淺談公共建筑能耗影響因素及建筑能耗分析系統

江蘇安科瑞電器制造有限公司 范宏博

摘要：綠色物業管理能夠降低建筑設施設備運行耗能，節約水源，充分利用新能源，做好環境綠化，提高企業運營管理智慧化水平。研究綠色物業管理發展過程中的能耗控制問題，對指導業界采取可行的公共建筑綠色物業管理措施，引導綠色物業管理更好更快發展，有較強的現實意義。

關鍵詞：公共建筑；能耗影響因素；調研分析

1引言

建筑能耗一直是各國家關注的問題，我國研究人員更是投入大量時間進行節能研究。徐欣等人對重慶市某辦公建筑的照明系統、空調系統、圍護結構、電梯設備、灶具等進行改造，并根據1a實際運行數據，分析得到節能外窗(貼節能膜)的改造方式可降低建筑能耗。本文從建筑本體、地域、設備、行為等方面總結公共建筑能耗的影響因素。以鄭州市某棟公共建筑為調研對象，對被調研建筑分項能耗(空調能耗、照明能耗、設備能耗、其他能耗)占比進行箱線圖分析。對4類影響因素(外墻保溫、空調系統冷源形式、外窗類型、空調設置溫度)對建筑能耗的影響進行箱線圖分析。

2公共建筑能耗的影響因素

2.1建筑本體

2.1.1建筑功能:建筑功能對建筑能耗有較大影響。

2.1.2建筑面積:根據GB50189—2015《公共建筑節能設計標準》，單棟公共建筑面積大于300m2或者總建筑面積大于1000m2的公共建筑為甲類公共建筑，單棟公共建筑面積小于等于300m2的建筑為乙類公共建筑。

2.1.3內部空間:公共建筑內部空間差異較大，有面積為15m2甚至更小的小面積辦公室，而大面積辦公室可為小面積辦公室面積的幾倍甚至幾十倍。

2.1.4圍護結構:傳熱系數:外墻、外窗、屋面等的傳熱系數。體形系數、窗墻比:體形系數影響圍護結構的傳熱面積。由于外窗的傳熱系數明顯高于外墻、屋面，而且太陽光可透過外窗形成室內得熱量，因此窗墻比對建筑能耗的影響不可忽略。遮陽形式:遮陽形式分為外遮陽、內遮陽、中間遮陽，外遮陽又分為垂直遮陽、水平遮陽、綜合遮陽。

2.1.5建設年代:建設年代不同，建筑節能標準、建筑材料性能水平不同。

2.1.6外部環境:外部環境，特別是周圍建筑易影響既有公共建筑的熱環境、風環境和光環境，進而影響建筑能耗。

2.2地域

2.2.1氣候:不同氣候條件下的既有公共建筑對制冷、制熱的需求程度不同，因此空調能耗有較大的差異。

2.2.2海拔:海拔不僅影響建筑冷熱負荷，還影響建筑室內的光環境，對照明能耗產生影響。

2.3設備

2.3.1照明光源:由于建設年代不同，既有公共建筑照明光源有白熾燈、普通熒光燈、金屬鹵化物燈、節能燈等多種燈具，能耗各不相同。

2.3.2燈具控制方式:燈具控制主要針對走廊、大廳、電梯間、衛生間等公共區域，控制方式對照明能耗也產生影響。

2.3.3空調系統:既有公共建筑一般采用全空氣系統、風機盤管加新風系統、分體式空調系統，不同空調系統的能耗不同。

2.3.4冷熱源:常用冷源有冷水機組加冷塔、空氣源熱泵、地源熱泵、水源熱泵、多聯機、分體式空調器等。常用熱源有電鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、城市集中熱網、太陽能熱水器、分體式熱泵空調器等。

2.3.5水泵、風機運行方式:定流量與變流量運行方式的能耗有很大區別。

2.3.6空調系統服役時間:隨著服役時間的延長，設備效率降低，空調系統能耗將大幅增加。

2.4行為

2.4.1空調設置溫度:不同城市、不同人群對空調設定溫度存在差異。

2.4.2照明時間:辦公人員對室內光照條件的要求不同，往往導致照明時間的差異。

2.4.3過渡期通風:過渡期利用室外空氣采用自然通風、機械通風方式降低室內溫度，可降低空調系統能耗。

2.4.4節能管理方案:合理的節能管理方案，對管控建筑能耗發揮著重要作用。

3結果分析

3.1分項能耗占比分析

大部分被調研建筑未配備分項計量系統，根據《公共建筑能源導則》(建辦科［2016］65號)，建筑中未配備分項計量系統時，可通過現場實測能耗以及記錄設備銘牌等得到建筑設備的信息，然后統計設備數量，合理估算運行時間，計算得到建筑設備的全年能耗。以被調研建筑2018年供冷期(6月15日—10月15日)能耗為研究樣本，被調研建筑分項能耗占比箱線圖見圖1。箱線圖中圓點表示算術平均值。分析圖1可知:

