西安地區(qū)某高層寫(xiě)字樓建筑能耗調(diào)查及節(jié)能潛力思考

張永禛

（西安曲江新區(qū)管理委員會(huì)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，陜西 西安 710061）

1 建筑概況

1.1 建筑基本信息

該寫(xiě)字樓位于陜西西安，總建筑面積33529 m2，地上29 層，地下2 層，建筑總高度為99 m，標(biāo)準(zhǔn)層高3.3 m。采暖空調(diào)面積為25146.75 m2。該樓于2014年投入使用，1～3 層為大廳，4～29 層為綜合辦公，使用人數(shù)約為1500 人。

1.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)信息

該寫(xiě)字樓為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，屋面保溫為擠塑板，外墻主體為鋼筋混凝土，外墻保溫為聚苯乙烯保溫板。外窗選用鋁合金雙層中空玻璃，室內(nèi)設(shè)計(jì)內(nèi)遮陽(yáng)。寫(xiě)字樓共設(shè)置4 部電梯，冬季采用市政供熱，夏季制冷采用一拖多多聯(lián)機(jī)組、分體空調(diào)。該寫(xiě)字樓主要用能系統(tǒng)包括供暖系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)機(jī)房、電梯系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、辦公用能系統(tǒng)等。

2 建筑能耗分析

2.1 建筑總能耗

該寫(xiě)字樓全年耗電1510961 kW·h，耗熱12076.06 GJ，耗水43469 m3，詳見(jiàn)表1。

表1 全年耗能指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算表

2.2 能源種類(lèi)構(gòu)成及占比分析

該建筑的能耗占比如圖1 所示。

圖1 能耗占比圖

2.3 逐月電耗分析

該寫(xiě)字樓電力消耗主要包括供暖照明用電、空調(diào)用電、變配電系統(tǒng)等。

圖2所示為該寫(xiě)字樓的逐月耗電量。分析比較可以得出，全年的電耗峰值集中在6月—8月，主要由于西安6月份開(kāi)始?xì)鉁厣?，空調(diào)使用時(shí)間增加，使得該時(shí)間段空調(diào)電耗顯著提高。過(guò)渡季節(jié)空調(diào)使用強(qiáng)度降低，耗電量明顯減少，全年電耗谷值出現(xiàn)在5月，次谷值出現(xiàn)在10月。對(duì)比兩個(gè)過(guò)渡季，春季過(guò)渡期電耗低于秋季過(guò)渡期電耗。

圖2 逐月耗電量柱狀圖（單位：kW·h）

2.4 逐月水消耗量分析

從圖3 可以看出，該建筑的用水量呈現(xiàn)不規(guī)則變化，這主要受辦公人數(shù)影響。這意味著隨著辦公室的員工數(shù)量增加或減少，建筑的用水量也會(huì)相應(yīng)地增加或減少，當(dāng)辦公人數(shù)增多時(shí)，用水量會(huì)相應(yīng)增加。

圖3 2017年逐月水能源消耗圖

2.5 建筑能耗指標(biāo)及對(duì)標(biāo)分析

建筑能耗指標(biāo)計(jì)算。根據(jù)該建筑2017年的能源和水資源消耗情況，可以計(jì)算出單位建筑面積的綜合能耗、電耗和水耗。具體結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 某建筑2017年能耗指標(biāo)計(jì)算表

建筑能耗指標(biāo)對(duì)比分析。①與歷史最優(yōu)指標(biāo)相比。在進(jìn)行能源數(shù)據(jù)對(duì)比時(shí)，歷史能耗數(shù)據(jù)是一項(xiàng)非常重要的信息來(lái)源。通過(guò)分析過(guò)去幾年的能耗數(shù)據(jù)，可以了解建筑物能耗的趨勢(shì)，以及可能存在的問(wèn)題。但是，該建筑的2015年—2016年的能耗數(shù)據(jù)不可用，這給本次對(duì)比分析帶來(lái)了一些限制。②與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)相比。根據(jù)《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51161-2016），該建筑的單位建筑面積電耗為45.06 kW·h/m2，放在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的 B 類(lèi)商業(yè)辦公室建筑非供暖能耗指標(biāo)約束值為80 kW·h/（m2·a），引導(dǎo)值為60 kW·h/（m2·a）。與標(biāo)準(zhǔn)相比，該建筑的單位建筑面積電耗表現(xiàn)出了較高的能效水平。這是一個(gè)積極的結(jié)果，但仍有進(jìn)一步提升的空間。

3 建筑室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)及主要用能系統(tǒng)分析

3.1 供暖系統(tǒng)

