大型商場建筑能耗調(diào)查與研究

大型商場建筑能耗調(diào)查與探討摘要：本文通過對南通市商場建筑能耗進(jìn)行調(diào)查和分析，總結(jié)了南通市大型商場這類建筑的能耗現(xiàn)狀及用能特點(diǎn)。并針對南通市大型商場建筑耗能現(xiàn)狀，分別從圍護(hù)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行管理和系統(tǒng)設(shè)計三個方面闡述了南通市大型商場建筑能耗偏高的主要緣由。關(guān)鍵詞：建筑能耗圍護(hù)結(jié)構(gòu)運(yùn)行管理系統(tǒng)設(shè)計1概述隨著南通市經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，重慶公共建筑也保持了高速發(fā)展，而伴隨著能源消耗與奢侈問題也較為突出。在南通市既有公共建筑中，其中99％為高耗能建筑；在新建建筑中95％以上仍屬于高耗能建筑。南通市公共建筑量大面廣，建筑能耗驚人，假如不實施建筑節(jié)能，將對南通市的能源供應(yīng)和環(huán)境愛護(hù)造成巨大壓力，并制約著南通市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。1.1調(diào)查組織支配為了促進(jìn)南通市整個節(jié)能工作的開展，有效的分解“十一五”節(jié)能降耗20％這一指標(biāo)，為南通市有效的開展既有建筑的改造做出基礎(chǔ)工作，由南通市人大城環(huán)委牽頭組織了此次對南通市現(xiàn)有公共建筑的能耗調(diào)查，并成立了特地的調(diào)查小組。調(diào)查對象以全市的大型公共建筑為主；調(diào)查人員由兩個團(tuán)隊組成，一是能耗調(diào)查專家組，二是在校從事節(jié)能方面課題的博士生、高年級的碩士探討生；調(diào)查方式實行集中調(diào)查和重點(diǎn)調(diào)查相結(jié)合的方式進(jìn)行。1.2南通市公共建筑能耗現(xiàn)狀下圖為賓館、辦公寫字樓、文廣、車站、醫(yī)院和商場六類大型公共建筑2001～2006年耗電量密度改變曲線。圖12001～2006年年耗電量密度改變曲線 圖12001～2006年年耗電量密度改變曲線由圖1可以看到，在單位建筑面積下，商場類建筑的年耗電密度明顯高于其他幾類大型公共建筑。并在這6年中能耗呈逐年上升趨勢，由此可見，隨著商場面積的不斷增加，總體的上漲不行避開，節(jié)能改造是勢在必行。如圖2所示，與賓館、辦公寫字樓、文廣、車站和醫(yī)院五種類型建筑年電耗數(shù)據(jù)值進(jìn)行單位面積的平均值比較，可以看出，商場類建筑年單位面積耗電量接近250kWh/m2.a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了其他五類公共建筑的年耗電密度。圖2各類型圖2各類型公共建筑年耗電量密度2南通市商場建筑能耗狀況大型商場建筑作為公共建筑中的一種，其特點(diǎn)為建筑面積大、客流密度和各種照明、電器密度高；多采納中心空調(diào)系統(tǒng)對商場溫度、濕度進(jìn)行限制；能量傳輸距離長、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備多，以用電為主，冬季采暖耗熱量??；運(yùn)行時長為12個小時以上、全年基本沒有節(jié)假日、能耗受人們的消費(fèi)習(xí)慣影響巨大。因此，與其他大型公共建筑或中小型商場相比，大型商場單位面積耗電密度高、全年總耗電量大，節(jié)能潛力巨大，因此是探討重點(diǎn)。2.1能耗總體狀況圖3給出了南通市十個大型商場2006年的年耗電密度數(shù)據(jù)統(tǒng)計。圖32006年大型商場建筑年耗電密度統(tǒng)計圖32006年大型商場建筑年耗電密度統(tǒng)計可以看出，①各商場相互之間用電量差異較大，單位建筑年能耗密度在213.28kWh/㎡·a～448.77kWh/㎡·a之間。②最大值是平均值的1.3倍，而最小值只有平均值的60%；最大值與最小值之間相差接近2倍。2.2逐月能耗狀況圖4為這十個大型商場建筑2006年逐月耗電改變曲線。