嚴寒地域公共機構建筑的能耗特點與節能改造論文

　　引言

　　隨著國民經濟的不斷發展，建筑面積的不斷增加，建筑能耗也隨之增加。目前，發達國家建筑能耗占社會能耗的 30%~40%,而我國建筑能耗約占社會總能耗的 25%,工業用能量約占國家總能耗的 65%以上，交通用能僅占全社會能耗的 10%左右[1].我國現有公用建筑面積約為 45 億 m2,為城鎮建筑面積的 27%,占城鄉房屋建筑總面積的 10.7%,但公共建筑能耗約占建筑總能耗的 20%.在公共建筑中，公共機構建筑比例不斷上升，通常是國家能源產品和服務的重要消費者和最大使用者[2].目前，北方嚴寒地區公共機構建筑數量不斷增長，建筑能耗比例也持續增長。對沈陽某縣級市公共機構建筑進行實際案例調研，為北方嚴寒地區公共機構建筑實施節能減排工作提供參考。

　　1 北方嚴寒地區公共機構建筑的能耗基本現狀

　　1.1 公共機構定義

　　《中華人民共和國節約能源法》第四十七條和《公共機構節能條例》第二條，規定了“公共機構”的術語和定義，即“全部或者部分使用財政性資金的國家機關、事業單位和團體組織”.據初步統計，2010 年全國公共機構約 190.44 萬個（其中，國家機關 44.62 萬個，教育事業類 67.60 萬個，衛生事業類 28.14 萬個，科技事業類 18.95 萬個，文化事業類 1.92 萬個，體育事業類 0.62 萬個，其他事業類6.60 萬個，社會團體21.99 萬個），能源消耗總量約 1.92 億 t標準煤，約占全社會能源消耗總量的 6.19%,總用水量 132.54 億 t[3].

　　1.2 北方嚴寒地區公共機構建筑的用能方式

　　遼寧地處中緯度的南半部，歐亞大陸東岸，屬溫帶大陸性季風氣候，雨熱同季，日照豐富，四季分明。冬季漫長寒冷，夏季炎熱多雨，春季多風少雨，秋季晴朗短暫。夏季制冷季為 6-9 月；冬季采用市政熱水供熱，采暖期為 11 月-次年 4 月。

　　公共機構建筑主要的能源形式有：煤炭、電、天然氣和液化石油氣，此外還有可再生能源，如風能、太陽能、地熱能等，以及新能源，如相變儲能、沼氣等。

　　1.3 北方嚴寒地區公共機構建筑能耗現狀的影響因素

　　公共機構建筑能耗影響因素十分復雜，不僅與建筑的維護結構、供熱、空調系統及照明系統、辦公設備種類用能等有關，還與建筑人員使用和管理等多種因素有關。

　　1.3.1 圍護結構2005 年 7 月 1 日正式頒布的 GB 50189-2005《公共建筑節能設計標準》，針對不同建筑氣候區劃，提出了圍護結構各個部位的傳熱系數、遮陽系數、氣密性要求，規定了公共建筑執行 50%的節能標準。然而，公共機構建筑的圍護結構的熱工性能尚未完全滿足節能標準，也沒有采取相關的節能措施，實際采暖耗煤量遠大于理論計算值，這些公共機構建筑仍非節能建筑。

　　1.3.2 供熱、空調系統夏季公共機構建筑空調系統和分體式空調使用由用戶決定，由于節能意識不強，人們追求過低室內溫度，在開啟門窗的同時使用空調，導致室內空調耗能量大大增加。此外，空調清理不及時會增加系統阻力，降低使用效率。

　　冬季公共機構建筑采暖能耗較高，主要是熱源方式和建筑本身存在諸多問題，如：建筑熱力管道入口熱量浪費、圍護結構傳熱系數較大、門窗密閉性較差及散熱末端裝置散熱效率不高。

