上海某公共建筑能耗分析及節(jié)能建議

馮 萌

國檢測試控股集團(tuán)上海有限公司

0 引言

在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的要求下，既要滿足人民對美好生活的向往帶來的用能服務(wù)需求增長，又要構(gòu)建綠色生活生產(chǎn)體系，因此，建筑領(lǐng)域節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)提升、建筑用能低碳化需加大推進(jìn)力度。建筑節(jié)能低碳發(fā)展應(yīng)著力加強(qiáng)城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃，加快發(fā)展超低能耗建筑，開展既有建筑節(jié)能改造，提升電氣化水平，推進(jìn)低碳供熱，發(fā)展裝配式建筑等方面的工作［1］。

本文對上海某公共建筑用能情況、能源賬單進(jìn)行了分析和對比，找出異常。對用能設(shè)備進(jìn)行分類，按設(shè)備數(shù)量、功率、用能時(shí)間測算用電量。對不同用能系統(tǒng)進(jìn)行能耗拆分，并根據(jù)拆分提出節(jié)能改造建議。

1 建筑基本情況

上海某公共建筑竣工于2018年，共計(jì)1棟樓，建筑面積10183 m2，其中地上6788 m2，地下3395 m2。建筑主要功能包括體育運(yùn)動(dòng)、辦公、車庫、設(shè)備用房等。建筑地下室主要為車庫、健身房及設(shè)備用房，1樓為大廳和籃球館，2樓為羽毛球館、多功能廳和休息室，3～4樓為辦公區(qū)。建筑主要功能區(qū)建筑面積見表1。

建筑周一至周五運(yùn)行時(shí)間為7:00-22:00，周末8:00-22:00，一年運(yùn)行12 個(gè)月，建筑近幾年用能人數(shù)見表2。

建筑外墻采用了保溫措施，屋頂未采用，外窗玻璃為中空玻璃，窗框?yàn)殇X合金和塑鋼。

2 近三年建筑能耗統(tǒng)計(jì)及分析

2.1 逐年建筑能耗分析

建筑主要能源消耗為電和水，電力消耗主要有空調(diào)、照明、插座、動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備和特殊用能區(qū)域設(shè)備，水消耗主要有飲用水、衛(wèi)生保潔用水。為測量該建筑正常情況下的用能量，合理評價(jià)用能水平，根據(jù)建筑能源賬單，分析了建筑近三年的能耗，并根據(jù)能源折算系數(shù)，計(jì)算出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量（電力等價(jià)折標(biāo)系數(shù)采用0.27978 kgce/kWh，電力當(dāng)量折標(biāo)系數(shù)采用0.1229 kgce/kWh）。計(jì)算結(jié)果為：2019年建筑實(shí)際用電總量為793150 kWh，折合 標(biāo) 準(zhǔn) 煤 量221.91 tce 等 價(jià) 值，97.48 tce 當(dāng) 量值，用水總量3721 m3；2020年實(shí)際用電總量661040 kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤量184.95 tce 等價(jià)值，81.24 tce當(dāng)量值，用水總量3591 m3；2021年實(shí)際用電總量942110 kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤量263.58 tce等價(jià)值，115.79 tce當(dāng)量值，用水總量6917 m3。

2019-2021綜合能源消耗量見圖1。

圖1 2019-2021年綜合能源消耗量

如圖1所示，2020年由于疫情，人流量減少，能耗相對也較少。2021年常駐工作人員及用能設(shè)備增加，整體能耗增加。

2.2 逐月能耗分析

根據(jù)能源賬單，建筑的逐月用電量、用水量見圖2、圖3。

圖2 逐月用電量

圖3 逐月用水量

從圖2可看出，建筑用電高峰主要在7、8、9、10這四個(gè)月，由夏季空調(diào)制冷所致，而逐月用水量總體相差不大，2021年用水量增加是該建筑常駐工作人員增加了約100人。

3 建筑用能設(shè)備分類

3.1 暖通空調(diào)系統(tǒng)

建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)包括中央空調(diào)和分體空調(diào)，冷熱源包括12 臺(tái)大金VRV 多聯(lián)機(jī)和2 臺(tái)約克風(fēng)冷熱泵。多聯(lián)機(jī)和風(fēng)冷熱泵均安裝于屋頂，空調(diào)系統(tǒng)一般在空調(diào)季早上8:00開啟，晚上21:30關(guān)閉。

3.2 照明系統(tǒng)

建筑照明系統(tǒng)燈具主要包括LED筒燈、LED吸頂燈和LED 照明燈，控制方式為人工控制，其中走道、電梯廳使用LED 筒燈，體育場館使用LED 吸頂燈，辦公區(qū)域使用LED 照明燈，辦公及體育場館每日照明時(shí)間約9 h。

3.3 室內(nèi)用能設(shè)備

建筑室內(nèi)用能設(shè)備主要是辦公區(qū)域用能設(shè)備，包括電腦、冰箱、微波爐、監(jiān)控屏、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、碎紙機(jī)等，健身房用能設(shè)備主要包括跑步機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)、消毒柜等。

3.4 動(dòng)力系統(tǒng)

