水平，從近3年核算耗煤數(shù)據(jù)看，公共建筑單位面積采暖耗煤量水平為26.5kg/（m2·a），基本上與住宅的采暖能耗相當(dāng)。通過對安裝供熱計(jì)量表建筑2010年采暖季的能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，賓館、醫(yī)院建筑的冬季采暖能耗普遍高于政府辦公建筑和大型商場建筑；商場建筑與其他三類建筑相比較，采暖能耗最低，這是由于商場建筑在冬季有大量室內(nèi)發(fā)熱，有利于保持室內(nèi)溫度，從而減少了供熱能源消耗。

1.3 各類型公共建筑用水情況

由于人員數(shù)量的不確定及耗水量不規(guī)律等因素，該項(xiàng)指標(biāo)差別較大，在20～40t/（人·年）之間。教育建筑的用水量指標(biāo)差別不大，在11～30t/（人·年）之間?；诰频杲ㄖ谑褂梅矫娴奶厥庑?，同時(shí)對人員用水指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)沒有意義，故選用標(biāo)準(zhǔn)客房年耗水量作為評價(jià)因素［4］。某一酒店的耗水指標(biāo)為595t/間，另一酒店的耗水指標(biāo)為984t/間，從數(shù)據(jù)可以看出，二者用水量之間的差別較大。

2 唐山公共建筑能耗特征及影響因素分析

對唐山市國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑的能耗進(jìn)行客觀分析，既是建筑能耗統(tǒng)計(jì)工作的延續(xù)，又是研究節(jié)能管理措施的前提。通過分析唐山市公共建筑的能源使用結(jié)構(gòu)、公共建筑單位面積耗能及特點(diǎn)，得出唐山市國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗的特征及相關(guān)影響因素。

2.1 唐山市公共建筑的能耗特征

通過分析各類公共建筑的能耗情況發(fā)現(xiàn)公共建筑能耗具有以下特征。

2.1.1 能耗種類多樣化

供熱能耗、空調(diào)能耗、照明能耗、工作設(shè)備能耗構(gòu)成了唐山市公共建筑能耗的主體，通風(fēng)、熱水、炊事能耗等占建筑能耗的比例較小。根據(jù)公共建筑功能的不同，能源消耗的重點(diǎn)各異，比如，國家機(jī)關(guān)辦公建筑的供熱、照明、辦公能耗較高，賓館建筑的供熱、制冷、炊事能耗較高［5］。

2.1.2 能源供應(yīng)多元化

隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，煤的使用比例逐漸下降，電和燃?xì)獬蔀橹饕茉?，而且一些新型能源開始使用［6］。唐山市區(qū)建筑多采用集中供熱替代燃煤鍋爐的供熱。同時(shí)，由于國家大力推廣可再生能源建筑應(yīng)用，唐山地區(qū)部分公共建筑使用地源熱泵進(jìn)行供熱、制冷。

2.1.3 能源消耗季節(jié)化

唐山市的公共建筑能源消耗具有明顯的季節(jié)性。唐山屬于北方采暖地區(qū)，呈現(xiàn)出冬季氣溫低、夏季氣溫高的特點(diǎn)，公共建筑在冬季和夏季需要進(jìn)行制冷和供暖。由于冬夏兩季供熱和空調(diào)的使用，造成建筑能耗相對較大，春秋兩季能耗相對較小。

2.2 唐山市公共建筑能耗影響因素分析

造成唐山市大型公共建筑能耗大的原因很多，主要包括建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)問題、設(shè)備選型問題、缺乏調(diào)節(jié)問題、運(yùn)行管理問題等幾個(gè)方面。

2.2.1 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能較差

公共建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能對于建筑在運(yùn)行中的耗能是一個(gè)主要因素［7］。唐山市現(xiàn)有的大多數(shù)建筑都在未執(zhí)行節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)前建成，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、空調(diào)、照明等系統(tǒng)的性能達(dá)不到節(jié)能要求，能源利用效率不高。同時(shí)建筑的窗墻面積比、外窗的選用及遮陽措施不當(dāng)也是影響建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能的主要因素。在唐山市的公共建筑中，由門窗引起的熱損失約占整個(gè)建筑熱損失的30%～50%。

2.2.2 空調(diào)設(shè)備選型不合理

公共建筑能耗較高的原因之一是設(shè)計(jì)不合理，主要表現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)選型過大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，盲目提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等，導(dǎo)致設(shè)備低效率運(yùn)行或系統(tǒng)產(chǎn)生了大量的無效耗能［8］。通過對唐山市公共建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備選用分析，部分建筑中冷機(jī)、水泵普遍選型過大，長期在低效率工況點(diǎn)運(yùn)行，造成初投資浪費(fèi)和運(yùn)行能耗增加?？照{(diào)系統(tǒng)中另一主要耗能設(shè)備冷凍水（冷卻水）循環(huán)泵的揚(yáng)程和流量也遠(yuǎn)大于實(shí)際所需，導(dǎo)致水泵長期在低效率點(diǎn)工作。