從圖中可知：①商場每月電量呈現(xiàn)出季節(jié)性改變，6月～10月是用電高峰期，其中峰值在8月前后出現(xiàn)；在11月~3月期間用電量較低，但部分商場在這期間能耗有小幅波動。②商場能耗波動特別明顯，波動最大的商場其最大值與最小值之間相差4倍之多，而對這種波動影響最大的則是空調(diào)系統(tǒng)，照明及動力等其他能耗一年四季是只有少許改變，這就導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組大多數(shù)狀況下都在部分負(fù)荷下運(yùn)行，能源奢侈巨大。上述差異可知，由于技術(shù)、設(shè)備和管理方面的緣由，南通市商場建筑能耗水平存較大差異，存在巨大的節(jié)能潛力。圖42006年圖42006年南通市商場逐月耗電改變曲線3南通市大型商場耗能特點(diǎn)及主要緣由南通市大型商場能耗巨大的緣由較多，問題較困難，其中的主要緣由涉及建筑設(shè)計及圍護(hù)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行管理和系統(tǒng)設(shè)計三個方面。3.1建筑設(shè)計及圍護(hù)結(jié)構(gòu)狀況建筑總體負(fù)荷與各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能成正相關(guān)。改善公共建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)對減低空調(diào)負(fù)荷，削減設(shè)備容量，降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗起著重要作用。依據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，建設(shè)單位往往過多地考慮節(jié)約一次投資，而忽視運(yùn)行上的節(jié)能。下表1為商場建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式統(tǒng)計數(shù)據(jù)。表1南通市商場建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式統(tǒng)計圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能措施外墻保溫外墻形式幕墻形式屋面保溫建筑外窗比例(%)外保溫淺色玻璃幕墻其他通風(fēng)幕墻Low-e雙層皮幕墻屋面保溫屋頂綠化一般單玻鋁合金窗框－83752519301921253561從上表可以看出：①大多數(shù)商場建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)未考慮節(jié)能措施，全部的商場建筑均未做外墻保溫，只有21％的商場屋面做了外保溫。②對窗體和玻璃幕墻的材料選擇都很差，有61％的建筑選擇的保溫性能很差的鋁合金窗，這就導(dǎo)致現(xiàn)有窗戶和玻璃幕墻傳熱系數(shù)普遍偏大，空氣滲透嚴(yán)峻。南通市既有商場建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫環(huán)節(jié)特別薄弱。就建筑設(shè)計來講，由于商場的特別性，業(yè)主為達(dá)到很好的外觀效果，有75%的商場建筑運(yùn)用了玻璃幕墻，然而只有30%的建筑運(yùn)用了傳熱系數(shù)低的Low-e中空玻璃，并且沒有外窗或不能開啟，也沒有任何的遮陽措施；多數(shù)調(diào)查建筑以“箱體”形式為主，通風(fēng)性能差，大量內(nèi)區(qū)造成能量消耗巨大；同時，商場為了達(dá)到好的宣揚(yáng)效果來吸引消費(fèi)者，在外部又加入了大幅的廣告，從而嚴(yán)峻影響了室內(nèi)采光，導(dǎo)致照明負(fù)荷加大和空調(diào)負(fù)荷加大的雙重奢侈。另外，由于商場建筑在設(shè)計時，沒有考慮到春秋季大量引入新風(fēng)的措施來降低室內(nèi)熱負(fù)荷，這也是導(dǎo)致商場建筑春秋兩季能耗居高不下的關(guān)鍵緣由。 3.2運(yùn)行管理現(xiàn)狀公共建筑整體運(yùn)行管理水平的凹凸干脆確定著建筑整體能源利用水平。