1、北京市辦公建筑空調能耗的調查與分析高麗穎1全巍1秦波2安玉嬌31 .中國建筑設計研究院，100044,北京2 .北京中建建筑科學研究院有限公司，100071,北京3 .北京市煤氣熱力工程設計院有限公司，100032,北京摘要：本文基于大型公共建筑能源審計所獲得的數據為樣本，選取了其中5棟具有代表性的辦公建筑單位能耗統計數據進行分析，探究辦公建筑能耗的基本狀況及特點，通過計算空調系統分項能耗指標，提出采取措施與建議，為政府能源管理部門及用能單位自身加強能源管理、挖掘節能潛力，實現辦公建筑空調系統節能目標提供科學的依據。關鍵詞：辦公建筑；空調能耗；分項電耗；分析研究1辦公建筑能耗特點辦公建筑由于它

2、的使用特性，決定著與其它類型建筑有著顯著的不同，其能耗特點可以總結為以下四點：(1)空調能耗主要集中在工作日周一至周五，每天的8:00至18:00之間，工作時段與非工作時段的能耗差別明顯；(2)辦公建筑內多設有遮陽設施，自然采光不能充分利用，照明設備及辦公設備數量多，能耗高；(3)新風負荷大，充足的新風可提高員工的辦公效率；56000平方米，采暖空131376平方米，采暖空59127平方米，采暖空調基于北京市大型公共建筑能源審計所獲取的資料及數據，整理后選取其中具有代表性的5棟辦公建筑作為樣本，對其空調系統能耗進行分析研究。2.1 筑|工程概況辦公-1建于2004年，位于北京市朝陽區，屬于高層

3、辦公建筑，總建筑面積約為調面積約為54428平方米，坐西朝東，地上25層，地下3層。辦公-2建于2007年，位于北京市朝陽區，屬于高層辦公類建筑，總建筑面積調面積約為116779平方米，坐南朝北，地上24層，地下3層。辦公-3建于2001年，位于北京市朝陽區，屬于高層辦公類建筑，總建筑面積面積約為40125平方米，坐西朝東，地上23層，地下3層。第一作者：高麗穎，1987年2月，碩士，100044,北京市西城區車公莊大街19號，gaoliying021112000平方米，采暖空調辦公-4建于1997年，位于北京市通州區，屬于高層辦公建筑，總建筑面積約面積約為10000平方米，坐北朝南，地上12

4、層，地下2層。辦公-5建成于2008年，位于北京市石景山區，屬于多層辦公建筑，建筑面積33952平方米，采暖空調面積約為27251平方米，坐北朝南，地上5層，地下2層。為了便于比較，將5棟建筑外圍護結構信息整理至表2.1,主要包括建筑結構形式、外墻材料、外窗玻璃、朝向、保溫及遮陽的基本情況。表2.1辦公建筑圍護結構信息竣工時間建筑結構形式外墻材料是否保溫玻璃類型后尢遮陽朝向辦公-12004混凝土剪力墻加氣混凝土砌塊、玻璃幕墻外保溫Low-e玻璃內遮陽東辦公-22007混凝土剪力墻混凝土小型空心砌塊修孔）內保溫鍍膜玻璃內遮陽北辦公-32001混凝土剪力墻、加氣混凝土砌塊、玻璃幕墻內保溫Low-e

5、玻璃內遮陽東辦公-41997混凝土剪力墻加氣混凝土砌塊無普通玻璃無南辦公-52008混凝土剪力墻、加氣混凝土砌塊、玻璃幕墻外保溫Low-e玻璃內遮陽南由表2.1可知，5棟辦公建筑外墻材料以加氣混凝土砌塊為主，除辦公-4之外，均設有保溫和遮陽措施。并使用低透射率的Low-e玻璃或鍍膜玻璃。從圍護結構的基本信息中可知，由于辦公-4建筑竣工時間較早,圍護結構所采用的節能措施尚不完備，具有很大的節能改造空間。2.2 辦公建筑空調系統形式5棟辦公建筑的空調系統形式整理至表2.2,主要包括冷熱源、空調末端形式及空調運行時間。表2.2辦公建筑空調系統形式建筑名稱冷源熱源空調末端形式空調運行時間辦公-1水冷式

6、機組、水環熱泵燃氣鍋爐、水環熱泵風機盤管加新風、水環熱泵14小時/天辦公-2蒸汽型澳化鋰吸收式機組市政熱力風機盤管加新風、分體空調12小時/天辦公-3蒸汽型澳化鋰吸收式機組市政熱力（烝汽）全仝氣、風機盤官加新風、分體空調12小時/天辦公-4直燃型澳化鋰吸收式機組直燃型澳化鋰吸收式機組風機盤管加新風8小時/天辦公-5水冷式機組市政熱力全仝氣、風機盤官加新風、分體空調10小時/天由耳2.2可看出，5棟辦公建筑的空調末端形式均以風機盤管加新風系統為主。風機盤管加新風系統屬于半集中式空調系統，風機盤管直接設置在空調房間內，對室內回風進行處理，新風通常是由新風機組集中處理后通過新風管道送入室內，系統的冷

