重慶市酒店類公共建筑能耗調查與分析
重慶市酒店類公共建筑能耗調查與分析
后勤工程學院周義超吳祥生信海同濟大學向素平
摘要本文以重慶市公共建筑能耗調查為依據(jù),對酒店的建筑能耗進行重點調查,得出重慶市既有酒店的建筑能耗偏高,酒店之間能耗差異大;圍護結構傳熱和新風負荷都非常大;過渡季節(jié)沒有很好的利用室外自然冷量;設計負荷偏大;幾乎沒有排風的能量回收措施;節(jié)能潛力大。通過選擇高效的制冷設備;對末端設備風機和水泵設備采用變頻控制;過渡季節(jié)大量引入新風;選用全熱交換裝置和加強空調系統(tǒng)設備運行管理等方式以達到節(jié)能目的。
關鍵字酒店;能耗調查分析;節(jié)能;變頻控制;運行管理
1引言
[1]
酒店是公共建筑中的重要組成部分,據(jù)《重慶統(tǒng)計年鑒(1998~201*卷)》統(tǒng)計,直轄前重慶3星級以上酒店總共只有14家,其中僅有兩家為4星級;而到201*年,大重慶范圍內3星級以上酒店達到了73家,是1997年的5倍多,其中5星級2家,4星級17家。這些酒店建筑規(guī)模大,功能復雜,隨著改革開放的深入和市場經(jīng)濟的發(fā)展,已經(jīng)成為建筑耗能大的行業(yè)之一。從調查結果來看,旅游系統(tǒng)酒
2店類公共建筑單位面積年耗電量平均值達到了167.83kWh/ma,在我市其他各類公共建筑中位居第二位,僅次于商場類建筑,同比國內其他省市同類建筑能耗情況呈中等水平。
與我市其他公共建筑一樣,酒店類建筑同樣存在建筑保溫隔熱性能較差,空調設備選型過大等通病,但在能源管理方面則明顯好于其他類型單位,卻也存在一定的不足之處,總體來說,我市酒店類建筑能源消耗形勢較為嚴峻,具有較大的節(jié)能潛力。通過本次調查,對我市建筑能耗水平摸底,建立健全我市地方能源管理法規(guī)條例,制定實施現(xiàn)有公共建筑節(jié)能改造計劃,順利完成我市建筑節(jié)能“十一五”規(guī)劃具有重要意義。2能耗調查方法
為了促進重慶市整個節(jié)能工作的開展,有效的分解“十一五”節(jié)能降耗20%這一指標,為重慶市有效的開展既有建筑的改造做出基礎工作,由重慶市人大城環(huán)委牽頭組織了此次對重慶市現(xiàn)有公共建筑的能耗調查,并成立了專門的調查小組。調查對象以全市的大型公共建筑為主;調查人員由兩個團隊組成,一是能耗調查專家組,二是在校從事節(jié)能方面課題的博士生、高年級的碩士研究生;調查方式采取集中調查和重點調查相結合的方式進行。
本次調查對各單位近5年的能源消耗基礎數(shù)據(jù)進行了收集整理,分析了酒店類公共建筑逐年能耗情況和逐月能耗情況,同時分別從建筑圍護結構、建筑設備、能源管理三方面對各建筑及所屬單位的基本信息進行了收集。本次調查共向主城九區(qū)66家酒店發(fā)放了能耗情況調查表,其中回收有效調查問卷45
2份,回收率68.18%?傉{查面積為1144924.66m。具體調查和測試內容如下:1)建筑本體:外墻、幕墻、門窗、遮陽、屋面、建筑朝向、建筑結構;2)建筑設備:空調、通風、采暖系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、電梯等機電設備、辦公與其它設備、樓宇控制系統(tǒng)、供配電系統(tǒng);3)建筑使用及設備運行管理:建筑內人員及活動情況、管理人員與管理制、節(jié)約能源的措施、自然能源的應用;4)能耗量:耗電量、氣、煤、油等燃料耗量。
3重慶市酒店類公共建筑能耗3.1酒店能耗特點
