山西省大型商場(chǎng)建筑能耗特點(diǎn)分析

郭克鋒

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

山西省大型商場(chǎng)建筑能耗特點(diǎn)分析

郭克鋒

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

根據(jù)山西省大型商場(chǎng)建筑供暖及空調(diào)形式，選取典型建筑開(kāi)展了建筑能耗分析工作，依據(jù)軟件模擬與實(shí)測(cè)能耗數(shù)據(jù)分別探討了典型大型商場(chǎng)建筑能耗特點(diǎn)，解析了軟件模擬與實(shí)測(cè)能耗數(shù)據(jù)的偏差及原因，研究了大型商場(chǎng)建筑節(jié)能空間，進(jìn)一步提出了大型商場(chǎng)建筑能效提升策略。

大型商場(chǎng)建筑，能耗，節(jié)能空間，能效提升

1 概述

大型公共建筑能耗特別是大型商場(chǎng)建筑其建筑能耗是普通建筑能耗的10倍～20倍，且存在著大量的浪費(fèi)，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，其使用能耗已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)能耗;目前住建部雖已經(jīng)針對(duì)大型公共建筑能耗極高的現(xiàn)狀出臺(tái)了一系列管理制度，但在我省依然是建筑節(jié)能工作的薄弱環(huán)節(jié)之一。

2 山西省大型商場(chǎng)建筑能耗特點(diǎn)

按照公共建筑的使用功能可將其分為辦公建筑、旅館建筑、商場(chǎng)建筑、體育文化娛樂(lè)醫(yī)療等類(lèi)型，大型商場(chǎng)建筑，其建筑內(nèi)人員流動(dòng)、照明系統(tǒng)及設(shè)備布置密度不同，特別是其建筑管理運(yùn)行水平差異導(dǎo)致全年建筑消耗能源總量差距。根據(jù)大型商場(chǎng)建筑照明、設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)冷熱源差異，選擇表1所列建筑進(jìn)行能耗分析，實(shí)現(xiàn)山西省大型商場(chǎng)建筑典型類(lèi)型及供暖空調(diào)方式建筑能耗數(shù)據(jù)的比較。

表1 典型商場(chǎng)建筑選取對(duì)象表

2.1 大型商場(chǎng)建筑能耗結(jié)構(gòu)

大型商場(chǎng)建筑能耗可區(qū)分為兩類(lèi)，一是建筑物本體熱工性能及采取措施達(dá)到一定室內(nèi)舒適程度所需要的供暖空調(diào)的能耗，通風(fēng)空調(diào)能耗分三部分:冷熱源能耗、末端設(shè)備能耗和輸送系統(tǒng)設(shè)備能耗;二是建筑物功能性需求能耗系統(tǒng)，包括照明系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備及辦公設(shè)備等，如圖1所示。

圖1 大型商場(chǎng)建筑能耗結(jié)構(gòu)示意圖

依據(jù)提供的能耗報(bào)告，山西省大型商場(chǎng)建筑能耗的用能主要為電、氣、水能及熱力等，包括照明、設(shè)備、動(dòng)力、空調(diào)等多個(gè)系統(tǒng)，為便于能耗數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行能耗系數(shù)折算(如表2所示)。

表2 能耗折算系數(shù)

2.2 大型商場(chǎng)建筑能耗特點(diǎn)

商場(chǎng)類(lèi)建筑營(yíng)業(yè)時(shí)間每天長(zhǎng)達(dá)12 h以上，全年?duì)I業(yè)，多采用中央空調(diào)系統(tǒng)對(duì)商場(chǎng)溫度、濕度進(jìn)行控制，能量傳輸距離長(zhǎng)、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備多，因此此類(lèi)建筑單位面積能耗居高不下。

小店區(qū)購(gòu)物中心，總建筑面積31 714.19 m2，主要為餐飲、百貨、辦公和庫(kù)房。全部采用集中式中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)冬夏兩用，系統(tǒng)冷熱水由空調(diào)機(jī)房溴化鋰直燃機(jī)組供給。美特好濱河購(gòu)物廣場(chǎng)，總建筑面積22 800m2，主要為超市，庫(kù)房，餐飲、百貨和辦公等區(qū)域，全部采用集中式中央空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)冬夏兩用，冬季熱源為電加熱鍋爐，夏季為風(fēng)冷式冷水模塊機(jī)組。