3.1.1空調能耗占比的四分位數間距為百分之17到百分之18，波動幅度比較大。中位數為百分之48，可以看出空調能耗占比較大。由一四分位數為百分之41.6可知，絕大部分被調研建筑的空調能耗處在較高水平，因此對空調系統的節能優化是降低建筑能耗的方法。空調能耗占比箱線圖的異常值對應某辦公建筑，由于供冷期對室內溫濕度要求苛刻，空調能耗占比較大。

3.1.2照明能耗占比的四分位數間距為百分之11.09，波動幅度比較小。照明能耗占比中位數為百分之11.81，由于燈具已經更換為節能燈具，因此照明能耗占比較小。雖然被調研建筑的照明能耗節能潛力有限，但仍有空間。照明能耗占比箱線圖的異常值對應某內區較多的公共建筑，由于缺乏自然光源，照明時間明顯延長，照明能耗占比較大。

3.1.3設備能耗占比的四分位數間距為百分之21.24，波動幅度比較大。中位數為百分之22.86，說明具有較大節能潛力。

3.1.4其他能耗占比情況與照明能耗占比相似。

圖1被調研建筑分項能耗占比箱線圖

3.2影響因素的分析

3.2.1外墻保溫

在被調研建筑中，有外墻保溫的占百分之62，無外墻保溫的占百分之38。按外墻有無保溫統計的公共建筑單位建筑面積能耗箱線圖見圖2。由圖2可知，由四分位數間距可知，無外墻保溫公共建筑的單位建筑面積能耗波動幅度更大。由平均值可知，無外墻保溫公共建筑的單位建筑面積能耗平均水平更高。

3.2.2冷源形式

被調研建筑冷源大部分采用壓縮式冷水機組、分體式空調器、空氣源熱泵機組，筆者統計分析以上3種冷源形式公共建筑單位建筑面積能耗。以上3種冷源的占比分別為百分之34、百分之38、百分之28，按冷源形式統計的公共建筑單位建筑面積能耗箱線圖見圖3。由四分位數間距可知，采用分體式空調器的公共建筑單位建筑面積能耗波動幅度大。由平均值可知，采用空氣源熱泵機組的公共建筑單位建筑面積能耗平均水平高，壓縮式冷水機組居中，分體式空調器低。

圖2按外墻有無保溫統計的公共建筑單位建筑面積能耗箱線圖

圖3按冷源形式統計的公共建筑單位建筑面積能耗箱線圖

4Acrel-5000web建筑能耗分析系統

Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關規定實施能源，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門報送能源報告。

5應用場所

適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。

6Acrel-5000web建筑能耗分析系統結構

Acrel-5000建筑能耗分析系統以計算機、通訊設備、測控單元為基本工具，根據現場實際情況采用現場總線、光纖環網或無線通訊中的一種或多種結合的組網方式，為大型公共建筑的實時數據采集及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測設備構成任意復雜的監控系統。網絡化、單元化、組態化的采用面向對象的分層、分級、分布式智能化結構。建立如下層次結構：

7系統功能

7.1系統概況

平臺運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。

7.2用能概況

對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗 同環比對比。

7.3用能統計

對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。

7.4復費率統計

復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。

7.5同比分析

對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。

7.6能源流向圖

能源流向圖展示單棟建筑時段內各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。

7.7配電監測/管網圖

以變電站配電結構一次圖或建筑水、燃氣管網圖展示結構中各重要節點數據，方便用戶掌握能源運行時參數。

7.8夜間能耗分析

夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。

7.9三維展示

通過3D圖形方式展示項目現場模擬圖，以更直觀的方式對項目中建筑或設備數據進行動態展示。

7.10設備管理

設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。

7.11用戶報告

用戶報告針對選定的建筑自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。

Acrel-5000建筑能耗監測系統是用戶端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。