2.2.3 日常運(yùn)行管理不科學(xué)

公共建筑的運(yùn)行管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到供熱、制冷、照明等多個(gè)方面，運(yùn)行管理水平的高低將直接影響到建筑的實(shí)際能耗，但如果運(yùn)行階段缺乏科學(xué)的管理，也達(dá)不到節(jié)能效果，會產(chǎn)生“節(jié)能建筑不節(jié)能”現(xiàn)象［9］。能耗管理缺乏主動意識。唐山市許多飯店的電表、水表、燃?xì)獗?、蒸汽流量表等?jì)量儀表配備不足，管理中難以實(shí)時(shí)監(jiān)控、掌握能耗的變化規(guī)律，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題。大型公共建筑運(yùn)行管理水平普遍較低，也是造成運(yùn)行環(huán)節(jié)能耗大的原因之一。

3 唐山市公共建筑節(jié)能對策研究

3.1 改善外窗節(jié)能效果

全面提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，是實(shí)現(xiàn)公共建筑節(jié)能的最佳途徑。從公共建筑節(jié)能管理角度出發(fā)，與改造圍護(hù)結(jié)構(gòu)的其他部分相比較，對建筑外窗進(jìn)行節(jié)能改造，具有成本低、簡單易行、用時(shí)短的特點(diǎn)，是降低公共建筑能耗的有效舉措。采用熱阻大、能耗低的節(jié)能材料制造的新型節(jié)能窗、增加外墻玻璃窗遮陽設(shè)計(jì)均可大大提高熱工性能。唐山市的調(diào)查結(jié)果表明，目前有73%的機(jī)關(guān)辦公建筑采用的是傳熱系數(shù)較大的單層玻璃鋼窗或塑鋼窗，只有27%的機(jī)關(guān)辦公建筑采用的是中空玻璃或者鍍膜玻璃窗。按照經(jīng)濟(jì)適用的原則，應(yīng)逐步將現(xiàn)有的單玻塑鋼窗、單玻鋁合金窗更換為傳熱系數(shù)小的節(jié)能窗。

3.2 優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)

3.2.1 加裝供熱計(jì)量調(diào)控裝置

唐山市作為北方寒冷地區(qū)，冬季采暖期較長，單管系統(tǒng)在公共建筑中的連續(xù)供熱造成了巨大的熱浪費(fèi)，一方面許多辦公室采用開窗散熱的方法改變室內(nèi)溫度；另一方面，系統(tǒng)在夜間僅提供一個(gè)固定的值班溫度，減少建筑設(shè)備系統(tǒng)的能源消耗。對于公共建筑按供熱計(jì)量要求進(jìn)行改造，須加裝熱量表和溫度調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)計(jì)量和調(diào)節(jié)兩個(gè)功能［10］；同時(shí)通過自動調(diào)節(jié)控制各房間的溫度。唐山市現(xiàn)有公共建筑的室內(nèi)采暖系統(tǒng)多使用單管順流式系統(tǒng)，為滿足室溫的自主調(diào)控，改造系統(tǒng)宜采取垂直單管跨越式系統(tǒng)。由于原有的供暖系統(tǒng)就是上供下回單管系統(tǒng)，因此這種改造對整個(gè)系統(tǒng)的變動比較小，對住戶的影響也小。

3.2.2 加裝空調(diào)變頻調(diào)節(jié)裝置

采用科學(xué)、高效的空調(diào)系統(tǒng)、制冷機(jī)設(shè)備、系統(tǒng)平衡設(shè)備、空調(diào)負(fù)荷預(yù)測控制等，可減少系統(tǒng)能耗。例如：采用變頻控制技術(shù)，空調(diào)風(fēng)水系統(tǒng)節(jié)能率為10%～50%；采用平衡閥可節(jié)煤、節(jié)電15%左右。唐山市許多公共建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的定流量控制方式及控制裝置，這種控制方式是在設(shè)計(jì)的額定狀態(tài)下運(yùn)行，系統(tǒng)能耗始終處于設(shè)計(jì)的最大值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)際中央空調(diào)負(fù)荷平均只有設(shè)備能力的50%左右，運(yùn)行最小負(fù)荷甚至還不到設(shè)計(jì)負(fù)荷的10%，實(shí)現(xiàn)合理的運(yùn)行調(diào)節(jié)是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。