①系統(tǒng)概況。建筑的供暖熱源來(lái)自市政熱力系統(tǒng)，并與A座共用一個(gè)位于地下2層的換熱站進(jìn)行熱交換。換熱站內(nèi)設(shè)有高區(qū)和低區(qū)兩套系統(tǒng)，分別為該建筑高層和低層提供供暖。且換熱站內(nèi)的換熱系統(tǒng)正在進(jìn)行改造，從汽——水換熱方式轉(zhuǎn)變?yōu)樗畵Q熱系統(tǒng)。高區(qū)換熱機(jī)組由1 臺(tái)THermowave 板式換熱器、2臺(tái)45 kW 循環(huán)泵和2 臺(tái)7.5 kW 補(bǔ)水泵組成；低區(qū)換熱機(jī)組由1 臺(tái)THermowave 板式換熱器、2 臺(tái)45 kW 循環(huán)泵和2 臺(tái)4 kW 補(bǔ)水泵組成。②運(yùn)行分析。物業(yè)管理有限公司負(fù)責(zé)該建筑公共區(qū)域的用能系統(tǒng)的運(yùn)行、管理和維護(hù)工作。其確立了相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)管理制度，并進(jìn)行記錄、巡查和抄表等工作。該建筑末端使用的運(yùn)行控制，是由各個(gè)寫(xiě)字樓用戶(hù)根據(jù)自身需求通過(guò)地暖控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)的。物業(yè)公司的責(zé)任僅限于供應(yīng)暖氣和公共區(qū)域供暖的控制。③能耗分析。根據(jù)新改造的換熱站輸送水泵功率工頻運(yùn)行計(jì)算，預(yù)計(jì)年耗電量為26×104kW·h，單位建筑面積供暖系統(tǒng)管網(wǎng)水泵耗電指標(biāo)為1.72 kW·h/（m2·a），略高于《民用建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51161-2016）規(guī)定的約束值1.7 kW·h/（m2·a）。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)

①系統(tǒng)概況。該建筑并沒(méi)有中央空調(diào)系統(tǒng)，而是采用了多聯(lián)機(jī)組或者分體空調(diào)設(shè)備，來(lái)滿足每個(gè)單元的冷負(fù)荷需求。大部分單元選擇了多聯(lián)機(jī)組作為供冷設(shè)備，其中室外機(jī)的型號(hào)為5P。而室內(nèi)機(jī)的種類(lèi)包括壁掛式、吸頂式、暗藏式和落地柜式等不同類(lèi)型。這些供冷設(shè)備主要用于為每個(gè)單元的大開(kāi)間和獨(dú)立辦公室等區(qū)域提供制冷服務(wù)。大開(kāi)間通常需要較大的制冷能力，因此使用多聯(lián)機(jī)組來(lái)滿足其需求是一種理想的選擇。而獨(dú)立辦公室由于面積較小，少數(shù)業(yè)主選擇了1.5P 的一拖一分體空調(diào)機(jī)組來(lái)滿足其制冷需求。②運(yùn)行分析。該建筑由于缺乏中央空調(diào)系統(tǒng)的支持，各業(yè)主單位紛紛選擇了安裝分戶(hù)空調(diào)系統(tǒng)，來(lái)滿足自己的空調(diào)需求。這意味著每個(gè)單位都需要自行負(fù)責(zé)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和管理工作。為了確保室內(nèi)溫度的適宜和舒適，每個(gè)單位都必須根據(jù)實(shí)際情況，來(lái)判斷并控制空調(diào)設(shè)備的啟停運(yùn)行。該建筑中每個(gè)業(yè)主單位都擁有自己的分戶(hù)空調(diào)系統(tǒng)，這意味著每個(gè)終端用戶(hù)，都有權(quán)利自行控制空調(diào)的啟停運(yùn)行。③能耗分析。根據(jù)西安建筑能耗監(jiān)管平臺(tái)的數(shù)據(jù)，該建筑的空調(diào)系統(tǒng)耗電量為60×104kW·h，占建筑總用電量的26%左右。這個(gè)數(shù)字顯示了該建筑空調(diào)系統(tǒng)在整體能源消耗中的重要性。同時(shí)，單位面積的空調(diào)制冷能耗為25 kW·h/（m2·a），這說(shuō)明該建筑的空調(diào)系統(tǒng)的效率處于中等水平。

3.3 照明系統(tǒng)