建筑動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備主要包括生活水泵、電梯及送風(fēng)機(jī)。生活水泵共7臺(tái)，其中7.5 kW 2臺(tái)、15 kW 3臺(tái)、0.75 kW 2臺(tái)，電梯3臺(tái)，額定功率為13 kW。

3.5 特殊用能區(qū)域

建筑特殊用能區(qū)域設(shè)備主要為電子信息機(jī)房內(nèi)的設(shè)備，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、空調(diào)等，均24 h運(yùn)行。

3.6 其它用能區(qū)域

建筑其它用能區(qū)域設(shè)備有7個(gè)額定功率為30 kW的充電樁及1個(gè)額定功率為2 kW的機(jī)械停車系統(tǒng)。

4 建筑能耗拆分

通過現(xiàn)場調(diào)研和資料收集，對建筑主要耗能系統(tǒng)的能耗等價(jià)折算標(biāo)煤量進(jìn)行了拆分，得到各分項(xiàng)耗能量及用能比例（詳見表3和圖4）。

表3 建筑分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)

圖4 建筑各分項(xiàng)能耗比例示意圖

能耗拆分主要是根據(jù)2021年分項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)、設(shè)備銘牌、技術(shù)參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間計(jì)算所得，具體為：

1）暖通空調(diào)系統(tǒng)

暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗主要包括風(fēng)冷熱泵機(jī)組、空調(diào)水泵和多聯(lián)機(jī)，根據(jù)分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)計(jì)算。

2）照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)能耗主要為照明燈具，根據(jù)設(shè)備銘牌、技術(shù)參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間等計(jì)算。

3）室內(nèi)用能設(shè)備

室內(nèi)用能設(shè)備能耗主要為電腦、打印機(jī)等，根據(jù)分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)和照明燈具能耗測算值計(jì)算。

4）動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)備能耗主要為生活水泵、電梯及送風(fēng)機(jī)，根據(jù)分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)計(jì)算。

5）特殊區(qū)域

特殊區(qū)域能耗主要包括信息機(jī)房、配電房及消防控制室，根據(jù)分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)計(jì)算。

6）其它用能區(qū)域

其它用能區(qū)域能耗主要為充電樁和機(jī)械停車系統(tǒng)，根據(jù)分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)計(jì)算。

根據(jù)能源賬單可知，該建筑2021年全年總能耗為263.58 tce 等價(jià)值，通過拆分各分項(xiàng)得到的總能耗為256.05 tce 等價(jià)值，拆分總能耗與實(shí)際總能耗偏差為2.8%。

通過用能系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)拆分計(jì)算，能耗分項(xiàng)中，暖通空調(diào)能耗指標(biāo)為13.47 kgce/m2a，照明系統(tǒng)3.86 kgce/m2a，室內(nèi)設(shè)備能耗2.32 kgce/m2a，動(dòng)力系統(tǒng)9.52 kgce/m2a，特殊用能區(qū)域31.40 kgce/m2a，其它用能區(qū)域0.25 kgce/m2a（見表4）。

表4 2021年建筑分項(xiàng)能耗指標(biāo)（等價(jià)值）一覽表

5 結(jié)論

5.1 節(jié)能建議

1）空調(diào)方面

加強(qiáng)空調(diào)節(jié)能宣傳，在貼近空調(diào)處或開關(guān)位置處張貼溫度合理設(shè)定范圍（如夏季不低于26 ℃，冬季不高于20 ℃）。在走道醒目位置張貼提示小標(biāo)簽，提醒相關(guān)人員在使用空調(diào)時(shí)注意關(guān)閉門窗。建議場館工作人員下班前半小時(shí)、室內(nèi)人員長時(shí)間離開時(shí)關(guān)閉空調(diào)。

2）照明方面

在滿足室內(nèi)照度的前提下優(yōu)化照明開關(guān)方案，加強(qiáng)燈具保養(yǎng)，定期擦拭燈罩，避免因積灰降低光效。

3）用水方面

盡量選用節(jié)水型水具，如節(jié)水型水龍頭及節(jié)水型便器等。

5.2 節(jié)能改造方案

建筑目前的生活熱水由太陽能+輔助電加熱供應(yīng)，主要用于洗手間和健身房。由于周圍樓宇的遮擋，太陽能接收光照的時(shí)間大大減少，主要靠輔助電加熱提供生活熱水。為此，建議將輔助電加熱系統(tǒng)改為更為高效的空氣源熱泵系統(tǒng)。

根據(jù)固定人員數(shù)量和日均訪問人員數(shù)量，空氣源熱泵設(shè)備選型及投資概算見表5和表6。

表5 設(shè)備選型參數(shù)信息

表6 投資概算表

根據(jù)2021年建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，生活熱水系統(tǒng)全年能耗53538 kWh，扣除生活熱水泵全年能耗3000 kWh，估算體育館輔助電加熱年用電5萬kWh，電加熱效率取1，空氣源熱泵熱水機(jī)組全年熱效率取3.5，得到全年節(jié)電量35714 kWh，年節(jié)能量9.99 tce，年節(jié)省費(fèi)用2.5 萬元，靜態(tài)投資回收期6年（詳見表7）。

表7 改造后預(yù)計(jì)節(jié)能量及改造預(yù)算回收一覽表