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浅析大型办公建筑运行能耗特点统计分析

文章更新时间:2023-11-27 点击量:134

摘要:通过对中国24个省市453栋大型办公建筑的基本信息、运行参数和能耗数据的研究,对综合能耗和电力消耗进行了统计分析。在此基础上,分析了建筑的固有特性和运行特性与能耗的相关性,得出了中国大型办公建筑的能耗特性,分析了影响能耗的主要因素,为评估、诊断和优化现有大型办公建筑的能耗提供了一定的指导。


关键词:办公楼;运行能耗;分项耗电;影响因素;


引言

随着中国经济建设的快速发展和人们对生活质量要求的逐步提高,中国建筑能源消费在社会整体能源消费中的比例迅速增加。在2020年9月22日举行的联合国大会上,主席提出,中国的二氧化碳排放力争在2030年达到峰值,力争在2060年达到“碳中和"。为响应第14个五年计划和第2个计划〇建议三到五年的长期目标,提出:降低碳排放强度,支持有条件的地方shuai先达到碳排放峰值,制定第二个目标〇三〇几年前,碳排放达到峰值的行动计划。对于建筑业来说,要实现“碳中和"的宏伟目标,我们需要在节能和发展清洁低碳能源方面做出努力。

2017年,中国建筑总能耗为9.63亿吨标准煤,约占全国总能耗的21%,其中公共建筑总能耗为2.93亿吨标准煤,占建筑总能耗的30.4%;城市住宅建筑能耗2.26亿吨标准煤,占23.5%;农村建筑能耗2.43亿吨标准煤,占25.2%;北方供暖能耗2.01亿吨标准煤,占20.9%[1]。客观认识大型公共建筑的能耗特点是建筑节能的基础。中国各地的研究人员对一些城市的公共建筑进行了大量的能耗调查和节能分析[2-10]。然而,目前,基于建筑实际运行数据的大规模研究和分析在中国相对较少。

本文基于中国453栋办公建筑的能耗研究数据,客观描述了中国大型办公建筑的能耗水平和特点,通过对能耗现状、能耗差异和特点的分析,从宏观上了解了中国大型办公建筑的能耗现状。


1基本概括

本文调查收集了453栋2631.5万m2大型办公楼的相关数据,样本分布在全国24个省份,涵盖五个气候区:严寒、寒冷、温和、夏季炎热、冬季炎热和夏季炎热。考虑到中国办公楼的整体分布,调查了夏季炎热、冬季炎热和寒冷地区的样本量较大,寒冷地区和温和地区的样本量较少。调查采用问卷形式,分为两个阶段:初步数据调查和数据审查。调查内容包括建筑基本信息:建筑所在城市、建筑成年人、建筑规模、围护结构和设备信息


2分析现有大型办公建筑综合能耗特点

2.1综合能耗特点

大型办公建筑的主要能源消耗系统包括供暖系统、空调系统、照明系统、办公系统、电力系统和综合服务系统。对于大型办公建筑,不同的建筑有不同的能源消耗形式,如供暖和空调系统。除了耗电,它们还包括不同的能源消耗形式,如燃气、集中供热和集中冷却;同一种能源类型也可用于不同的建筑系统,如供暖、空调、照明、办公等系统。大型办公建筑的能源消耗类型和能源消耗系统。


2.2分析建筑物的固有特性和能耗

2.2.1对不同地区建筑能耗进行分析

气候因素是影响建筑能耗的主要因素之一。通过比较五个气候分区的建筑能耗总体水平,可以看出,严寒地区的能耗水平较高,单位平方米能耗为110.1kWh·m2,温和地区的能耗水平较低,单位平方米能耗为70.2kWh·m2,夏热冬冷地区和寒冷地区差别不大。


2.2.2分析不同年份的建筑能耗

37.1%的样本建筑建成年份主要为2011年至2015年,占比较高,其次是2006年至2010年,1990年至2016年以后样本较少。根据不同建造年份的建筑总能耗统计,2006-2010年建造的建筑能耗较高,年平均单位面积能耗为100.9kWh·m2左右。


2.2.3不同围护结构的建筑物能耗分析

围护结构的热性能是影响建筑能耗的重要因素之一。根据GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》,2005年以前的办公建筑大多采用实心粘土砖、空心粘土砖或加气混凝土砌块填充墙体材料,热性能较差,一般为2.0W/(m2·K)大约;2005年以后,围护结构的热性能有了很大提高。围护结构的性能影响建筑暖通空调的负荷水平。围护结构的热性能越好,建筑暖通空调的能耗就越低。调查样本的外墙主要包括五种材料:加气混凝土块和灰砂砖。能耗比较结果。从能耗分布来看,除其他外墙外,加气混凝土砌块能耗高,灰砂砖建筑能耗分布差异大,空心粘土砖建筑能耗集中,实心粘土砖建筑平均能耗低,为73.3kWh·m2。

对于单层玻璃建筑和中空双层/三层玻璃建筑,不同外窗类型建筑的能耗水平接近,单层玻璃建筑的平均能耗水平为79.0kWh·中空双层/三层玻璃建筑的平均值为80.6kWh·m2,其它类型的外窗建筑样本能耗高,平均能耗为100.1kWh·m2。单玻璃窗建筑的平均能耗接近双玻璃建筑,分析其原因,主要是单玻璃窗样本建筑的能耗低于63.5kWh·M2占了一半,降低了这类建筑的平均能耗水平,这与这部分建筑的服务质量有明显关系。双玻璃/三玻璃窗建筑有一些高能耗样本建筑。这部分样本是办公楼,服务水平高,建筑能耗相对较高。


