公共建筑运行能耗特征分析及能耗指标

时间：2021-12-01 15:04:59 所属分类：建筑科学 浏览量:

能源是人类社会存在的重要条件。近十年来，全球能源消耗以年均1.8%的速度增长。《中国建筑能耗研究报告(2019)》指出，中国建筑能源消费总量占全国能源消费总量的21.10%[1]。随着中国经济的发展，建筑物的能源消耗已成为交通枢纽和工业消耗的三大主要终端之一，占中国能

　　能源是人类社会存在的重要条件。近十年来，全球能源消耗以年均1.8%的速度增长。《中国建筑能耗研究报告(2019)》指出，中国建筑能源消费总量占全国能源消费总量的21.10%[1]。随着中国经济的发展，建筑物的能源消耗已成为交通枢纽和工业消耗的三大主要终端之一，占中国能源总消耗的30%以上[2]。《中国建筑节能年度发展报告(2019年)》指出，公共建筑的总运行能耗2.93亿kW·h, 占建筑总运行能耗的30.4%[3]。公共建筑的能耗是能源消耗的主要组成部分。 同时，建筑物的节能是节约能源的重要领域。 建筑物的节能收益绝大部分是在建筑的运行阶段实现的[4]。因此建筑能耗预测是建筑管理过程中的重要过程。在数据驱动的建筑能耗预测模型中，最为广泛的是人工神经网络模型[5,6,7]、支持向量机模型[8,9]、决策树模型[10,11,12]以及混合模型[13]。

　　近年来，我国在城市更新保护、既有建筑加固改造方面发布了一系列政策，进一步推动既有建筑改造工作[14,15,16,17]。通过摸清我国既有公共建筑面积存量，研究了不同气候下不同类型的现有公共建筑的当前能耗。因此将公共建筑的能耗与建筑的能效联系起来，有助于提高建筑的能效。

　　1、 建筑能耗水平分析

　　本文针对全国量大面广的不同气候区各种类型建筑的能耗水平研究，考虑包括建筑能耗和供暖能耗的全年所有能源消耗量为基础，对不同气候区的建筑耗能水平进行分析，具有横向对比上的直接性和简洁性，因此所述 “全年能耗”包含了建筑能耗和供暖能耗的全年所有能源消耗量，并统一折算为电力消耗进行分析。

　　1.1 、公共建筑研究样本分布

　　本文从严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区以及温和地区五大气候区的典型城市选取代表性公共建筑，包含办公类建筑、商场类建筑、旅馆类建筑、医院类建筑和学校类建筑等建筑类型，通过现场测试的方式研究分析不同气候区、不同类型的既有公共建筑的建筑能效水平，调研样本覆盖5个气候区，共1 525栋。具体样本分布见表1。

　　1.2、 不同年代建筑能效调研

　　20世纪80年代，我国通过“以点(两个试点城市)带面(8个省市)”的方式推广新墙体材料和节能建筑(1987-1992年)。我国关于建筑节能的相关标准颁布的时间基本集中于2000年以后，以GB50189—2005《公共建筑节能设计标准》颁布时间作为关键时间节点进行划分。因此在对我国既有公共建筑能效进行分析时，可按照1987年及之前、1988-2005年、2006年及之后划分为3个时间阶段。样本中具有建筑年代信息的建筑主要集中于寒冷气候区，因此选取寒冷地区建筑样本进行分析。

　　将研究结果与GB/T51161—2016《民用建筑能耗标准》的约束值和引导值进行比较，分析不同年代、不同建筑类型的建筑能效水平，如图1所示。

　　从图1和表2可以看出，各时间阶段建造的商场类建筑均有着较高的全年能耗强度，这与商场类建筑的特殊使用性质有关。商场类建筑由于人员流量较大，建筑设备需求较高，因此具有较高的能耗强度。2006年及之后建造的商场类建筑平均全年能耗强度为134 kW·h/(m2·a),能耗约束值和引导值不满足率分别为17%和33%。本时期建造的商场有着相对较高的能源需求，但整体更为高效和节能。

　　各时间阶段建造的办公类建筑全年能耗强度维持在100 kW·h/(m2·a)左右的水平。2006年及之后建造的办公类建筑平均全年能耗强度为131 kW·h/(m2·a),能耗约束值和引导值不满足率均为67%。与上一阶段相比，能耗水平有所上升。从表面上看，与我国建筑节能趋势有所不同，实际上由于调研并非普查，该结果主要由调研样本差异引起。一方面，所调研的2005年之后建造的办公类建筑中，耗能较高的建筑均为高档办公楼，对建筑使用的舒适性要求较高，能源需求大;另一方面，为了建筑美观需要而大量增加的玻璃幕墙等，也增加了建筑耗热因素。因此出现了2006年及之后建造的建筑的单位面积平均能耗高于2005年之前的现象。

　　1.3、 不同气候区建筑能效调研

　　本文研究项目的地理位置包含了严寒气候区、寒冷气候区、夏热冬冷气候区、夏热冬暖气候区以及温和地区，分析了不同气候区、不同建筑类型的建筑全年能耗数据，以下分别就不同气候区建筑能效情况进行分析。

　　对不同类型建筑的样本能耗数值与GB/T51161—2016《民用建筑能耗标准》的约束值和引导值进行比较，分析不同气候、不同建筑类型的建筑能效水平，如图2所示。

　　从图2可以看出，在严寒地区，各种类型的能耗值都比较高，能耗水平差距也比较大，尤其是商场类建筑、旅馆类建筑、校园类建筑、医院类建筑应作为能效提升改造的重点。在寒冷地区，商场类建筑、旅馆类建筑和校园类建筑应作为既有公共建筑改造的重点。在夏热冬冷地区，所有建筑类型的能耗均有50%～60% 高于标准约束值，因此所有既有公共建筑都具有一定的改造潜力。在夏热冬暖地区，医院类建筑和办公类建筑有50%及以上不满足标准约束值的要求，旅馆类和商场类次之，因此，这四类既有公共建筑都应列入改造重点。在温和地区，办公类建筑和医院类建筑的能耗满足标准约束值的要求，校园类建筑中有30.77%高于能耗标准约束值，因此，校园类既有公共建筑应列入改造重点。

　　2 、结论

　　本文通过对既有公共建筑运行能耗的研究，描述性地分析了不同气候区、不同年代的商场类、办公类、旅馆类、医院类、学校类建筑的耗能水平及特点，提高了对公共建筑能耗现状的宏观认识。通过研究分析，得到如下结论：

　　(1)各时间阶段建造的公共建筑全年能耗强度不同，2006年及之后建造的公共建筑中，商场类、办公类、医院类建筑还有节能的潜力。

　　(2)不同气候区的公共建筑全年能耗强度不同，且不同气候区应重点改造的建筑类型不同，同时为今后公共建筑节能改造工作提供数据基础。

　　参考文献

　　[1]中国建筑节能协会.2019中国建筑能耗研究报告概述[]建筑, 2020,(7):30-39.

　　[2]陈曦,魏峥,李林涛,等建筑运行能耗评价比对方法及工具开发[J]建设科技，2019,(18):25-30.

　　[3]谢泽西， 阮应君， 孙科,等基于能耗统计的青岛公共建筑能耗现状分析[J]建筑技术, 2020.516)662-665.

　　《公共建筑运行能耗特征分析及能耗指标》来源：《建筑节能》，作者：李以通,李晓萍,邱兰兰

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