西安地區某高層寫字樓建筑能耗調查及節能潛力思考

張永禛

（西安曲江新區管理委員會住房和城鄉建設局，陜西 西安 710061）

1 建筑概況

1.1 建筑基本信息

該寫字樓位于陜西西安，總建筑面積33529 m2，地上29 層，地下2 層，建筑總高度為99 m，標準層高3.3 m。采暖空調面積為25146.75 m2。該樓于2014年投入使用，1～3 層為大廳，4～29 層為綜合辦公，使用人數約為1500 人。

1.2 圍護結構信息

該寫字樓為框架剪力墻結構，屋面保溫為擠塑板，外墻主體為鋼筋混凝土，外墻保溫為聚苯乙烯保溫板。外窗選用鋁合金雙層中空玻璃，室內設計內遮陽。寫字樓共設置4 部電梯，冬季采用市政供熱，夏季制冷采用一拖多多聯機組、分體空調。該寫字樓主要用能系統包括供暖系統、照明系統、變配電系統、數據機房、電梯系統、給水系統、辦公用能系統等。

2 建筑能耗分析

2.1 建筑總能耗

該寫字樓全年耗電1510961 kW·h，耗熱12076.06 GJ，耗水43469 m3，詳見表1。

表1 全年耗能指標統計計算表

2.2 能源種類構成及占比分析

該建筑的能耗占比如圖1 所示。

圖1 能耗占比圖

2.3 逐月電耗分析

該寫字樓電力消耗主要包括供暖照明用電、空調用電、變配電系統等。

圖2所示為該寫字樓的逐月耗電量。分析比較可以得出，全年的電耗峰值集中在6月—8月，主要由于西安6月份開始氣溫升高，空調使用時間增加，使得該時間段空調電耗顯著提高。過渡季節空調使用強度降低，耗電量明顯減少，全年電耗谷值出現在5月，次谷值出現在10月。對比兩個過渡季，春季過渡期電耗低于秋季過渡期電耗。

圖2 逐月耗電量柱狀圖（單位：kW·h）

2.4 逐月水消耗量分析

從圖3 可以看出，該建筑的用水量呈現不規則變化，這主要受辦公人數影響。這意味著隨著辦公室的員工數量增加或減少，建筑的用水量也會相應地增加或減少，當辦公人數增多時，用水量會相應增加。

圖3 2017年逐月水能源消耗圖

2.5 建筑能耗指標及對標分析

建筑能耗指標計算。根據該建筑2017年的能源和水資源消耗情況，可以計算出單位建筑面積的綜合能耗、電耗和水耗。具體結果詳見表2。

表2 某建筑2017年能耗指標計算表

建筑能耗指標對比分析。①與歷史最優指標相比。在進行能源數據對比時，歷史能耗數據是一項非常重要的信息來源。通過分析過去幾年的能耗數據，可以了解建筑物能耗的趨勢，以及可能存在的問題。但是，該建筑的2015年—2016年的能耗數據不可用，這給本次對比分析帶來了一些限制。②與標準指標相比。根據《民用建筑能耗標準》（GB/T 51161-2016），該建筑的單位建筑面積電耗為45.06 kW·h/m2，放在嚴寒和寒冷地區的 B 類商業辦公室建筑非供暖能耗指標約束值為80 kW·h/（m2·a），引導值為60 kW·h/（m2·a）。與標準相比，該建筑的單位建筑面積電耗表現出了較高的能效水平。這是一個積極的結果，但仍有進一步提升的空間。

3 建筑室內環境檢測及主要用能系統分析

3.1 供暖系統

①系統概況。建筑的供暖熱源來自市政熱力系統，并與A座共用一個位于地下2層的換熱站進行熱交換。換熱站內設有高區和低區兩套系統，分別為該建筑高層和低層提供供暖。且換熱站內的換熱系統正在進行改造，從汽——水換熱方式轉變為水——水換熱系統。高區換熱機組由1 臺THermowave 板式換熱器、2臺45 kW 循環泵和2 臺7.5 kW 補水泵組成；低區換熱機組由1 臺THermowave 板式換熱器、2 臺45 kW 循環泵和2 臺4 kW 補水泵組成。②運行分析。物業管理有限公司負責該建筑公共區域的用能系統的運行、管理和維護工作。其確立了相應的運營管理制度，并進行記錄、巡查和抄表等工作。該建筑末端使用的運行控制，是由各個寫字樓用戶根據自身需求通過地暖控制閥進行調節的。物業公司的責任僅限于供應暖氣和公共區域供暖的控制。③能耗分析。根據新改造的換熱站輸送水泵功率工頻運行計算，預計年耗電量為26×104kW·h，單位建筑面積供暖系統管網水泵耗電指標為1.72 kW·h/（m2·a），略高于《民用建筑能耗標準》（GB/T 51161-2016）規定的約束值1.7 kW·h/（m2·a）。