　　1.3.3 照明系統及辦公設備室內照明設施也是影響公共機構建筑能耗原因之一，如是否使用節能燈。另外，個別建筑熒光燈具安裝方式未與窗戶平行，也不利于自然光的充分利用。隨著現代化辦公的發展，公共機構建筑辦公設備不斷增多。

　　1.3.4 運行管理目前，建筑能耗監控體系尚未建立起來，因此，管理者對該類建筑的能耗現狀并不了解，管理方面存在諸多問題。而公共機構自身缺乏有效的管理機制，節能意識淡薄，浪費現象普遍存在。

　　2 北方嚴寒地區公共機構建筑能耗現狀的案例分析

　　以沈陽某縣級市的 16 棟公共機構建筑（建筑名稱為 A~P）為主要研究對象，結合調研取得的年基本能耗信息，進行能耗數據匯總、統計與分析，研究分析北方嚴寒地區公共機構建筑的用能方式和建筑能耗基本現狀，掌握公共機構建筑能耗現狀產生的原因。

　　2.1 建筑基本信息

　　調研建筑主要包括政府機關建筑、教育事業單位和衛生事業單位等，層數為 2~6 層，建筑面積普遍較小（見圖 1），建設時間跨度不是很大，建設時間和面積統計如圖 2 所示。為了分析出北方嚴寒地區影響公共機構建筑的影響因素，選擇執行建筑節能標準的建筑 D 進行調研，將從圍護結構、供熱、空調系統及設備、照明系統及辦公設備等方面進行研究分析。

　　2.2 建筑能耗案例分析

　　調研信息表明，當地的能源資源為：電和液化石油氣，其中，耗電設備主要包括照明、辦公設備、供熱、空調制冷系統。在空調季，所有建筑制冷系統主要依靠電力；在采暖季，除有 2 棟建筑利用了淺層地熱能外，其余建筑冬季采暖利用市政熱網，由于受當地條件因素制約其他能源方式不能被利用。

　　依據當年的《中國能源統計年鑒》，得到各種能源折標準煤參考系數，統一能源單位，便于分析比較。

　　例如“電力”的等價系數取國際普遍采用的當量熱值系數。

　　2.2.1 建筑案例各分項能耗所占比例將公共機構建筑能耗拆分為供熱能耗、空調能耗、照明能耗、辦公設備能耗和其他綜合能耗。其中，空調能耗以電耗為主，其他綜合能耗主要包括生活水泵等設備電耗。通過對調研數據的整理分析，得到該地區公共機構建筑各分項能耗的百分比統計圖（見圖 3）。

　　2.2.2 各建筑案例總能耗與分項能耗的統計整理分析數據可得出各建筑總能耗和分項能耗水平，繪制出各建筑總能耗與各分項能耗比較圖（見圖 4）。

　　由圖 4 可以看出，公共機構單位面積建筑能耗差距較大，最高為8.28 kgce/（m2·a），最低為 4.62 kgce/（m2·a）；照明系統、辦公設備和其他綜合能耗水平因建筑不同而有所差別，波動范圍不是很大；而采暖能耗水平相當，保持在 3.22~3.49 kgce/（m2·a）之間。

　　2.2.3 建筑案例各分項能耗平均水平進一步整理調研數據，得出公共機構建筑各分項能耗平均水平，見表 1.

　　2.2.4 建筑案例能耗分析由圖 3、4 和表 1 可知，公共機構建筑單位面積能耗為 6.17 kgce/（m2·a），其中，空調和采暖單位面積平均能耗達到 0.72 kgce/（m2·a）和 3.47 kgce/（m2·a），分別占到了公共機構建筑總能耗的 57.66%和 11.32%.建筑采暖空調能耗占到全部建筑能耗的 70%左右，由此可見，公共機構建筑空調與采暖系統能耗是影響建筑總能耗的關鍵因素。

