夏熱冬暖地區辦公建筑能耗特點與節能潛力分析

文｜ 華通設計顧問工程有限公司 呂萌萌

住房和城鄉建設部科技發展促進中心 梁傳志

北京城建安裝工程有限公司 王志偉

1 引言

隨著全球氣候變化問題越來越受到重視，能源資源短缺問題的日益突出，建筑節能作為節能減排重要組成部分備受關注。據統計，我國公共建筑年耗電量約占全國城鎮總耗電量的22%，因此，公共建筑節能對于我國建筑節能工作具有重要意義，而掌握準確的建筑能耗現狀，是分析公共建筑節能潛力，制定用能標準和能耗定額的基礎。“十一五”期間，我國共完成國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗統計33000棟，完成能源審計4850棟，公示近6000棟建筑的能耗狀況，已對1500余棟建筑的能耗進行了動態監測。節能監管體系建設，有利于掌握公共建筑的能耗水平及耗能特點，挖掘建筑節能潛力，從而帶動節能運行與改造的積極性，促進節能潛力向現實節能的轉化。因此，筆者針對夏熱冬暖地區氣候特點下的61棟辦公建筑的能源審計結果進行了匯總、統計與分析，以了解夏熱冬暖地區辦公建筑能耗水平及用能特點，并為下一步節能改造提出建議。

2 樣本基本信息及能耗總體分析

2.1 基本信息

本文中樣本均位于夏熱冬暖地區，單體建筑面積從約2000m2到40000m2以上不等，包括政府辦公建筑和非政府辦公建筑兩個類型。其中，政府機關辦公建筑35棟，非政府機關辦公建筑26棟。

從建筑年代來看，1995年之前（含1995年）的建筑13棟，占樣本總量的21.31%；1995—2000年的建筑21棟，占34.43%；2000—2005年的建筑19棟，占31.15%；2005年之后的建筑8棟，占13.11%。從建筑面積來看，10000m2以下的建筑共23棟，占37.70%；10000～20000m2的建筑15棟，占24.59%；20000m2以上的建筑23棟，占37.70%。非政府辦公建筑較政府辦公建筑單體建筑面積大，政府辦公建筑面積以10000m2以下為主，而非政府辦公建筑中面積大于20000m2的比例較大。

2.2 建筑能耗總體情況

為了使能耗數據更加直觀地反映建筑用能水平，文中對建筑能耗數據進行標準化處理。建筑常規能耗是指建筑總能耗中除去特殊能耗后的能源消耗量。特殊能耗是指不屬于建筑物常規功能的用電設備的耗電量，對于辦公建筑，特殊能耗通常來自信息機房、食堂、餐廳等特殊使用功能而產生的能耗。

從審計的能源賬單可以看出，電力是辦公建筑用能系統的最主要能耗，僅有個別建筑使用柴油、天然氣等其他種類的能源，且柴油通常作為電力的備用能源，消耗量很少。經統計，單位面積常規能耗指標在50～100kWh/m2之間的建筑約占樣本數的52%，詳細建筑總能耗、單位面積常規能耗指標分布如表1所示。

3 政府辦公建筑能耗特點

3.1 建筑基本信息

在審計的61棟辦公建筑中，政府辦公建筑共35棟。從建筑年代來看，1995年之前（含1995年）的建筑占樣本數量的32.26%；1995—2000年的建筑占35.48%；2000—2005年的建筑占25.81%；2005年之后的建筑占6.45%。從建筑面積來看，5000m2以下的建筑占樣本數量的29.03%；5000～10000m2的建筑占32.26%；10000～20000m2的建筑占25.8%；20000m2以上的建筑占12.91%。從政府辦公建筑的建筑年代分布可以看出，政府辦公建筑的建設年代整體較早，2005年以后竣工的建筑僅有兩棟。從建筑面積分布可以看出，樣本中的政府辦公建筑面積整體偏小，最大建筑面積不超過40000m2，超過25000m2的建筑僅有3棟。

從建筑層數來看，6層以下的政府辦公建筑占44.12%；10層以下的建筑占61.76%；20層以上的超高層建筑僅占8.82%。由于6層以下建筑通常不設置垂直交通系統，且市政給水管網余壓容易滿足建筑內給水需求，建筑內不設置給水泵，不涉及該能耗，因此政府辦公建筑用能效率的評估以及節能潛力的挖掘更多地集中在建筑圍護結構熱工性能、照明系統及辦公設備的用能管理以及人員行為節能意識方面。

表1 建筑總能耗、單位面積常規能耗指標分布

3.2 用能系統形式

集中式全空氣系統、風機盤管加獨立新風系統和分體空調系統的形式在政府辦公建筑樣本中均有出現。其中采用集中式空調系統的建筑占樣本容量的35.29%；采用分體式空調系統的建筑占64.71%。因此，分體式空調系統是政府辦公建筑統計樣本中采用的主要空調形式，這與樣本中政府辦公建筑的建筑面積普遍較小有關。