3.3 落實(shí)行為節(jié)能措施

3.3.1 提高節(jié)能意識

加強(qiáng)公共建筑節(jié)能宣傳工作，通過唐山電視臺、唐山晚報(bào)、唐山勞動日報(bào)等媒體，向業(yè)主及使用人員宣傳公共建筑節(jié)能的目的、意義以及相關(guān)的措施，實(shí)現(xiàn)人人參與行為節(jié)能。對節(jié)能運(yùn)行管理人員進(jìn)行培訓(xùn)，使他們?nèi)媸煜ず驼莆湛照{(diào)制冷、采暖供熱系統(tǒng)的節(jié)能管理知識，提高運(yùn)行節(jié)能管理技術(shù)水平，從而在實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行目標(biāo)。

3.3.2 采取節(jié)電措施

加強(qiáng)空調(diào)使用期間的溫度控制，夏季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不應(yīng)低于26℃，冬季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不應(yīng)高于20℃，切實(shí)執(zhí)行好空調(diào)溫度控制標(biāo)準(zhǔn)。并做到無人時(shí)不開空調(diào)、開空調(diào)時(shí)不開門窗，提倡每天少開1小時(shí)、每周停開1天空調(diào)。

節(jié)約照明用電。辦公照明盡量利用自然光，嚴(yán)格控制泛光照明。辦公室人走燈熄，杜絕長明燈現(xiàn)象。辦公樓走廊、衛(wèi)生間等照明燈隨用隨關(guān)。

加強(qiáng)新能源的利用，減少用電消耗。推廣洗浴與生活熱水等采用太陽能方式，尤其是學(xué)校類建筑洗浴及生活用水量大，更宜推廣太陽能熱水器，較少使用電熱水器、燃煤鍋爐等提供生活熱水。

3.3.3 做好節(jié)約用水

加強(qiáng)用水設(shè)備的日常維護(hù)管理，及時(shí)檢查更換老化的供水管路及零件，對公共建筑中水耗超標(biāo)的洗手間設(shè)施、食堂用水設(shè)施等進(jìn)行節(jié)水改造，安裝人體感應(yīng)節(jié)水裝置，比如自動感應(yīng)水龍頭、自動感應(yīng)淋浴器等；在用水區(qū)域應(yīng)設(shè)置節(jié)約用水標(biāo)識，促進(jìn)節(jié)約用水。

4 結(jié)束語

關(guān)于公共建筑節(jié)能管理的研究，搞好基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)依然是一個(gè)關(guān)鍵。唐山市作為河北省的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)市，隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)，寫字樓、商場、賓館等大型公共建筑面積逐年增多，加上既有的大型公共建筑，能源消耗量非常大。本文結(jié)合唐山實(shí)際，對公共建筑節(jié)能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)方法和分析研究，分析了公共建筑能耗現(xiàn)狀及影響因素，提出公共建筑節(jié)能管理的途徑與具體措施，通過采取節(jié)能改造或節(jié)能運(yùn)行管理措施，防止不必要的能源消耗，使公共建筑運(yùn)行系統(tǒng)朝著高效、節(jié)約的能源利用方向發(fā)展，減少不必要的能源浪費(fèi)。

［1］ 李代祥，許茹.大型公共建筑節(jié)能面臨五大機(jī)遇［N］.中國建材報(bào)，2011－11－23（4）.

［2］ 呂景武，湛文賢，陳曉妹.唐山：推進(jìn)供熱體制改革與建筑節(jié)能［J］.建設(shè)科技，2008（11）：71－73.

［3］ 朱春妃.北方采暖區(qū)既有居住建筑節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)［D］.北京：北京交通大學(xué)，2010.

［4］ 安然.大型公共建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)分析［J］.四川建材，2011（12）：13－14，20.

［5］ 饒?zhí)m，吳雅麗.我國既有大型公共建筑節(jié)能改造研究［J］.資源與人居環(huán)境，2011（6）：56－58.

［6］ 張林.建筑耗能現(xiàn)狀及建筑節(jié)能對策［J］.高等教育研究（成都），2008（2）：97－98.

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［9］ 李國輝，劉學(xué).政府辦公建筑能耗統(tǒng)計(jì)與分析［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2009（5）：30－34.

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（責(zé)任編校：白麗娟）

Analysis on Public Building Energy Consumption in Tangshan City

MENG Fang－yuan1，2，WU Tao1

（1.Hebei United University，Tangshan 063009，China；2.Tangshan City Building Energy Conservation Office，Tangshan 063000，China）

Based on the statistics results and data analysis of public buildings’energy consumption in Tangshan City，this paper studies the use of coal and water in public buildings and therefore grasps the status quo of the use of public buildings.A summary is made about the structure characteristics of energy use in public buildings so as to find out the main factors influencing public building energy consumption.In this way，feasible countermeasures of public building energy saving management and advice are put forward to save the building energy consumption.

Tangshan City；public buildings；energy consumption analysis

book=59,ebook=59

TU111.19＋5

A

1672－349X（2012）03－0065－03

2012－02－20

孟芳園（1980－），女，山西太古人，工程師，碩士研究生，主要從事節(jié)能管理研究。