2.3分析建筑运行特性与能耗的相关性

2.3.1不同功能类型的建筑能耗分析

根据具体功能,样本建筑可分为一般办公、金融、IT、根据金融/,媒体、混合等功能办公6类IT/媒体、一般办公室、混合功能和其他类型的能源消耗统计。一般办公、混合等功能办公建筑能耗较低,中值分别为72.1kWh·m2、67.5kWh·m2;金融/IT/媒体类建筑能耗高,中位值75.2kWh·m2,大值231.2kWh·平均值为97.5m2kWh·M2。一般办公能耗数据相对集中,其它办公建筑能耗差异明显,建筑功能是影响建筑能耗水平的主要因素之一。


2.3.2建筑能耗分析不同的运行条件

建筑物每日运行时间;使用率;常驻办公室人数;


3建筑物耗电量分析

3.1总功耗分析

在大型办公建筑中,电力是主要的能源形式,大型办公建筑的电力消耗相对集中,主要分布在15kWh·m2~152kWh·m2之间,平均值为74.87kWh·m2。由于其特殊性,一些办公建筑的耗电量明显高于其他建筑,可达到平均值的7倍以上。


3.2分项电耗分析

通过对各子项电力消耗数据的统计分析,暖通空调系统的能耗比例较高,占总电力消耗的41.9%,其次是照明电力消耗,占总电力消耗的26.4%,其次是动力系统的能耗,占总电力消耗的18.3%,特殊电力消耗占13.4%。

对于供暖空调的耗电量,不同机构的耗电量比例存在明显差异。样品建筑空调的耗电量主要占28%~55%,个别样品供暖空调的耗电量比例高达81%。这种差异主要与建筑空调供暖系统的形式和运行模式有关;照明系统的耗电量比例主要为12%至38%。造成这种差异的主要原因是照明设备的节能性和运行策略的合理性;电力系统的耗电量和特殊耗电量之间的差异相对较小。这部分耗电设备的类型相对固定,能耗所占比例相对较小。可以看出,空调供暖系统和照明系统是大型的。


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5结语

大型办公建筑是公共建筑的主要建筑类型之一,分析大型办公建筑能耗特点及其影响因素是深入了解我国公共建筑能耗情况的重要手段。本文通过全国453栋综合大型办公建筑能耗及影响因素统计分析,得出我国大型办公建筑能耗现状及能耗特点。

我国大型办公建筑年均单位面积能耗(等效电)为91.3kWh·m2,66.4%样本建筑能耗水平低于

80kWh·m2,代表大多数大型办公建筑能耗水平,部分高能耗建筑年均单位面积能耗超过140kWh·m2,占总样本数量的6.2%。

我国大型办公建筑电力消耗主要分布在15~152kWh·m2,平均值为74.87kWh·m2。对于办公建筑分项电耗,采暖空调耗电量明显高于照明插座耗电量,高于动力系统,特殊电耗占比低,采暖空调节能潜力高。

办公建筑能耗除受围护结构、气候区等因素影响外,不同地区经济因素、建筑运行状态、服务功能等对建筑能耗影响也很明显。由于办公建筑用能系统较复杂、运行工况差异明显、能耗影响因素众多,再加上在设计、施工、使用及运行维护等环节的粗放式管理因素的不利影响,使得大型办公建筑的节能工作成为了一个系统的复杂工程,需针对具体建筑的使用特点,科学地进行能耗分析与节能诊断,合理选择低成本的节能改造方案,有效降低节能改造的风险、提高大型办公建筑节能改造升清洁能源的使用比例。明确将各类工业和民用绿色建筑、超低能耗建筑、建筑可再生能源应用、装配式建筑、既有建筑节能绿色改造、绿色照明改造、绿色园区建设与改造等列为绿色债券支持项目,本市适时开展绿色建筑“碳中和债"、节能改造金融配套资金引导,做好政策设计和规划,引导金融资源向绿色发展领域倾斜,为建筑业主、节能改造公司提供绿色金融支持。从而实现建筑行业的绿色转型和绿色发展。

四是强化监管体系。建立基于全市建筑全生命周期碳排放数据、可再生能源应用数据、碳汇量的监测与动态管理,加快推进建设项目设计、施工、验收监管,强化工程现场的执法监督检查以及各类标识(绿建级、能效标识等)评价,保证绿色/低碳建筑技术在建筑全生命周期的实施效果。加强上海公共建筑能耗对标与公示管理。在已出台的9类建筑合理用能指南的基础上,适时推动建筑运行阶段能耗强制对标制度的建设,制定更加细化的能耗公示相关管理办法,逐步分类推动各类型建筑能耗排行榜单的落实,并在此基础上,推动建筑绿色低碳各项考核机制。推动区区、新城、各类型楼宇之间的降碳比对和排名。

五是创新发展体系。推动研究攻关低碳建筑、低碳社区、零碳社区建筑技术及产品,推动超低能耗建筑规模化工程应用。在五个新城中选取规模适宜、功能复合的片区作为绿色低碳试点区,探索建立适合建筑领域的碳排放权交易机制。目前建筑领域主体多元、单个建筑碳减排量小的现状,探索行政、园区或行业,如行政区、五大新城、高校等的建筑碳排放交易机制。

以节能减碳目标为导向,以监管平台为抓手,贯彻“共建互联共享",引导社会各界等共同参与和管理,履行降碳节能监管责任,助力上海早日实现碳达峰碳中和目标。


参考文献

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[11]企业微电网设计与应用手册2022.05版.

[12]李林涛,陈昭文,曹越,魏峥,齐泽伟,宋业辉.大型办公建筑运行能耗特点统计分析