從照明系統來看，其照明燈具在不同年代中的使用比例與61棟實施能源審計總體樣本所反映的情況基本一致，即普通熒光燈的使用率最高，占樣本容量的87.10%；白熾燈的使用比例為25.81%，使用頻率在2000年后明顯降低；細管熒光燈的使用比例為22.58%。由此分析，不同燈具形式的使用頻率與建筑年代有關。樣本中的政府辦公建筑建筑年代普遍比較早，因此節能燈具的使用頻率相對較低，而白熾燈的使用頻率相對較高。

3.3 能耗特點

經統計，政府辦公建筑單位面積常規能耗指標的均值為60.98kWh/（yr.m2）。根據辦公建筑的用能特點，結合國家機關辦公建筑及大型公共建筑能耗分項計量技術導則中的規定，將建筑能耗拆分成空調系統能耗、照明系統能耗、插座系統能耗、動力系統能耗以及特殊能耗五個分項。表2反映了政府機關辦公建筑各用能系統能耗比重的分布情況及各分項能耗標準差。

從分項能耗看，空調系統能耗比例最大。夏熱冬暖地區不設置采暖系統，空調系統能耗僅涉及制冷能耗。由于該地區全年空調季節很長，空調系統能耗比例普遍較高。政府機關辦公建筑調查樣本中，空調系統能耗平均比例為38.55%。

調查樣本中，照明系統能耗平均比例為17.17%。照明系統是所有建筑都涉及的用能系統，該系統存在相對固定的節能潛力，且改造成本和難度較低，投資回收期較短，是建筑節能改造中可行性較高的部分。同時，照明系統能耗大小也與運行策略和建筑內人員的行為節能意識有很大的關系。

辦公設備能耗是一個不容忽視的部分，體現在分項計量導則中照明插座系統的子項——插座系統中。調查樣本中，插座系統能耗平均比例為19.43%。該分項通常沒有獨立的能源計量設備，僅能通過設備臺賬的統計和運行時間的估算獲得其能耗值。少數建筑樣本插座系統有獨立能源計量設備，但存在空調末端能耗計入其中的現象。

在政府辦公建筑調查樣本中，動力系統能耗平均比例為16.21%。不同面積的樣本，其動力分項用能特點不同。大型建筑動力系統包括電梯系統、給排水系統以及動力通風系統等用電系統，該項能耗較高；10層以下的中小型辦公建筑中的動力系統往往僅包括電梯系統、熱水供應系統和衛生間排氣扇，且電梯和電熱水器開啟臺數較少，因此該項能耗比較低。

表2 政府辦公建筑能耗指標分布

4 非政府辦公建筑能耗特點

4.1 建筑基本信息

在審計的61棟辦公建筑中，非政府機關辦公建筑共26棟。從建筑年代來看，1995年之前（含1995年）的建筑僅占樣本數量的8.7%；1995—2000年的建筑占30.43%；2000—2005年的建筑占39.13%；2005年之后的建筑占21.74%。從建筑面積來看，10000m2以下的建筑僅占樣本數量的8.7%；10000～20000m2的建筑占21.74%；20000m2以上的建筑占69.57%。與政府辦公建筑相比，統計樣本中的非政府大型辦公建筑的老舊建筑較少，1995年以前建設的建筑僅有2棟。從建筑面積分布可以看出，樣本中的非政府大型辦公建筑較多，面積超過20000m2，滿足大型公共建筑定義的建筑在樣本中所占比例約70%。因此，本文分析的非政府辦公建筑用能特點將在一定程度上反映面積超過20000m2的大型公共建筑的用能特點。

從建筑層數來看，6層以下的非政府辦公建筑僅占樣本數量的7.69%；10層以下的建筑占19.23%；20層以上的超高層建筑占42.31%。可以看出，10層以上的高層建筑占非政府辦公建筑樣本容量的65.39%。由于建筑層數的增加，需設置電梯、自動扶梯等垂直交通系統，同時，當市政給水管網余壓不能滿足建筑內給水需求時，還需設置給水泵。因此，非政府辦公建筑能耗與政府辦公建筑能耗相比，動力系統能耗有很大程度的增加，這部分建筑用能效率的評估以及節能潛力的挖掘應注重動力系統的設備節能和合理管理及運行。

4.2 用能系統形式

非政府辦公建筑中，采用集中式空調系統的建筑占樣本容量的88.46%；采用分體式空調系統的建筑僅占11.54%，因此非政府辦公建筑空調系統形式以集中式空調系統為主。