酒店類公共建筑的能源消耗主要用于空調、照明、熱水供應等,與其它類型的商業(yè)建筑相比,酒店類建筑具有自身的特點:比如酒店內的各種設施(餐廳、商務中心、休閑中心、洗衣房等)具有不同的功能,運營時間也不同:全年平均入住率的變化引起酒店內人員負荷的變化(如節(jié)假日,旅游黃金周等的入住率較高等);室內環(huán)境及空調參數(shù)的選擇因入住人員的要求而調節(jié),隨意性較大。這些因素都會導致酒店內各服務設施具有不同的運營時間段,并由此產(chǎn)生其能量消耗的特殊性。3.2酒店間能耗差異
酒店類建筑的能耗水平與酒店本身的星級水平相關,不同星級與檔次的酒店由于服務標準不同,在室內溫度、濕度、燈光照度等要求上必然不同,其結果能耗率也有所差異,如五星級酒店的平均能耗量,明顯高于其它星級的酒店。以201*年度,調查范圍內22家酒店的能耗密度為例,最大達到了
22144.29kWh/ma,最小則為55kWh/ma,能耗情況相差較大,具體能耗情況見圖1。如此大的差異說明酒店類建筑節(jié)能的挑戰(zhàn)和潛力都很大。
圖1201*年各酒店能耗密度對比
3.3總能耗變化趨勢及規(guī)律
從201*年至201*年5年間酒店類建筑的逐年能耗變化情況來看,隨著節(jié)能技術的推廣、應用和既有建筑和設備的改造,酒店類建筑在201*年至201*年期間的平均能耗水平有下降的趨勢,見圖2所示。201*年夏季,重慶遭遇百年不遇特大伏旱,7月中旬至8月下旬遭受持續(xù)高溫熱浪襲擊,其中大于38℃的高溫日數(shù)達到了21天,即使在如此惡劣的氣候條件下,但由于各類節(jié)能新技術推廣和節(jié)能改造工作的開展,201*年度重慶市酒店類公共建筑的能耗水平仍呈下降趨勢,由此可見推廣節(jié)能技術和加強節(jié)能教育的重要性。
圖2重慶市酒店類建筑逐年能耗情況
圖3是本次調查重慶市酒店類建筑201*年度各月份的耗電變化情況,從圖中的曲線可以明顯看出建筑的耗電高峰均在8月份。重慶市各酒店的供冷主要集中在夏季6月~9月,在5月和10月等過渡季節(jié)天氣變化較大,一般根據(jù)天氣情況采用間歇供冷。供熱則主要集中在12月至次年1月,2月則根據(jù)天氣狀況間歇供熱。從下圖可以看出,8月份是重慶市酒店類建筑的耗能高峰時期,5月,11月等過渡季節(jié)則是用電的低谷,這主要是由空調系統(tǒng)的能耗引起的,這也說明了重慶市酒店的建筑能耗主要以空調用能為主。
天然氣是各酒店鍋爐采用的主要能源,從圖4可見,酒店類公共建筑的逐月耗氣量隨季節(jié)的變化較大,冬季由于生活熱水的需求量增大,其耗氣量也隨之增大,是天然氣消耗的高峰期,夏季由于部分集中空調機組的運行,其耗氣量也有一定幅度的增加
圖3重慶市酒店逐月耗電量
圖4重慶市酒店逐月耗氣量
4空調系統(tǒng)節(jié)能潛力分析
從調查來看,我市酒店類公共建筑節(jié)能潛力巨大。實施節(jié)能改造,開展節(jié)能降耗工作,應以設備為依托、以技術為保障、以管理為手段,積極探索節(jié)能降耗的新途徑和新舉措。4.1圍護結構
從調查的建筑情況來看,酒店多為高層建筑;從建筑結構來看,多為框架結構,其中40%為板式結構,60%為點式結構。就高耗能建筑而言,門窗的耗能可達建筑總耗能的50%左右,是建筑物圍護結構耗能的主要環(huán)節(jié)。從建筑保溫效果來看,重慶市酒店類公共建筑墻體熱工性能較差,僅1棟建筑采用了外墻保溫措施。調查范圍內有82%的建筑采用了屋面保溫隔熱措施,其中外保溫屋面占56%,種植屋面占11%,通風屋面占33%。
在窗體結構方面,所有酒店的外窗均采用新型的鋁合金外窗和塑鋼外窗,但出于建筑成本,基本都沒有采用“斷熱橋”等節(jié)能措施。73%的窗戶只采用了普通單層玻璃,其抵御日光熱輻射不佳,節(jié)能效果差,18%的窗戶采用普通雙層玻璃,而采用鍍膜玻璃的建筑僅占9%。根據(jù)客房等功能房間的要求,基本上都在建筑內部安裝了窗簾,但沒有采取外遮陽。