在本次調(diào)研對象中，建筑物運(yùn)行管理有些是特地的物業(yè)管理公司來進(jìn)行；有些建筑由自己的工程部門來進(jìn)行。圖5為南通市商場建筑運(yùn)行管理方式統(tǒng)計。圖5物業(yè)管理部門與業(yè)主的關(guān)系圖5物業(yè)管理部門與業(yè)主的關(guān)系3.2建筑物運(yùn)行管理水平的凹凸主要取決于物業(yè)管理管理公司及人員專業(yè)技術(shù)水平。因此提高公共建筑物業(yè)管理公司及人員在節(jié)能方面的學(xué)問是公共建筑節(jié)能環(huán)節(jié)中的重要組成部分。表2為商場建筑的節(jié)能管理制度建設(shè)狀況。 表2商場建筑的節(jié)能管理制度建設(shè)情相關(guān)節(jié)能措施以及制度有節(jié)能培訓(xùn)有節(jié)能制度進(jìn)行過能耗數(shù)據(jù)收集和分析挖掘節(jié)能潛力是否開展優(yōu)化用能設(shè)備的運(yùn)行時間和參數(shù)有節(jié)能運(yùn)行的技術(shù)檔案了解EMC合同比例(%)47475370355從表中反映出節(jié)能管理制度主要存在以下幾個方面的問題：①有不到50％的運(yùn)行管理人員參加過節(jié)能培訓(xùn)和節(jié)能制度的制定，干脆導(dǎo)致在管理過程中技術(shù)水平低和缺少標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)。②只有35％的單位建立了節(jié)能檔案，所以許多管理人員沒有原始資料的指導(dǎo)，對系統(tǒng)在不同時段下了運(yùn)行狀況缺少了解，導(dǎo)致了管理人員缺乏閱歷和疏忽，間接的導(dǎo)致能源損失。空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理表3商場建筑空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理狀況相關(guān)運(yùn)行管理措施重設(shè)冷凍水溫制冷機(jī)負(fù)荷合理安排運(yùn)行模式調(diào)整變頻限制定期對系統(tǒng)進(jìn)行清洗系統(tǒng)用電用水獨(dú)立計量熱回收自己設(shè)定經(jīng)測試后由專業(yè)人員設(shè)定沒有自己調(diào)整專業(yè)人員調(diào)整沒有自己調(diào)整專業(yè)人員調(diào)整沒有比例(%)7413136592678517887614表3為商場建筑空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理狀況統(tǒng)計。從表中反映出節(jié)能管理制度主要存在以下幾個方面的問題：①空調(diào)系統(tǒng)自動化水平不高，變頻限制僅為8％，不能隨負(fù)荷改變而自動調(diào)整，給空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能帶來很大的障礙，導(dǎo)致了機(jī)組普遍存在“大馬拉小車”的狀況。②只有60％的商場建筑進(jìn)行了對系統(tǒng)用電、用水的單獨(dú)計量。通過調(diào)查回訪顯示，有80％的進(jìn)行分項計量的單位反映效果一般。③過渡季節(jié)沒有很好地利用新風(fēng)，熱回收裝置在中心空調(diào)系統(tǒng)中的安裝率極低，僅為4％。照明及動力系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)管理表4為商場建筑照明及動力運(yùn)行管理狀況統(tǒng)計。通過對表4所示數(shù)據(jù)分析，各商場比照明和供電質(zhì)量比較重視，大部分商場能做到比照明實施集中限制，90%的商場通過調(diào)整照度，滿意場地不同時段不同商品位置的須要，滿意人體舒適度的須要；通過調(diào)整配電三相平衡，有效削減電壓波動和負(fù)荷失衡引起的電壓諧波，降低能耗。但仍舊存在以下幾個主要的問題：①空調(diào)區(qū)域照明與空調(diào)綜合處理不高，僅占24%。在空調(diào)制冷量肯定的條件下，假如照明發(fā)熱量削減，將造成冷量的不必要奢侈。