統計樣本中顯示，非政府辦公建筑采用的照明燈具形式受樣本建筑建設年代的影響，與政府機關辦公建筑燈具使用情況一致，普通熒光燈是使用頻率最高的燈具類型。由于非政府辦公建筑建筑面積普遍較大，而照明系統在辦公建筑中使用率又非常高，因此，更換節能燈具獲得的節能潛力在辦公建筑中是普遍存在且效果較為可觀的。

表3 非政府辦公建筑能耗指標分布

4.3 能耗特點

統計調查樣本中非政府機關辦公建筑的能耗指標，單位面積常規能耗指標均值為95.23kWh/(yr·m2)。非政府辦公建筑中約70%的建筑為大型公共建筑，其動力系統能耗、空調系統能耗都遠高于中小型建筑，而中小型建筑是統計樣本中政府辦公建筑的主要形式。因此，非政府辦公建筑的單位面積能耗指標遠高于政府辦公建筑，其各項單位面積能耗指標更能體現大型公共建筑能耗特點。

表3反映了非政府機關辦公建筑各用能系統能耗比重的分布情況及各分項能耗的標準差。非政府機關辦公建筑調查樣本中，空調系統能耗平均比例為33.46%。該指標略低于政府機關辦公建筑的對應指標，空調系統能耗增加的幅度略低于建筑總能耗增加的幅度。照明系統能耗平均比例為10.38%，也低于政府辦公建筑的對應指標。與政府辦公建筑分項能耗相比，空調系統能耗及照明系統能耗比重的降低，正是由于非政府辦公建筑中其他用能系統能耗的大幅度增加所致。插座系統能耗平均比例為24.64%，略高于政府辦公建筑的對應指標，其原因是非政府辦公建筑服務水平和使用密度更高，建筑中的人員密度大，辦公設備使用率高。非政府辦公建筑動力系統能耗平均比例為9.93%，該項指標分布非常分散，不同建筑內動力分項用能特點各異。

5 政府辦公建筑與非政府辦公建筑特點分析與節能建議

根據夏熱冬暖地區61棟辦公建筑的能源審計數據，比較分析了政府辦公建筑和非政府辦公建筑的能耗水平和能耗特征，得出以下結論：

（1）政府辦公建筑建筑年代一般較早，其建筑規模普遍小于非政府辦公建筑，其建筑高度、建筑面積的均值均小于非政府辦公建筑。

（2）政府辦公建筑多數采用分體式空調，而非政府辦公建筑大多數采用集中式空調，空調能耗在兩類辦公建筑能耗中均為最主要的能源消耗。

（3）政府辦公建筑單位面積常規能耗低于非政府辦公建筑單位面積總能耗及常規能耗。其中，政府辦公建筑單位面積常規能耗均值約為非政府辦公建筑的64.03%。

（4）從分項能耗角度分析，由于政府辦公建筑很少存在特殊能耗，且建筑綜合服務設備少，因此，表現為空調能耗、照明能耗、動力能耗的比例都高于非政府辦公建筑，其原因主要為政府辦公建筑的綜合服務水平顯著低于非政府辦公建筑。雖然同為辦公建筑，但政府辦公建筑與非政府辦公建筑的能耗特點存在一定差異。

（5）照明節能改造是政府辦公建筑節能改造的重要內容。政府辦公建筑和非政府辦公建筑都表現出節能燈具使用不足，尤其體現在建筑年代較早的辦公建筑中。因此更換高效節能燈具是改造成本較低、實施難度較低、改造效果較好的節能改造措施。

（6）對于非政府辦公建筑，特別是大型非政府辦公建筑，其動力系統能耗通常較大，因此，提高動力系統設備效率，加強設備運行監管，提升運行管理人員素質是非政府辦公建筑節能降耗的重要措施。

基于以上分析，在我國政府辦公建筑和非政府辦公建筑的節能改造工作中，需要針對不同類型辦公建筑的用能特點，采取不同的節能措施。在保證辦公建筑室內舒適度、高效工作及綜合服務水平基礎上，合理依據能耗特點進行分析，探索適宜的、經濟的節能改造途徑是下一步的研究目標。

1 中華人民共和國住房和城鄉建設部. 關于2010年全國住房城鄉建設領域節能減排專項監督檢查建筑節能檢查情況通報，2011

2 清華大學建筑節能研究中心著. 中國建筑節能年度發展研究報告（2010）. 北京：中國建筑工業出版社，2010

3 王遠等. 大型公共建筑能耗調查分析. 建設科技，2007年第2期

4 薛志峰等. 商業建筑的空調系統能耗指標分析. 暖通空調，2005年第1期

5 彭軍芝等. 廈門市大型公共建筑能耗統計分析. 煤氣與熱力，2011年第4期