7、量和熱量由空氣和水共同承擔。風機盤管加新風系統之所以廣泛應用于寫字樓等辦公建筑，其優點主要有：布置靈活，調節方便，各空調房間互不干擾，可以獨立調節室溫并可隨時根據需要開、停機，使用季節較長，各個房間之間不會互相干擾。除此之外，5棟辦公建筑中有部分建筑的大堂設有全空氣系統，個別小房間采用分體空調調節室內溫度。通過多個空調系統來實現用戶對整個辦公樓的溫濕度的需求。2.3 辦公建筑空調能耗分析建筑能耗是指建筑的使用能耗，建州|匚二|其常規能耗包括空調通風、采暖、照明、室內設備系統、綜合服務系統等，力面的能耗，構成建筑能耗的指標體系見圖2.3-1。根據5棟辦公建筑的能耗及空調系統能耗數據，中空調通風系

8、統是建筑能耗的最大能耗終端，計網到每棟建筑的能耗及空調系統能耗,折合標煤后的數據見表2.3建筑能耗、水耗總量指標常規能耗特殊區域能耗急量指標水耗指標空調通風系統能耗指標系耗暖能采統照明系統室內設備系綜合服務系統能耗指標圖2.3-1建筑能耗指標體系結構圖表2.3辦公建筑能耗統計建筑名稱空調面積m2建筑總能耗tce空調系統能耗tce建筑能耗指標kgce/m2空調能耗指標kgce/m2辦公-154428110019519.653.6辦公-21167792796748.7621.286.41辦公-340125674.75253.2410.956.31辦公-410000292.6570.4124.397

9、.04辦公-527251509.0666.4614.992.44注：1tce(tonofstandardcoalequivalent譴1噸標準煤當量電力參考折標系數為1.229tce/萬kWh;天然氣參考折標系數1.33kgce/m3麗工|由表2.3可知，辦公建筑的空調系統能耗指標分布在2-7kgce/m2之間，不同建筑能耗差別較大。辦公-5空調能耗指標較辦公-4有明顯的下降。初步判斷為辦公-4竣工時間較早，圍護結構所采用的節能手段尚不完善，同時通過現場走訪，發現辦公-4存在下班后因個別人加班而運行整套空調系統，空調系統運行同時門窗未關閉、無人區域燈常開、電機長時間處于部分負荷下運行等現象，由

10、此可知這些造成了辦公-4建筑空調能耗指標偏高。而辦公-5建筑竣工時間較晚，圍護結構采用節能措施較完善，同時設備舊損引起的能耗也較少，通過現場走訪發現，辦公-5具備較完善的能源管理制度及運行管理團隊，設置有節能辦公室,從圖2.3-2可以看出，辦公建筑空調系統能耗占建筑總能耗比例居于13%-38%之間。相比較之下，其中辦公-3的空調系統能耗占建筑總能耗的比例較高，約為38%,而辦公-5的空調系統能耗占建筑總能耗的比例較低，約為13%。根據走訪發現辦公-3使用蒸汽型澳化鋰吸收式機組作為冷源，選型偏大，夏季采用的冷凍水泵及冷卻水泵也存在選型偏大的現象，這是造成辦公-3的空調能耗占辦公能耗比例大的主要原

11、因。因此，在設計階段，對設備的合理選型對整個系統運行能耗有著重要的影響。3空調系統分項能耗分析3部分組成，即冷源、輸送系統、空調末端三部空調系統能耗是建筑能耗的重中之重，由于空調系統能耗的構成比較復雜，因此對空調系統能耗的分項計量對節能研究有著重要的意義?？照{系統能耗主要由分，其中冷源的主要耗電源為制冷機，輸送系統主要耗電源為冷卻塔與水泵，空調末端的主要耗電源為風機（空調箱循環風機、新風機組風機、風機盤管循環風機）等。不同的空調系統形式、不同的運行管理方案，對空調系統能耗均有著影響?？湛隰迵y計的5棟建筑的空調系統供冷期實測數據及分項計量空調系統各部分能耗，分析分項能耗特點及節能潛力?？照{設備

12、中冷水機組全年總能耗的計算采用冷水機組全年制冷量與部分負荷綜合指標IPLV乘積的方法，按以下公式計算匹：E=QX1PLV式中：E冷水機組全年總能耗，KWh;Q冷水機組年制冷量，KW;冷水機組年制冷量Q用空調假象負荷乘以1.2得到IPLV冷水機組一次能部分負荷綜合值，KW/KW風機、水泵設備全年能耗E的計算采用當量滿負荷運行時間法，n統能耗指標室內設備系Ml統能證帝標式中：E設備全年能耗，KWh;P設備額定輸入功率，KW5D5Dd5r效果率，反映因采用控制方法（如臺數控制，變頻調速控制等）而使得總能耗減小的效果；為當量滿負荷運行時間ho制冷機能耗由圖3.1制冷機能耗折合單位面積可達到1.75-5

