杭州市既有公共建筑能耗現(xiàn)狀分析

俞方英,吳 鋒,曹 帆

(杭州市城市建設(shè)科學(xué)研究院,浙江 杭州 310003)

目前,我國95%以上的建筑都是高能耗建筑,單位面積的能耗量是發(fā)達國家的3倍以上[1],尤其是大型公共建筑能耗,總面積僅占城鎮(zhèn)總建筑面積的5%～6%,但其用電量為70～300 kWh/(m2·a),是普通住宅運行能耗的10～20倍[2]。由此可見,公共建筑的節(jié)能工作對于我國的建筑節(jié)能工作具有重要意義。掌握準(zhǔn)確的建筑能耗現(xiàn)狀,是分析公共建筑節(jié)能潛力,制定用能標(biāo)準(zhǔn)和能耗定額的基礎(chǔ)。為全面掌握我國的建筑能耗情況,2007年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部開始試行《民用建筑能耗統(tǒng)計報表制度》。2009年《民用建筑能耗統(tǒng)計報表制度》開始在全國范圍內(nèi)推行。近年來,杭州市在民用建筑能耗統(tǒng)計工作中,積累了一定量的統(tǒng)計數(shù)據(jù),包含建筑基本信息(建筑類型、建筑功能、竣工時間、建筑層數(shù)、供暖方式、執(zhí)行的建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)情況等)和建筑能耗信息,對這些數(shù)據(jù)進行匯總、整理,分析杭州市公共建筑能耗現(xiàn)狀和特點,可以為杭州市民用建筑節(jié)能工作的開展提供科學(xué)的參考依據(jù),推動杭州市建筑節(jié)能工作的發(fā)展。

1 樣本選取及數(shù)據(jù)預(yù)處理

杭州市從2009年開始開展民用建筑能耗統(tǒng)計工作,統(tǒng)計數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量逐年增加和完善,調(diào)查的公共建筑項目以寫字樓、商場、賓館飯店、醫(yī)療衛(wèi)生建筑數(shù)量居多。為提高分析結(jié)果的代表性,本次公共建筑能耗數(shù)據(jù)分析選取數(shù)據(jù)較為完整的近五年(2013—2017年)調(diào)查的寫字樓、商場、賓館飯店、醫(yī)療衛(wèi)生建筑為分析樣本,經(jīng)剔除統(tǒng)計參數(shù)不全或明顯有誤的后,該連續(xù)五年中公共建筑的統(tǒng)計概況見表1。

表1 杭州市公共建筑能耗統(tǒng)計情況表

由表1可以看出,剔除后各使用功能建筑的單位面積電耗分布范圍仍然很大,離群情況也很嚴(yán)重,可能存在統(tǒng)計過程中收集、記錄或處理的誤差和偶然錯誤,為提高數(shù)據(jù)可信度,采用格拉布斯(Grubbs)檢驗法對其進行離群數(shù)據(jù)篩除整理。選取檢出水平α=0.005,那么置信概率P=1-α=0.995,查格拉布斯臨界值表(樣本數(shù)量大于100的按100計)可以得出G=3.754。將年單位面積電耗按上述參數(shù)進行離群處理后,各使用功能建筑信息概況見表2。

表2 各功能類別建筑信息概況表

為進一步分析《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(GB 50189—2005)》執(zhí)行前后,建筑單位面積電耗的差異,將2005年及以前竣工的公共建筑視為非節(jié)能設(shè)計建筑,考慮到標(biāo)準(zhǔn)實施到竣工的時間差,將2010年及以后竣工的公共建筑視為節(jié)能設(shè)計建筑,將各功能類型公共建筑按節(jié)能設(shè)計與非節(jié)能設(shè)計進行劃分,結(jié)果見表3。

表3 各功能類別建筑節(jié)能不節(jié)能建筑數(shù)量統(tǒng)計表

2 各類公共建筑能耗水平及分布狀況分析

由于除電力外,其他能源消耗統(tǒng)計不夠全面,本文只分析電耗數(shù)據(jù)。將各使用功能建筑單位面積電耗大小按50 kWh/(m2·a)的間隔進行劃分,即<50 kWh/(m2·a)、50～100 kWh/(m2·a)、100～150 kWh/(m2·a)、150～200 kWh/(m2·a)、>200 kWh/(m2·a)……,四類建筑的單位面積電耗分布情況見圖1～4。

圖1 寫字樓建筑單位面積電耗分布圖

圖2 商場建筑單位面積電耗分布圖

圖3 賓館飯店建筑單位面積電耗分布圖

圖4 醫(yī)療衛(wèi)生建筑單位面積電耗分布圖

從電耗分布圖可以看出,寫字樓建筑較其他三類建筑單位面積電耗低很多,單位面積電耗在100 kWh/(m2·a)以下的占比高達87.49%；其次是商場建筑和賓館飯店建筑,但商場建筑高電耗部分的相對較多；醫(yī)療衛(wèi)生建筑整體電耗水平最高,單位面積電耗在100 kWh/(m2·a)以上的超過半數(shù)。