依據(jù)山西美特好小店區(qū)購(gòu)物中心、山西美特好二號(hào)店(濱河購(gòu)物廣場(chǎng))能耗數(shù)據(jù)(見(jiàn)表3)，淺析商場(chǎng)建筑用能特點(diǎn):

1)根據(jù)建筑能耗數(shù)據(jù)，可知二號(hào)店(濱河購(gòu)物廣場(chǎng))單位建筑面積供暖能耗明顯高于小店區(qū)購(gòu)物中心，制冷能耗明顯低于后者，這是由于二者冷熱源末端調(diào)控水平導(dǎo)致，前者熱源采用電加熱鍋爐、冷源采用水冷機(jī)組，后者冷熱源采用溴化鋰直燃機(jī)組。

表3 商場(chǎng)建筑能耗數(shù)據(jù)表 kWh/(m2·年)

同時(shí)，表明合理選擇冷熱源系統(tǒng)，即使建筑功能、商場(chǎng)布置、空調(diào)系統(tǒng)及施工水平相近，冷熱源的選擇影響建筑節(jié)能效果。

2)商場(chǎng)建筑空調(diào)制冷供暖能耗隨季節(jié)波動(dòng)。建筑空調(diào)制冷能耗高于空調(diào)供暖能耗，后者高于過(guò)渡季節(jié)能耗;照明、設(shè)備等能耗基本全年穩(wěn)定(見(jiàn)圖2)。

3)大型商場(chǎng)建筑能耗中，空調(diào)系統(tǒng)能耗所占比例最大，達(dá)到40%左右，其次為照明系統(tǒng)(見(jiàn)圖3)。選取建筑屬于大型超市，其食物冷鏈設(shè)備長(zhǎng)期不間斷工作，導(dǎo)致測(cè)評(píng)建筑設(shè)備能耗高于一般商城建筑。

圖2 山西美特好小店區(qū)購(gòu)物中心、濱河購(gòu)物廣場(chǎng)能耗分布圖

圖3 濱河購(gòu)物廣場(chǎng)及小店區(qū)購(gòu)物中心各系統(tǒng)能耗比例

2.3 大型商場(chǎng)建筑軟件模擬及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)偏差分析及對(duì)策分析

大型商場(chǎng)建筑軟件模擬及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)偏差除居住建筑所描述原因外(詳見(jiàn)《山西省居住建筑能耗特點(diǎn)初步解析》)，還具有其特殊的一些原因，分析如下:

1)大型商場(chǎng)建筑供暖及空調(diào)能耗涵蓋內(nèi)容不一致。大型商場(chǎng)建筑模擬空調(diào)能耗僅包括空調(diào)水系統(tǒng)能耗，而實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為空調(diào)水系統(tǒng)及風(fēng)系統(tǒng)之和，空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)末端受建筑功能、運(yùn)行時(shí)間及個(gè)人舒適度影響必然導(dǎo)致水系統(tǒng)處于部分負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，這是兩者數(shù)據(jù)差異原因之一。

2)大型商場(chǎng)建筑全年能耗涵蓋內(nèi)容不一致。大型商場(chǎng)建筑模擬全年能耗僅包括供暖、空調(diào)機(jī)照明負(fù)荷，而實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)還包括照明系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備及辦公設(shè)備等負(fù)荷，導(dǎo)致兩者數(shù)據(jù)偏差。

3)大型商場(chǎng)建筑能耗易受人為因素影響。大型商場(chǎng)建筑空調(diào)能耗與系統(tǒng)優(yōu)化水平、運(yùn)行管理策略水平、建筑內(nèi)設(shè)備散熱、人流密度及個(gè)人舒適度緊密相關(guān);且大型商場(chǎng)建筑多采用空調(diào)系統(tǒng)功能分區(qū)設(shè)置，循環(huán)泵變流量運(yùn)行，照明自控同時(shí)通過(guò)嚴(yán)格的制度強(qiáng)化個(gè)人節(jié)能意識(shí)，導(dǎo)致空調(diào)負(fù)荷隨季節(jié)室外溫度及用戶使用習(xí)慣波動(dòng)，軟件模擬無(wú)法精確刻畫(huà)各能耗系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行細(xì)節(jié)，這是導(dǎo)致兩者數(shù)據(jù)差異的一個(gè)原因。

