西安市居住建筑能耗研究

文_彭娜 張開婭 鄭岳 西安市節能技術服務中心

隨著我國建筑業的不斷發展，建筑能耗占全社會總能耗的比例不斷增大。與建筑相關的能源消耗包括建筑材料生產用能、建筑材料運輸用能、房屋建造和維修過程中的用能以及建筑使用過程中的建筑運行能耗。在建筑的整個生命周期中，其建筑材料和建造過程消耗的能源一般只占總能耗的20%左右，而大部分能源消耗將一直伴隨建筑物使用過程中發生。因此建筑的運行能耗，包括照明、采暖、空調和各類建筑物內使用電器的能耗，是建筑節能任務中最主要的關注點。本文所稱的建筑能耗均指建筑運行能耗。

目前，我國居住建筑能耗與發達國家相比雖處于較低水平，但隨著人民生活水平的提高，居民對建筑的服務水平要求也相應提高，例如生活熱水和家用電器的需求量增大，特別是近些年來一些大城市出現了一些高檔奢華住宅等，這使得我國的居住建筑能耗呈大幅度增長趨勢。因此在滿足居住建筑能耗需求合理的條件下，需對居住建筑能耗進行節能控制，抑制其能耗增長過快趨勢。居住建筑功能與公共建筑相比雖較為單一，但其能耗受居民生活方式習慣的影響較大，使得這部分能耗數據有很大的不確定性，而統計其能耗采取實際調研是一種直接、簡單、可靠的方法。

筆者所在課題組對西安市居住建筑能耗現狀進行了調研，并對西安市居住建筑能耗平均水平進行計算分析，為西安市居住建筑實施節能評審工作提供參考。

1 調研情況

自2012年10月至2013年1月期間，課題組對西安市居住小區進行了全年的能耗調研，具體調研內容包括建筑基本信息和建筑能耗信息兩部分。建筑基本信息包括建筑面積、采暖面積、空調面積、墻體材料、入住率、常住戶數、主要用能設備等；建筑能耗信息包括居住小區用電、用水、耗熱量等。

調研采取的方法主要為現場問卷調查，輔以專家咨詢、文獻查閱等方式。在調研過程中由專門人員將數據統計表（由建筑基本信息表、建筑能耗信息統計表和填表說明組成）發放給居住小區物業，并現場解釋填表說明，咨詢相關問題，獲取調研所需數據及調研照片。

本次調研選取的樣本采取了均勻分布的原則，即將西安市分為城東、城西、城南、城北、城中、高新、經開共7個區域，在每個區域內符合條件的所有樓盤中選取6%的典型樓盤構成本次調研的樣本。樣本選取過程中同時兼顧了建筑類型的因素，包含了高層、小高層、多層共三種體型的居住建筑。共調研40多座居住小區，在對所得能耗數據進行篩選后，選取了具有代表性并且信息較完整的10座樣本小區。

2 建筑基本信息

2.1 樣本小區基本信息

10座樣本小區的基本信息如表1。

表1 樣本小區基本信息

2.2 建筑圍護結構信息

根據調研數據發現，10個樣本小區的建筑結構中框架結構占多數，個別為混凝土剪力墻、磚混結構。墻體均采取了外保溫措施，保溫材料大多為聚苯乙烯泡沫塑料板，個別為擠塑板和珍珠巖。玻璃類型大多為普通玻璃，少數小區采用了Low-E玻璃。窗框材料以鋁合金塑鋼為主，基本都采用了內遮陽技術，外遮陽技術只有一個小區采用。

2.3 建筑供熱供冷形式

西安市居住建筑冬季供熱形式有市政集中供熱、小區集中供熱、家用壁掛鍋爐三種主要形式。夏季供冷形式有小區集中供冷和家用空調供冷兩種形式。10個樣本小區中，供熱季時，6個樣本小區為市政集中供熱，2個樣本小區為家用壁掛鍋爐，剩下兩個樣本小區均為小區集中供熱，分別采用的是水源熱泵機組和燃氣鍋爐供熱形式；供冷季時，只有一個小區采用水源熱泵機組供冷，其余均為家用空調自行供冷。

南北之間的差異有時候正如我在高鐵上曾遇到的一位來自蘇州的老總所說，“有時候南方人過于精明，事情只要與己無關則可以不管不問，于是就‘藏’起內心的那份本有的善良。”當然我相信這位兄臺指的是部分南方人。

3 建筑能耗情況

為方便整體數據分析，課題組根據《綜合能耗計算通則》（GB-T2589-2008）中各種能源折標準煤參考系數及耗能工質能源等價值折標煤系數將所調研數據進行了標煤折算。具體取值如表2所示。