對于既有建筑而言,對圍護結構進行大面積更換不太現(xiàn)實,但根據(jù)以上分析可知,在建設熱工設計方面仍然具有很大的節(jié)能潛力,具體措施如下:1)建議使用反射玻璃、雙層玻璃。反射玻璃、雙層玻璃可以提高玻璃的隔熱性,減少由外窗引起的冷負荷。2)改善外遮陽設施。資料顯示,外遮陽比內遮陽更具明顯的節(jié)能效果,在陽光照射時間較長的南面、西面設置外遮陽體系,能較大幅度地降低空調負荷,
[4]
可降低空調運行負荷16%~29%。4.2空調設備情況酒店行業(yè)空調系統(tǒng)使用能源主要為電力和天然氣等清潔能源,僅有一家酒店由于設備安裝位置的因素,無法滿足建筑消防要求,仍在使用柴油作為能源。重慶酒店使用的冷源設備以能效比較低并在非滿載負荷下調節(jié)能力較差的水冷螺桿式機組為主流形式,具體的類型分布如下圖。13%5%19%18%5%8%32%水冷離心式冷水機組水冷螺桿式冷水機組水冷活塞式冷水機組水冷熱泵風冷熱泵直燃型溴化鋰機組蒸汽型溴化鋰機組
圖5酒店常用空調冷源設備統(tǒng)計圖空調系統(tǒng)設計中的設備選型是基于最不利工況下的冷熱負荷,即夏季最高氣溫時的最大冷負荷和冬季最冷時的最大熱負荷。但在實際使用中,由于季節(jié)、天氣、客房入住率和經(jīng)營活動的不斷變化,用能負荷也在不斷的變化,并在絕大部分時間實際負荷低于設計負荷,這就導致了裝機容量偏大、管道直徑偏大、水泵配置偏大、末端設備偏大的“四大”現(xiàn)象,也就是所謂的“大馬拉小車”現(xiàn)象。針對此現(xiàn)象,采用根據(jù)實際需求隨時改變空調系統(tǒng)工況的變頻技術和智能控制技術尤為重要。但調查中僅33.33%的酒店設備配置了變頻調速控制系統(tǒng),有61.29%酒店的空調水泵系統(tǒng)是采用“臺數(shù)控制”的方式來調整空調系統(tǒng)的工況,僅13.04%的酒店對空調新風系統(tǒng)配置了變頻調速裝置。
針對以上調查分析,在空調設備方面采用的相應節(jié)能措施如下:1)應該合理配置冷熱源設備的容量和臺數(shù),在不同的冷負荷下開啟相應的機組和臺數(shù);2)要充分考慮空調系統(tǒng)的全年節(jié)能運行,加大新風入口的面積,使過渡季節(jié)能充分利用室外新風來消除室內負荷;3)對冷凍水泵和冷卻水泵分別加裝變
頻器,實現(xiàn)變水量運行,節(jié)省輸送能耗;4)根據(jù)氣象參數(shù)及人員的變化規(guī)律設計自控系統(tǒng),使室內溫度、濕度達到設定值,不僅可以節(jié)約能量,還有利于提高室內的舒適性;5)據(jù)調查顯示,熱回收裝置在重慶市商場集中空調系統(tǒng)中的安裝率極低,僅為8.5%,所以在以后的設計和節(jié)能改造中應充分回收利用回風的能量。
4.3空調系統(tǒng)運行管理及工作人員配置情況
酒店建筑能耗是酒店主要經(jīng)營成本之一,因此,酒店行業(yè)對于建筑節(jié)能均較為重視。從調查的結果來看,92.3%的酒店建立了節(jié)約能源的運行管理制度,如根據(jù)季節(jié)變化,重新設定冷凍水給水溫度,合理分配制冷機負荷;優(yōu)化空調機組運行模式(如上班前提前開機,下班前提前關機的運行模式);在調查范圍內所有酒店的集中空調末端風機盤管系統(tǒng)均設置了分檔開關控制。其中54.5%的酒店采取了“與目標考核對應”的方式,31.8%的酒店采取了“計量收費”的管理模式,剩余13.7%的單位則采取了其它一些管理模式。為了進一步節(jié)約經(jīng)營成本,創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益,調查范圍內81.5%的酒店對用能設備都展開了一系列的節(jié)能改造和性能優(yōu)化,其優(yōu)化改造模式可主要分為“自行優(yōu)化”、“設備廠家優(yōu)化”和“專業(yè)節(jié)能公司優(yōu)化”三種途徑。70.07%的酒店均建立了節(jié)能運行的技術檔案,但主要是針對集中空調和變電設備,對于照明和其他用能設備等方面仍有所欠缺。