13、.93kgce/m2不等可以看出，雖然5棟建筑使用功能一致，但是單位面積冷機能耗也會存在很大差異，其中辦公-4的冷機單位面積能耗指標為5.93kgce/m2,而能耗最低的為辦公-5,冷機單位面積能耗指標為1.75kgce,分析其差異主要來源于供冷時間長短，而制冷機的額定效率和負荷率對其能耗也有一定關系。圖3.1制冷機能耗指標冷凍水泵能耗由圖3.2看出，5棟辦公建筑的冷凍水泵單位面積能耗在0.19-0.44kgce/m2之間。分析原因是：冷凍水泵的任務是將冷機制備的冷量以水為媒介，輸配到各個空調箱、新風機組、風機盤管等末端用戶的換熱設備，所以可以定義輸配系數來衡量其效率。它與供冷時間長短密切相關

14、，與空調水系統形式、水泵運行策略、水泵效率、空調末端水閥控制方式等有一定關系。050.40.4030.30.20.20010.0冷凍水泵能耗指標kgce/m2)圖3.2冷凍水泵能耗指標空調風機能耗由圖3.3看出，5棟辦公建筑的空調風機單位面積能耗介于0.17-0.54kgce/m2之間。由于空調風機主要承擔三個任務，一是將冷量以風的形式輸配到房間，二是提供新風給使用者以滿足衛生要求，三是排出建筑物內的污染物，并送風以維持建筑物內各個區域的風壓合理。故風機的耗電量主要由建筑面積、開啟時間和新風量大小相關。圖3.3空調風機能耗指標冷卻水泵和冷卻塔能耗由圖3.4看出，5棟冷卻系統的單位面積能能耗介于

15、0.25-0.58kgce/m2之間。冷卻泵能耗與供冷時間相關，同時與所需排熱量也有一定關系。除此之外，水泵效率、冷凝器阻力、冷卻水管道阻力也對冷卻泵的能耗有一定影響。但冷卻泵能耗并非一味的降低就好，因為可能導致冷卻水流量不足、溫差加大，從而使制冷機冷凝溫度升高，冷機效率下降。另外由于冷卻塔風機能耗一般較小，但它的作用是不可或缺的，它以大氣環境作為冷源，驅動空氣流過冷卻塔內的換熱填料表面，與冷卻水進行熱質交換，從而將冷凍機冷凝器排出的熱量全部帶走，維持冷凝溫度在合理范圍值內。冷卻塔散熱效果直接影響冷凝溫度，而冷凝溫度升高則導致冷機COP下降，致使制冷主機能耗增加。所以，冷卻塔對冷機效率影響所造

16、成的能耗遠遠大于其自身風機能耗。3.4冷卻水泵及冷卻塔能耗指標4.辦公建筑空調系統節能潛力分析通過以上對空調系統的分項能耗統計與分析，可以看出辦公建筑存在很大的節能空間，可以從以下幾方面咕I中取措施實現節能降耗的目的。合理的系統設計大部分辦公樓采用風盤加新風系統，有些空調系統設計不合理，部分空調設備使用時間較長，能效較低，增加了建筑能耗?？照{系統能耗在建筑能耗中所占比例很大，所以，采用高能效的空調設備，根據季節和室外溫度變化采取不同的節能運行模式，加強空調系統維護，保證系統處于最佳運行狀態；過渡季節全新風運行、冬夏季可以合理控制新風量，以降低新風系統運行能耗；優化空調系統的分區設計，在提高空調

17、系統的控制水平的同時滿足辦公人員舒適性要求。加強能源監測措施及手段空調系統能耗由于設計、計量、控制、運行管理等方面的原因，不同程度的存在能效低下的問題。集中式空調系統節能降耗的實現是基于計量數據的全面性、準確性和系統性，大部分中央空調系統的計量網絡并不完善，已成為準確對系統運行能耗進行評價、分析及診斷的主要障礙?？梢酝ㄟ^在物業中構建能效監管平臺，實現對集中式空調系統準確的能耗運行數據采集及診斷分析工作，從而能及時的調整與指導其空調系統的高效運行。運行管理節能從大部分辦公建筑的管理較為松散，未成立專門的能源管理部門，管理機制不完善。為了提高運行管理水平，物業需設置專門的能源管理崗位，實行能源管理

18、崗位責任制，根據建筑的使用情況制定相應的能耗指標，建立、健全節能管理規章制度，開展節能宣傳教育和崗位培訓，增強工作人員的節能意識，培養節能習慣，提高節能管理水平，完善建筑的能源消耗計量制度，區分用能種類、用能系統實習？能源消耗分戶、分類、分項計量，并對能源消耗狀況那口執行實時監測，及時發現、糾正浪費能源的現象。5小結本文以5棟辦公建筑為樣本對空調系統分項能耗進行了統計與分析，總結得出的以下結論，為叵匚辦公建筑節能潛萬一|可為政府能源管理部門及用能單位自身加強能源管理、挖掘節能潛力、編制節能規劃及節能目標可提供科學的依據。(1)通過對5棟辦公建筑空調系統的分項能耗指標進行計算，得到制冷機單位面積最低能耗為1.75k