①系統(tǒng)概況。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果顯示，電梯間的照明采用了0.6 m 的3 管格柵燈。每個(gè)電梯間安裝有3 套格柵燈，但每套格柵燈只安裝了1 只功率為10 W 的LED 燈管。因此，每個(gè)電梯間的照明總功率為30 W。電梯轎廂內(nèi)的照明燈具則是2 只功率為14 W的U 型熒光燈。一層大廳使用5 W 的LED 筒燈進(jìn)行照明。至于租售中心大廳和辦公室，則分別采用了5 W 的LED 筒燈和0.6 m 的格柵燈。其光源分別為10 W 的LED 直管燈和16 W 的LED 光源。而車(chē)庫(kù)則采用了1.2 m 的直管燈，光源功率為16 W 的LED 光源。②運(yùn)行分析。公共區(qū)域的照明系統(tǒng)由物業(yè)公司負(fù)責(zé)集中管理和維護(hù)。這些區(qū)域包括電梯間和車(chē)庫(kù)，其照明系統(tǒng)在24 h 內(nèi)持續(xù)開(kāi)啟。一樓大廳的燈具通常白天不開(kāi)啟，而是依賴(lài)自然光進(jìn)行照明。租售中心辦公室的照明系統(tǒng)，則根據(jù)辦公情況由辦公人員進(jìn)行控制。在工作時(shí)間內(nèi)，業(yè)主會(huì)將燈光開(kāi)啟，以確保辦公室內(nèi)有足夠的光線。而下班后，辦公室的員工會(huì)負(fù)責(zé)關(guān)閉照明系統(tǒng)，以節(jié)約能源。③能耗分析。目前，該建筑無(wú)法單獨(dú)統(tǒng)計(jì)照明系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)。盡管可以在管控平臺(tái)上對(duì)照明系統(tǒng)的用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)量，但卻無(wú)法獲取到相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)分析顯示，建筑辦公區(qū)的平均照明功率密度約為2.34 W/m2，而公共區(qū)域的照明功率密度約為1 W/m2?；谶@些數(shù)據(jù)，可以使用功率系數(shù)法來(lái)估算建筑照明系統(tǒng)的耗電量。根據(jù)預(yù)估結(jié)果，該建筑的照明系統(tǒng)耗電量大約為20×104kW·h，相當(dāng)于整個(gè)大樓總用電量的9%。每平方米單位面積的照明系統(tǒng)耗電量約為7 kW·h/a。

4 西安地區(qū)某高層寫(xiě)字樓建筑的節(jié)能潛力思考

4.1 管理節(jié)能潛力

管理節(jié)能是一種投入較少但效果顯著的節(jié)能方法，可以采取一系列有效的管理措施來(lái)提升節(jié)能水平。

明確能源管理崗位職責(zé)。設(shè)立專(zhuān)門(mén)的能源管理崗位，并明確其職責(zé)。這些崗位負(fù)責(zé)監(jiān)督和管理能源使用情況，制定并執(zhí)行能源管理計(jì)劃，定期進(jìn)行能源消耗分析和評(píng)估，以及提出節(jié)能改進(jìn)措施。

完善能源管理制度。建立健全的能源管理制度，包括制定能源管理政策、目標(biāo)和指標(biāo)等。制度中應(yīng)包括能源計(jì)量、數(shù)據(jù)分析、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、報(bào)告機(jī)制等要素，以便更好地了解能源使用情況，并及時(shí)采取相應(yīng)的節(jié)能措施。

加強(qiáng)節(jié)能行為宣傳引導(dǎo)。開(kāi)展員工培訓(xùn)和教育活動(dòng)，提高其對(duì)節(jié)能意識(shí)的認(rèn)識(shí)。通過(guò)宣傳和引導(dǎo)，培養(yǎng)員工的節(jié)能習(xí)慣，如合理使用空調(diào)、照明設(shè)備等，避免不必要的能源浪費(fèi)。

4.2 技術(shù)節(jié)能潛力

該建筑是一棟具有潛力的建筑，可以通過(guò)以下項(xiàng)目來(lái)實(shí)施技術(shù)節(jié)能措施。

更換LED日光燈管以提升照明效率。該建筑內(nèi)的照明燈具大多不是新型的節(jié)能燈，雖然T5 燈管已經(jīng)有一定的節(jié)能效果，但可以更換更節(jié)能的LED日光燈管。據(jù)統(tǒng)計(jì)，室內(nèi)約有3225 個(gè)熒光燈管可進(jìn)行更換。LED日光燈管相較于傳統(tǒng)熒光燈具有更高的能效比，能夠提供更亮的照明效果，并且壽命更長(zhǎng)，減少了更換頻率和維護(hù)成本。

安裝電能回饋裝置降低電梯耗電量。該建筑目前擁有4 部電梯，其主要使用特點(diǎn)是功率較大、載客轎廂空間大且載重量較高，電梯使用頻率高且制動(dòng)頻繁。全天滿載運(yùn)行時(shí)間平均達(dá)到60%。盡管電梯已采用變頻調(diào)速控制，但仍可安裝電能回饋裝置以實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造。電能回饋裝置可以將由電梯制動(dòng)產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)化為可再利用的電能，減少了對(duì)外部電網(wǎng)的依賴(lài)，降低了電梯的耗電量。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)西安地區(qū)某高層寫(xiě)字樓建筑的能耗調(diào)查，了解到當(dāng)前能源消耗情況較為顯著。然而，這也意味著巨大的節(jié)能潛力，可以采取一系列措施來(lái)降低能耗，例如改善建筑外墻的保溫性能、優(yōu)化空調(diào)和照明系統(tǒng)的運(yùn)行效率等。通過(guò)這些努力，可以有效實(shí)現(xiàn)能源資源的可持續(xù)利用，減少對(duì)環(huán)境的影響，并在長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展中獲得經(jīng)濟(jì)效益。因此，要重點(diǎn)關(guān)注并推動(dòng)西安地區(qū)高層寫(xiě)字樓的節(jié)能改造，從而為建設(shè)更加環(huán)保、綠色的未來(lái)做出積極貢獻(xiàn)。