公共建筑能耗研究分析

孟 力，龍海珊，陳弈冰

(湖南省建筑設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，長(zhǎng)沙 410012)

0 引言

建筑能耗是我國能源消耗的三大巨頭之一，約占全國總能耗的三分之一，如果得不到合理的控制，將對(duì)我國節(jié)能減排目標(biāo)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，開展建筑物節(jié)能減排工作成為當(dāng)務(wù)之急。傳統(tǒng)建筑能耗缺少分類分項(xiàng)計(jì)量，存在數(shù)據(jù)缺失或統(tǒng)計(jì)不精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)性差、橫向?qū)Ρ确治隼щy等問題，對(duì)建筑物能源浪費(fèi)無法追蹤溯源，更無法對(duì)建筑節(jié)能指標(biāo)做出客觀評(píng)判。住建部2007年10月發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能管理工作的實(shí)施意見》，其后全國各省市陸續(xù)開展了不同規(guī)模的建筑節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)，但數(shù)據(jù)研究分析工作并不理想。

為摸清全省公共建筑物實(shí)際耗能情況，湖南省于2013年啟動(dòng)“省級(jí)公共建筑能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目”，并于項(xiàng)目建成運(yùn)營后委托筆者所在單位進(jìn)行《湖南省公共建筑能耗分析研究》課題研究。筆者作為課題組的主要成員，結(jié)合課題研究成果，對(duì)湖南公共建筑能耗進(jìn)行具體分析。

1 湖南省能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)架構(gòu)

依據(jù)《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則》、《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，湖南省公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)由終端儀表層、數(shù)據(jù)采集傳輸層、應(yīng)用展示層三部分組成，圖1所示為平臺(tái)系統(tǒng)框圖。

圖1 湖南省公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)框圖

圖1中，終端儀表層為各單棟公共建筑內(nèi)計(jì)量水、電、氣等分類分項(xiàng)能耗的計(jì)量表及配套設(shè)施，主要負(fù)責(zé)計(jì)量電、水、氣等能源的能耗數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集傳輸層包括數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)采集終端儀表的用能數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)上傳至各市州、高校數(shù)據(jù)中心；應(yīng)用展示層即數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)接收上報(bào)的數(shù)據(jù)包，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)解析、存儲(chǔ)、展示。

2 湖南省能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的基本信息

為獲取公共建筑能耗數(shù)據(jù)，湖南省住建廳于2013年開始組織全省開展單體公共建筑能耗采集系統(tǒng)建設(shè)，且要求系統(tǒng)應(yīng)具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能。但從實(shí)際情況來看，各單體公共建筑能耗數(shù)據(jù)接入省級(jí)能耗平臺(tái)情況不理想，截至2020年12月，共621棟公共建筑完成能耗系統(tǒng)建設(shè)并實(shí)現(xiàn)與省級(jí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，覆蓋總建筑面積約為1 929.13萬m2。上述621棟建筑接入省能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的具體情況統(tǒng)計(jì)(按建筑功能分類)如表1所示。

湖南省公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)建筑接入情況 表1

3 建筑能耗數(shù)據(jù)分析

由于系統(tǒng)建設(shè)初期主要在既有建筑內(nèi)安裝能耗采集系統(tǒng)，而建筑內(nèi)原有供配電系統(tǒng)設(shè)置不盡合理，導(dǎo)致多數(shù)單棟建筑數(shù)據(jù)上傳不完整。為確保分析結(jié)果真實(shí)有效，課題組在排除能耗數(shù)據(jù)存在明顯異常的建筑后，從621棟公共建筑中選取長(zhǎng)沙地區(qū)具有代表性的93棟建筑作為分析樣本進(jìn)行深度分析研究。93棟樣本建筑包括酒店、一般辦公、黨政機(jī)關(guān)辦公、商業(yè)、綜合等五大類，總建筑面積765萬m2，具體情況見表2所示。

樣本建筑情況 表2

筆者對(duì)平臺(tái)從2015年至今的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)初期運(yùn)行不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)邏輯性不夠，僅2019年的系統(tǒng)運(yùn)行較為平穩(wěn)，故采用2019年數(shù)據(jù)作為研究依據(jù)。結(jié)合樣本建筑的能耗數(shù)據(jù)從建筑類別、季節(jié)影響、分類分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)等多維度進(jìn)行了數(shù)據(jù)取樣、整理和分析。

經(jīng)過對(duì)表2中五大類建筑采集數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，可得各類建筑2019年單位面積年度能耗情況如圖2所示，圖中實(shí)測(cè)值為各類建筑平均年度能耗值、引導(dǎo)值為GB/T 51161《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的 各類建筑中A類建筑(其中酒店為三星級(jí))的能耗引導(dǎo)值。

圖2 2019年各類建筑單位面積年度能耗指標(biāo)實(shí)測(cè)值與引導(dǎo)值對(duì)比圖

從圖2中不難發(fā)現(xiàn)，各類建筑年度能耗實(shí)測(cè)值均小于引導(dǎo)值。五大類建筑中，商業(yè)建筑單位面積能耗指標(biāo)最高(82.14kWh/m2·a)，酒店建筑次之(62.94kWh/m2·a)，黨政機(jī)關(guān)辦公建筑最低(39.11kWh/m2·a)。將2019年數(shù)據(jù)逐月拆分，可得到圖3。

圖3 五大類建筑逐月單位建筑能耗指標(biāo)

從圖3可知，五大類建筑逐月耗電量高峰分別出現(xiàn)在1月、7月和8月。從氣象歷史數(shù)據(jù)可知，1月份和8月份分別是2019年長(zhǎng)沙室外平均溫度最低和最高的月份，這兩個(gè)月份為維持室內(nèi)適宜溫度，空調(diào)類負(fù)荷用電量必然加大。故可得出結(jié)論，課題組所選樣本建筑的單位建筑能耗指標(biāo)基本符合長(zhǎng)沙地區(qū)典型用電需求及特征。由于照明、動(dòng)力等類型負(fù)荷隨季節(jié)波動(dòng)較小，故圖3中各類建筑在每個(gè)月總能耗中呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化部分可以認(rèn)為主要由空調(diào)逐月耗電變化引起。

將樣本建筑能耗數(shù)據(jù)按空調(diào)、照明、動(dòng)力及特殊用電四類來拆分，得到2019年各類別建筑能耗分布樹狀圖(圖4)。

圖4 各類公共建筑2019年能耗分布占比

從圖4可見，在五大類建筑中，照明能耗在建筑總能耗中的占比分別為40%、53%、35%、40%、44%，是公建建筑能耗的主要部分。空調(diào)能耗占比僅次于照明能耗，比例分別為28%、22%、31%、23%、22%。

4 結(jié)束語