2.4 大型商場(chǎng)建筑能效提升策略

根據(jù)相關(guān)資料，相同體量民用建筑單位面積能耗從小到大依次為居住建筑、辦公建筑、旅館建筑、商場(chǎng)建筑，見(jiàn)表4?？芍?，大型商場(chǎng)建筑其能耗強(qiáng)度為普通建筑的7倍～20倍，節(jié)能潛力巨大。

表4 不同類(lèi)型民用建筑能耗表

大型商場(chǎng)建筑能耗復(fù)雜，建筑物空調(diào)、照明、設(shè)備、動(dòng)力能耗性質(zhì)不同，如空調(diào)系統(tǒng)能耗不但決定于運(yùn)行方式和物業(yè)管理水平，在很大程度上也與建筑使用者節(jié)能意識(shí)有關(guān)?？照{(diào)系統(tǒng)及照明系統(tǒng)能耗占公共能耗的主要部分，則公共建筑從兩者入手，提出了運(yùn)行管理的節(jié)能措施。

1)大型商場(chǎng)建筑照明系統(tǒng)節(jié)能。

a.優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，明確照明負(fù)荷，多利用自然光;

b.采用節(jié)能燈，降低高壓鈉燈、金屬鹵化物、無(wú)極燈的使用率;可能的情況下盡量采用LED光源;

c.減少非必要照明時(shí)間和照明強(qiáng)度，優(yōu)化照明控制策略。

2)大型商場(chǎng)建筑空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能。

空調(diào)系統(tǒng)能耗約占大型商場(chǎng)建筑總能耗的35%～45%，節(jié)能潛力最大。

a.優(yōu)化建筑熱工設(shè)計(jì)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱產(chǎn)生的冷熱負(fù)荷占有很大比例，嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn);

b.合理設(shè)計(jì)及優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)，例如地源熱泵機(jī)組的利用、分布式水冷模塊機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行、空調(diào)水系統(tǒng)可變頻運(yùn)行及空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)始末端可控，既可根據(jù)負(fù)荷調(diào)控新風(fēng)量又可以適應(yīng)室內(nèi)個(gè)人的需求;

c.合理的設(shè)備選型，避免過(guò)大的“安全余量”，與實(shí)際運(yùn)行需求不符，導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)期低效運(yùn)行;并可采取一定的能量回收裝置;

d.加強(qiáng)能耗監(jiān)測(cè)措施及手段。

3)運(yùn)行管理節(jié)能。

a.制定合理的運(yùn)行管理制度;

b.增強(qiáng)個(gè)人節(jié)能意識(shí);

c.提高能源管理系統(tǒng)的智能化程度。

3 結(jié)語(yǔ)

1)商場(chǎng)建筑空調(diào)制冷供暖能耗隨季節(jié)波動(dòng)。建筑空調(diào)制冷能耗高于空調(diào)供暖能耗，后者高于過(guò)渡季節(jié)能耗;照明、設(shè)備等能耗基本全年穩(wěn)定。

2)大型商場(chǎng)建筑能耗中，空調(diào)系統(tǒng)能耗所占比例最大，達(dá)到40%左右，其次為照明系統(tǒng)。

3)空調(diào)能耗三環(huán)節(jié)“冷熱源—管網(wǎng)輸配—末端”緊密相關(guān)。

4)由于樣本數(shù)量偏少，項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間短，數(shù)據(jù)的代表性可能存在一定偏差，尚須進(jìn)一步研究及總結(jié)。

Analysis on energy consum ption characteristics of Shanxi large shopping malls

Guo Kefeng

(Shanxi Construction Science Research Institute，Taiyuan 030001，China)

According to the heating and air conditioning form of Shanxi large shoppingmalls building，selected the typical architecture to make building energy efficiency analysis，based on software simulation and measured data energy consumption distribution discussed the consumption characteristics of typical large shoppingmalls building，discussed the deviation and reasons of software simulation and measured energy consumption data，researched the energy saving space of large shoppingmalls building，further proposed the energy efficiency promotion strategy of large shoppingmalls buildings.

large shoppingmalls building，energy consumption，energy saving space，energy efficiency promotion

TU201.5

A

1009-6825(2015)29-0197-03

2015-08-05

郭克鋒(1980-)，男，工程師