②電力方面最突出的問題是設(shè)計容量偏大，又很少采納變頻技術(shù)，末端設(shè)備即使?jié)M負(fù)荷運(yùn)行，動力功率也有很大部分奢侈。表4商場建筑照明及動力系統(tǒng)運(yùn)行管理狀況相關(guān)運(yùn)行管理措施照度調(diào)整燈具清洗樓層配電箱三相平衡調(diào)整照明限制方式集中空調(diào)區(qū)域照明是否與空調(diào)綜合處理運(yùn)用節(jié)能燈具樓層集中限制現(xiàn)場分散限制專人負(fù)責(zé)管理比例(%)9081906219142490相關(guān)運(yùn)行管理措施優(yōu)化通風(fēng)機(jī)的開機(jī)時間對風(fēng)機(jī)水泵是否實行變頻限制戶外照明節(jié)水龍頭電加熱水器限制手動限制光控室外照明定時關(guān)閉比例(%)51062－384881商場建筑運(yùn)用功能多樣化導(dǎo)致建筑空間運(yùn)用功能也有很大差別，成為目前南通市公共建筑的主流。即使是在同一功能的公共建筑中，由于不同的運(yùn)用功能導(dǎo)致建筑內(nèi)各空間能源負(fù)荷特點(diǎn)與運(yùn)用時間都不盡相同，相應(yīng)能源系統(tǒng)的設(shè)計與管理、以及建筑物管理都必需依據(jù)需求作相應(yīng)的調(diào)整和適應(yīng)。因此，運(yùn)用功能改變帶來的干脆問題是建筑能源供應(yīng)系統(tǒng)與管理困難化，這是南通市公共建筑運(yùn)行管理中要值得重視的問題。3.3系統(tǒng)設(shè)計對于公共建筑來說，系統(tǒng)設(shè)計的合理與否干脆關(guān)系到整個建筑物的能耗大小。因此，在調(diào)查中主要發(fā)覺以下突出問題：①目前的商場建筑普遍采納的全空氣空調(diào)系統(tǒng)都是定風(fēng)量方式，多數(shù)采納臺數(shù)限制，因此時常出現(xiàn)“大馬拉小車”的狀況，奢侈嚴(yán)峻。②不合理的系統(tǒng)和設(shè)備選型以及運(yùn)行方式，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)效率過低。例如，由于冷卻塔工作時，其噪音對室外環(huán)境的影響，使其安裝位置受限，導(dǎo)致設(shè)計管路偏長，運(yùn)行阻力增加，而冷卻塔在運(yùn)行時，也是長期小溫差傳熱，從而造成輸送能耗奢侈。③還有一個值得留意的地方，就是商場是為了給消費(fèi)者供應(yīng)一個舒適的購物環(huán)境，讓人們在進(jìn)入商場后就立刻能感覺到?jīng)隹斓男Ч?，往往在設(shè)計時，沒有依據(jù)規(guī)范要求降低了室內(nèi)溫度設(shè)計值和增大了新風(fēng)量設(shè)計值，也相應(yīng)的增大了空調(diào)能耗。④空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計時，僅僅考慮到最不利狀況下的空調(diào)負(fù)荷，沒有考慮到過渡季節(jié)采納全新風(fēng)或增大新風(fēng)比運(yùn)行，來有效地改善空調(diào)區(qū)內(nèi)空氣品質(zhì)和大量節(jié)約空氣處理所需消耗的能量。⑤由于商品展示等要求，室內(nèi)照明及商品照明負(fù)荷大，而且持續(xù)時間長，這就導(dǎo)致空調(diào)負(fù)荷增大。4結(jié)論大型商場建筑是公共建筑中的耗能大戶，通過本次建筑能耗調(diào)查工作，可知南通市商場建筑具有巨大的節(jié)能潛力，對既有大型商場建筑實施節(jié)能優(yōu)化和改造，對于國家“節(jié)能減排”基本國策的貫徹以及對于企業(yè)自身降低經(jīng)營成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，都具有重要的意義。而盡快推動建筑節(jié)能設(shè)計、節(jié)能運(yùn)行以及既有建筑的節(jié)能改造，其社會經(jīng)濟(jì)效益將是特別顯著。參考文獻(xiàn)[1]江億，楊秀，等，2007年中國建筑節(jié)能年度發(fā)展探討報告，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007[2