　　從分項能耗數值分析，采暖能耗比例最大，約占總能耗的 57.66%.由于該地區全年采暖季較長，供熱能耗比例普遍較高。其次是照明系統能耗，約占15.17%.由于公共機構建筑辦公設備較多，且照明要求較高，使得照明能耗較高。再次為空調能耗，約占11.32%,空調系統耗電量全年波動較大，在空調季達到高峰，辦公設備能耗約占 10.68%,公共機構建筑辦公設備較多，使用量較大。最后，其他能耗約占5.17%,由于建筑物樓層均在 6 層以下，并沒有包括電梯能耗。公共機構建筑全年使用時間較短（約為250 d,每天工作 8 h），單位面積能耗一般較小但是人均能耗較大，照明、辦公設備及其他綜合電耗全年基本穩定。表 1 的建筑 D 是執行了建筑節能標準的，其單位面積能耗、各分項能耗均低于所有案例的平均水平，相對于建筑 P 節能效果尤為明顯。

　　3 北方嚴寒地區公共機構建筑節能改造幾點措施

　　通過案例分析，提出適合于嚴寒地區公共機構建筑節能改造技術的幾點建議。

　　3.1 建筑圍護結構節能改造《中華人民共和國節約能源法》鼓勵在建筑節能改造中使用新型墻體材料等節能建筑材料和節能設備。對于北方嚴寒地區，對屋頂進行節能改造，提高其保溫隔熱性；對外墻進行外保溫；采用節能門窗，安裝外遮陽設施。節能改造后，圍護結構各個部位的傳熱系數、遮陽系數、氣密性達到 GB 50189-2005《公共建筑節能設計標準》中的要求。

　　3.2 供熱、空調系統技術改造采暖方面，首先對暖氣罩進行改造，其次做好建筑入口熱力管道保溫。

　　《公共機構節能條例》規定公共機構應當嚴格控制空調室內溫度，充分利用自然通風，改進空調運行管理。大部分的公共機構建筑面積較小，應采用分體式空調，是公共機構建筑最節能的空調方式[4],也可采用多聯機空調系統形式。另外，在經濟和技術允許的條件下，根據該地區的能源形勢，公共機構建筑應充分利用可再生能源和新能源。

　　3.3 照明系統及辦公設備節能化《公共機構節能條例》規定公共機構應充分利用自然光，優化照明系統設計，使用高效節能照明燈具，推廣使用智能調控裝置，嚴格控制建筑物外部裝飾照明。

　　公共機構建筑中的辦公設備使用較多，采用節能辦公設備能有效地降低辦公設備能耗。

　　3.4 加強節能管理，培養節能意識認真貫徹落實《公共機構節能條例》，要提高節能意識；提倡行為節能，做到“人走燈滅”,及時關閉用電設備。

　　4 結論

　　通過對公共機構建筑實際案例能耗調研分析，該地區公共機構建筑主要用能方式為：夏季制冷采用分體式空調系統形式；冬季采暖主要由市政熱網供熱。

　　嚴寒地區公共機構建筑的圍護結構、供熱空調、照明系統、辦公設備和運行管理等方面都存在著一定的問題，其中采暖能耗所占比例最大為 57.66%,空調能耗為 11.32%,建筑采暖空調能耗占到全部建筑能耗的70%左右；照明和辦公設備能耗全年基本穩定，分別為 15.17%和 10.68%.嚴寒地區公共機構建筑存在問題較多，為更好地推進建筑節能，應積極采取節能改造措施，如圍護結構節能改造、供熱空調系統節能改造、照明及辦公設備節能化等，有效實現公共機構建筑節能減排。

　　參考文獻：

　　[1]清華大學建筑節能研究中心。中國建筑節能年度發展研究報告 2013[M].北京：中國建筑工業出版社，2013:3-9.

　　[2]王樂鵬，盧紫丁，陸青。我國公共建筑能耗調查研究綜述[J].能源與環境，2013,（1）：15-17.

　　[3]公共機構節能“十二五”規劃[J].寧波節能，2012,（4）：6-11.

　　[4]劉阿棋，朱穎心，林波榮，等。政府辦公建筑夏季空調能耗分析[C]//2009 年全國節能與綠色建筑空調技術研討會暨北京暖通空調專業委員會第三屆學術年會論文集。2009.

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