表2中當量值為按照物理學電熱當量、熱功當量、電功電量換算的各種能源所含的實際能量。等價值為生產單位數量的二次能源或耗能工質所消耗的各種能源折算成一次能源的能量。其中電力和熱力等價值折標準煤系數計算式如下：

式中：kz——等價值折標準煤系數；

kd——當量值折標準煤系數；

hh——當年火力發電效率；

hg——當年供熱效率。

西安市居住建筑能耗整體情況如表3所示。從表3中可以看出，各個分項的能耗差異較大，這和各個小區的形式、采用了不同的用能方式有很大關系。

kgce/m2·a

表3 西安市居住建筑能耗整體情況

通過調研發現，目前西安市居住建筑的整體能耗呈現如下特點：

（1）用能情況復雜

隨著建筑行業的發展和多種建筑節能技術的引進，目前的居住建筑用能方式和用能情況呈現日趨復雜的態勢。調研過程中發現，除傳統的市政集中供暖、分體空調制冷形式外，部分居住建筑采用了新的采暖和制冷方式，如水源熱泵集中供暖供冷、壁掛鍋爐供暖和小區自建鍋爐房供暖等，并且呈現多種供熱和供冷方式相結合的趨勢。

（2）能源整體消耗量較大

統計結果發現，西安市目前居住建筑年能耗折合標準煤（當量值）年平均約為19.01kgce/m2，略高于全國城鎮住宅能耗17 kgce/m2的平均水平。

（3）冬季采暖能耗所占比例大

西安市位于我國建筑氣候區劃中的寒冷地區，冬季集中采暖時間為4個月，夏季使用空調的時間約為3個月。西安市居住建筑冬季采暖能耗是建筑各類能耗中比例最大的，其單位面積能耗高于其他各類，約占總能耗的60%。

4 采暖季能耗分析

西安市居住建筑冬季供熱分為市政集中供熱、小區集中供熱、居民自行采暖三種形式。其中小區集中供熱分為燃氣鍋爐和熱泵兩種方式。居民自行采暖有壁掛鍋爐、電采暖（電熱器、空調）和煤爐采暖等形式。根據已有調研數據，幾種采暖方式的采暖季能耗如圖1。

目前，西安市居住建筑絕大多數沒有進行分項計量，故樣本小區只給出了總耗電量。為了方便對比，筆者將1號樣本小區市政集中供熱耗熱量（GJ/m2）與其在采暖季用電量（kWh/m2）分別按等價值折標系數折合為標準煤；將2號樣本小區燃氣鍋爐集中供熱耗氣量（m3/m2）與其在采暖季用電量（kWh/m2）分別按等價值折標系數折合為標準煤；將3號樣本小區水源熱泵集中供熱采暖季總用電量（kWh/m2）按等價值折標系數折合為標準煤；進行定性分析。

圖1 采暖季能耗對比

如圖1所示，小區熱泵采暖季能耗最低，其次為小區燃氣鍋爐集中供熱，市政集中供熱能耗較大。這是因為市政集中供熱為城市大規模集中供熱方式，這種供熱方式會產生樓內、樓道和換熱站之間的冷熱不均，在設計和運行時為避免用戶出現熱量需求不足情況，往往會加大供熱量，從而造成過量供熱問題，增大了采暖能耗。因此，在采暖季，通過熱泵進行供暖的方式是一種較為節能的采暖措施。

5 供冷季能耗分析

西安市居住建筑夏季供冷方式主要是居民家用空調自行供冷，有個別小區實行熱泵集中供冷，兩種供冷方式供冷季總用電量如圖2所示。

圖2 供冷季總用電量對比

小區水源熱泵集中供冷耗電量明顯高于居民家用空調耗電量，分析其原因在于：

采用家用空調自行供冷方式，其空調的啟停可以根據自身需求在“時間”和“空間”上進行控制，這樣可以在滿足居民供冷需求下更好的節省能源。

小區水源熱泵集中供冷提供的是一種“全時間”、“全空間”的均勻舒適環境，與其他常見的夏季分體空調建筑相比，室內環境似乎更為優越。此外，小區水源熱泵還集中提供居民的部分生活熱水量，這也是其用電能耗較高原因之一。

6 總結

西安市居住建筑形式多樣，用能情況復雜，能源整體消耗量較大，建筑平均能耗略高于全國城鎮住宅能耗平均水平。

西安市冬季采暖能耗是建筑各類能耗中比例最大的一類，其單位面積能耗高于其他各類，約占總能耗的60%，應該作為我市建筑節能工作的重點。

在采暖季，通過熱泵進行供暖的方式是一種較為節能的采暖措施。在供冷季，采用家用空調自行供冷方式可以在滿足居民供冷需求下更好地節省能源。