在設備運行管理工作人員配置方面,管理人員中具有高級職稱的僅占13%,中級職稱人員占47%,初級職稱人員占40%。而設備運行技工人中有87%的為普通技術人員,高級技術人員僅占16%?傮w而言,能在實際運行管理中科學有效地調節(jié)空調設備的情況不多。
所以,在設備運行管理和人員的技術水平方面需采用的節(jié)能措施為:1)加強酒店高層管理部門對節(jié)能工作的重要性認識;2)提高專業(yè)管理人員專業(yè)素質,通過組織一些行業(yè)內節(jié)能培訓及經(jīng)驗交流活動,了解節(jié)能降耗的新技術和新信息,相互學習,取長補短,也可為酒店節(jié)能降耗開辟一條新途徑;3)建立健全能源消耗指標體系,如能源檢查、考核和獎懲等制度;4)加強設備監(jiān)管、維修和清洗減小設備運行阻力,提高空調的運行效率,從而杜絕“跑、冒、滴、漏”等能源浪費情況。5結論
隨著近年來各單位對節(jié)能工作越來越重視,以及各類節(jié)能技術的不斷推廣和應用,雖然重慶市酒店類建筑在201*年至201*年期間的平均能耗水平呈下降的趨勢,但酒店類建筑能耗密度總體上還是很大?偰芎牡脑伦兓厔葜械牟▌又饕驗榭照{系統(tǒng)的能耗波動,相應的節(jié)能措施為:1)在圍護結構建筑節(jié)能方面,通過改善提高玻璃的隔熱性和外遮陽設施,從而減少由外窗引起的冷負荷;2)在空調設備節(jié)能方面,合理配置冷熱源設備的容量和臺數(shù),在不同的冷負荷下開啟相應的機組和臺數(shù);要充分考慮空調系統(tǒng)的全年節(jié)能運行,加大新風入口的面積,使過渡季節(jié)能充分利用室外新風來消除室內負荷;采用變頻和自控系統(tǒng),使室內溫度、濕度達到設定值,不僅可以節(jié)約能量,還有利于提高室內的舒適性;采用熱回收裝置充分回收利用回風的能量;3)在設備運行管理方面,加強酒店高層管理部門對節(jié)能工作的重要性認識,對運行管理技術人員進行節(jié)能技術培訓,加強設備監(jiān)管、維修和清洗減小設備運行阻力,提高空調的運行效率;建立健全能源消耗指標體系,如能源檢查、考核和獎懲等制度等。`
參考文獻:
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重慶市現(xiàn)有公共建筑能耗調查分析
后勤工程學院吳祥生劉兆勇信海重慶大學付祥釗重慶市設計院譚平重慶市建筑節(jié)能協(xié)會馬定平
摘要本文在對重慶市各類型公共建筑能耗調研和現(xiàn)場實測的基礎上,概述了重慶市公共建筑能耗現(xiàn)狀,并針對大型商場、星級賓館酒店、醫(yī)院等高能耗建筑從建筑圍護結構、用能設備、能源管理等方面進行了能耗分析及節(jié)能策略研究。簡要介紹了校園、文化場所建筑能耗情況以及市政照明用能情況。最后針對各類型公共建筑的能耗特性給出了節(jié)能潛力計算,并提出了相應的建議。關鍵詞公共建筑;建筑節(jié)能;能耗調查。
0背景
在建筑能耗中公共建筑的能耗占有較大的比重,而在公共建筑中現(xiàn)有建筑(幾乎都不是節(jié)能建筑)所占比例又較大。因此,搞好現(xiàn)有公共建筑的節(jié)能改造非常重要。摸清現(xiàn)有公共建筑的能耗水平和存在的問題是搞好公共建筑節(jié)能改造的基礎性工作。
201*年4月,根據(jù)重慶市人大常委辦公廳、重慶市人民政府辦公廳的有關文件精神,由重慶市人大城環(huán)委領導,市建委組織實施,重慶市建筑節(jié)能協(xié)會和重慶市建設技術發(fā)展中心具體承辦開展了“重慶市現(xiàn)有公共建筑能耗調查”工作。在市旅游局、衛(wèi)生局、國土房管局、文化局、商委、教委、交委、市政委、萬州區(qū)人大、榮昌縣人大、沙坪壩區(qū)人大等部門的鼎力協(xié)助下于201*年12月順利完成調查工作。