3.2 空調系統

①系統概況。該建筑并沒有中央空調系統，而是采用了多聯機組或者分體空調設備，來滿足每個單元的冷負荷需求。大部分單元選擇了多聯機組作為供冷設備，其中室外機的型號為5P。而室內機的種類包括壁掛式、吸頂式、暗藏式和落地柜式等不同類型。這些供冷設備主要用于為每個單元的大開間和獨立辦公室等區域提供制冷服務。大開間通常需要較大的制冷能力，因此使用多聯機組來滿足其需求是一種理想的選擇。而獨立辦公室由于面積較小，少數業主選擇了1.5P 的一拖一分體空調機組來滿足其制冷需求。②運行分析。該建筑由于缺乏中央空調系統的支持，各業主單位紛紛選擇了安裝分戶空調系統，來滿足自己的空調需求。這意味著每個單位都需要自行負責空調系統的運行、維護和管理工作。為了確保室內溫度的適宜和舒適，每個單位都必須根據實際情況，來判斷并控制空調設備的啟停運行。該建筑中每個業主單位都擁有自己的分戶空調系統，這意味著每個終端用戶，都有權利自行控制空調的啟停運行。③能耗分析。根據西安建筑能耗監管平臺的數據，該建筑的空調系統耗電量為60×104kW·h，占建筑總用電量的26%左右。這個數字顯示了該建筑空調系統在整體能源消耗中的重要性。同時，單位面積的空調制冷能耗為25 kW·h/（m2·a），這說明該建筑的空調系統的效率處于中等水平。

3.3 照明系統

①系統概況。根據現場調研結果顯示，電梯間的照明采用了0.6 m 的3 管格柵燈。每個電梯間安裝有3 套格柵燈，但每套格柵燈只安裝了1 只功率為10 W 的LED 燈管。因此，每個電梯間的照明總功率為30 W。電梯轎廂內的照明燈具則是2 只功率為14 W的U 型熒光燈。一層大廳使用5 W 的LED 筒燈進行照明。至于租售中心大廳和辦公室，則分別采用了5 W 的LED 筒燈和0.6 m 的格柵燈。其光源分別為10 W 的LED 直管燈和16 W 的LED 光源。而車庫則采用了1.2 m 的直管燈，光源功率為16 W 的LED 光源。②運行分析。公共區域的照明系統由物業公司負責集中管理和維護。這些區域包括電梯間和車庫，其照明系統在24 h 內持續開啟。一樓大廳的燈具通常白天不開啟，而是依賴自然光進行照明。租售中心辦公室的照明系統，則根據辦公情況由辦公人員進行控制。在工作時間內，業主會將燈光開啟，以確保辦公室內有足夠的光線。而下班后，辦公室的員工會負責關閉照明系統，以節約能源。③能耗分析。目前，該建筑無法單獨統計照明系統的能耗數據。盡管可以在管控平臺上對照明系統的用電量進行統計計量，但卻無法獲取到相關數據。根據調研數據分析顯示，建筑辦公區的平均照明功率密度約為2.34 W/m2，而公共區域的照明功率密度約為1 W/m2。基于這些數據，可以使用功率系數法來估算建筑照明系統的耗電量。根據預估結果，該建筑的照明系統耗電量大約為20×104kW·h，相當于整個大樓總用電量的9%。每平方米單位面積的照明系統耗電量約為7 kW·h/a。

4 西安地區某高層寫字樓建筑的節能潛力思考

4.1 管理節能潛力

管理節能是一種投入較少但效果顯著的節能方法，可以采取一系列有效的管理措施來提升節能水平。

明確能源管理崗位職責。設立專門的能源管理崗位，并明確其職責。這些崗位負責監督和管理能源使用情況，制定并執行能源管理計劃，定期進行能源消耗分析和評估，以及提出節能改進措施。

完善能源管理制度。建立健全的能源管理制度，包括制定能源管理政策、目標和指標等。制度中應包括能源計量、數據分析、監測系統、報告機制等要素，以便更好地了解能源使用情況，并及時采取相應的節能措施。

加強節能行為宣傳引導。開展員工培訓和教育活動，提高其對節能意識的認識。通過宣傳和引導，培養員工的節能習慣，如合理使用空調、照明設備等，避免不必要的能源浪費。

4.2 技術節能潛力

該建筑是一棟具有潛力的建筑，可以通過以下項目來實施技術節能措施。

更換LED日光燈管以提升照明效率。該建筑內的照明燈具大多不是新型的節能燈，雖然T5 燈管已經有一定的節能效果，但可以更換更節能的LED日光燈管。據統計，室內約有3225 個熒光燈管可進行更換。LED日光燈管相較于傳統熒光燈具有更高的能效比，能夠提供更亮的照明效果，并且壽命更長，減少了更換頻率和維護成本。

安裝電能回饋裝置降低電梯耗電量。該建筑目前擁有4 部電梯，其主要使用特點是功率較大、載客轎廂空間大且載重量較高，電梯使用頻率高且制動頻繁。全天滿載運行時間平均達到60%。盡管電梯已采用變頻調速控制，但仍可安裝電能回饋裝置以實現節能改造。電能回饋裝置可以將由電梯制動產生的電能轉化為可再利用的電能，減少了對外部電網的依賴，降低了電梯的耗電量。

5 結束語

通過對西安地區某高層寫字樓建筑的能耗調查，了解到當前能源消耗情況較為顯著。然而，這也意味著巨大的節能潛力，可以采取一系列措施來降低能耗，例如改善建筑外墻的保溫性能、優化空調和照明系統的運行效率等。通過這些努力，可以有效實現能源資源的可持續利用，減少對環境的影響，并在長遠發展中獲得經濟效益。因此，要重點關注并推動西安地區高層寫字樓的節能改造，從而為建設更加環保、綠色的未來做出積極貢獻。