將各類公共建筑中節(jié)能設(shè)計建筑和非節(jié)能設(shè)計建筑按單位面積電耗進行分檔對比,由圖5～8可以看出,寫字樓、賓館飯店和醫(yī)療衛(wèi)生三類建筑,單位面積電耗在100 kWh/(m2·a)以下的節(jié)能設(shè)計建筑占比明顯高于非節(jié)能設(shè)計建筑,100 kWh/(m2·a)以上的節(jié)能設(shè)計建筑占比大幅度低于非節(jié)能設(shè)計建筑,說明節(jié)能設(shè)計建筑有良好的降低單位面積電耗的效果。商場建筑中節(jié)能設(shè)計與非節(jié)能設(shè)計建筑從對比結(jié)果上看不出單位面積電耗的明顯差距,可能與新建的節(jié)能商場建筑中大型綜合性購物中心和大型超市比例高有關(guān)系,而老舊的商場建筑中市場的比例很高,整體電耗低。

圖6 商場節(jié)能設(shè)計與非節(jié)能設(shè)計建筑電耗對比圖

圖7 賓館飯店節(jié)能設(shè)計與非節(jié)能設(shè)計電耗對比圖

圖8 醫(yī)療衛(wèi)生節(jié)能設(shè)計與非節(jié)能設(shè)計電耗對比圖

3 杭州市公共建筑節(jié)能效果分析

2005年7月1日,《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(GB 20189—2005)》開始實施,至今已有大量的節(jié)能建筑竣工投入使用,為判斷杭州市建筑節(jié)能效果,將各使用功能建筑按節(jié)能設(shè)計與非節(jié)能設(shè)計進行劃分后,分別以總能耗除以總面積計算單位面積平均電耗值并進行對比,結(jié)果見表4和圖9。

表4 各類建筑節(jié)能設(shè)計與非節(jié)能設(shè)計單位面積電耗對比表

圖9 各類建筑節(jié)能設(shè)計與非節(jié)能設(shè)計電耗對比

根據(jù)上述圖表可以看出,除商場建筑外,其他三類建筑中的節(jié)能設(shè)計建筑比非節(jié)能設(shè)計建筑單位面積平均電耗降低幅度很大,采用節(jié)能設(shè)計措施后節(jié)能效果相當(dāng)明顯。四類建筑節(jié)能率從大到小依次為：醫(yī)療衛(wèi)生建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑>商場建筑。從建筑基本信息看,商場建筑之所以節(jié)能不明顯,和統(tǒng)計的節(jié)能設(shè)計建筑樣本中大型超市和綜合性商場占比要比非節(jié)能設(shè)計建筑中的占比大很多有關(guān)系。

4 杭州市公共建筑能耗對標(biāo)分析

根據(jù)浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《商場、超市單位電耗、綜合能耗限額及計算方法(DB33/T 759—2009)》《飯店單位綜合能耗、電耗限額及計算方法(DB33/T 760—2015)》《醫(yī)療機構(gòu)單位綜合能耗、電耗定額(DB33/T 738—2016)》《行政機關(guān)單位綜合能耗、電耗定額及計算方法(DB33/T 736—2015)》,選取單位綜合電耗限額≤280 kWh/(m2·a)作為商場建筑的參考標(biāo)準(zhǔn)；選取單位綜合電耗限額≤145 kWh/(m2·a)作為賓館飯店建筑的參考標(biāo)準(zhǔn)；選取單位綜合電耗限額≤155 kWh/(m2·a)作為醫(yī)療衛(wèi)生建筑的參考標(biāo)準(zhǔn)；由于寫字樓建筑與行政機關(guān)辦公建筑用能較為相似,因此選取省級行政機關(guān)單位面積電耗定額值≤90 kWh/(m2·a)作為寫字樓建筑的參考標(biāo)準(zhǔn)。

表5 各類型建筑單位面積電耗對標(biāo)結(jié)果

由表5可見,年平均單位面積電耗由大到小排序為：醫(yī)療衛(wèi)生建筑>商場建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑。醫(yī)療衛(wèi)生建筑高于定額的比例高達33.14%,具有較大的改造必要性和潛力,可列為重點改造對象。高于電耗定額或限額值的比例由大到小排序為：醫(yī)療衛(wèi)生建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑>商場建筑。

5 結(jié) 語

本文通過對杭州市2013—2017年度能耗統(tǒng)計中寫字樓、商場、賓館飯店和醫(yī)療衛(wèi)生四類公共建筑的能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行匯總整理,分析各使用功能公共建筑年單位面積電耗分布情況,對比節(jié)能設(shè)計建筑與非節(jié)能設(shè)計建筑單位面積電耗的差異,分析各使用功能建筑節(jié)能效果,對標(biāo)電耗定額值,得出以下結(jié)論：

1)杭州市公共建筑能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)按類別區(qū)分后,各類別樣本數(shù)量不多,若能加大統(tǒng)計量,可以提高分析結(jié)論的代表性和準(zhǔn)確性。

2)從平均單位面積電耗對標(biāo)結(jié)果來看,醫(yī)療衛(wèi)生建筑超出浙江省限額標(biāo)準(zhǔn)的比例最高,改造潛力較大。

3)四類建筑年平均單位面積電耗由大到小排序為：醫(yī)療衛(wèi)生建筑>商場建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑；高于電耗定額或限額值的比例由大到小排序為：醫(yī)療衛(wèi)生建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑>商場建筑。

4)根據(jù)各使用功能建筑中節(jié)能設(shè)計與非節(jié)能設(shè)計建筑平均單位面積電耗的對比可知,節(jié)能效果從大到小依次為：醫(yī)療衛(wèi)生建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑>商場建筑。