調查采取集中調查與重點調查相結合的方式進行。集中調查按照各個委局分工實施,采取集中開會、專家講解、現(xiàn)場培訓、細化調查對象、發(fā)放表格、回收表格等方式,最后,由調查聯(lián)絡小組負責匯總相關內容以及回收表格數(shù)據(jù)的核實。重點調查則是在普查完成后,經(jīng)數(shù)據(jù)分析,對有疑問的數(shù)據(jù)以及有代表意義的單位進行調查,采取由專家?guī)ш,上門服務的方式進行。1重慶市現(xiàn)有公共建筑能耗概況
召開了13個集中調查會議,192個單位回收了表格(共回收323棟建筑),總回收率75%。調查總面積565.71萬m,其中采用集中空調總面積為385.11萬m。分別從建筑圍護結構、用能設備、能源管理三方面對重慶市各類型公共建筑近五年的能源消耗基礎數(shù)據(jù)進行了收集整理,分析了公共建筑逐年的能耗情況,圖1為重慶市各類型公共建筑201*年耗電量折合標煤數(shù),圖2為重慶市各類型公共建筑年能耗密度。從圖1看出,201*年重慶市主要公共建筑耗能量總計約786千噸標煤,其中大型商場和星級賓館耗能量所占比例較大,分別占總耗能量的43.1%和36.5%。從圖2看出各類型公共建筑中,大型商場、星級賓館、有集中空調病房、博物館年能耗密度較大,其中大型商場年能耗密度354.6kWh/ma,遠遠高于其他類型的公共建筑。
本次調查發(fā)現(xiàn)我市公共建筑普遍存在建筑保溫隔熱性能較差,空調設備選型過大等通病。在能源管理方面差異較大,酒店類建筑明顯好于其他類型建筑,但也存在一定的不足之處,總體來說,我市公共建筑能源消耗形勢較為嚴峻,具有較大的節(jié)能潛力。
按照回收數(shù)據(jù)分析測算,我市主城區(qū)賓館、醫(yī)院、教育、文體設施等公共建筑測算面積為1854.61
122萬m。這些公共建筑年耗能78.6萬噸標煤。如果進行節(jié)能改造(節(jié)能50%),每年可節(jié)能38.7萬噸標煤,占重慶市每年節(jié)能指標(180萬噸標煤)的21.5%。
900800700600500400300201*0007862
年耗能量(千噸標煤)33928776303015811店樓場房室類館化文館覽普通文化房酒商病公教館館病上型通辦校調物以校展覽大普學空博級學、中星集有
圖1重慶市各類型公共建筑201*年耗電量折合標煤數(shù)
400年能耗密度(Kwh/m2a)350300250201*50100500店樓場房室酒房商病公教上病型通辦校調物館類展館以大普校學空博影劇院級中學星集有影劇院、普通合計
圖2重慶市各類型公共建筑年能耗密度
2各類型公共建筑能耗現(xiàn)狀及節(jié)能分析2.1大型商場用能分析2.1.1能耗總體情況
201*年重慶市商場建筑總耗能量約為33.9萬噸標煤,占全市公共建筑總耗能量的43.1%。商業(yè)建筑作為消費中心,能耗有以下特點:
(1)每天的營業(yè)時間為9:00~22:00,長達12小時以上,且由于人們的消費習慣,在節(jié)假日空調系統(tǒng)負擔比平時劇增。
(2)基本不變的室內熱環(huán)境和光環(huán)境;室內光環(huán)境完全依賴人工照明維持,室內熱環(huán)境完全依賴空調設施調節(jié);
(3)商場絕大多數(shù)屬于封閉建筑,即便是有外窗,大多數(shù)也都沒有開啟。需要機械送風來滿足室內舒適的熱濕環(huán)境要求,新風處理量大,供冷季節(jié)長。
(4)由于商場展示商品的需要,對光效果要求很高,因此照明負荷大,一般為30~60W/m,由此帶來的空調冷負荷也隨之增大;
(5)由于商場建筑對外觀的要求美觀時尚,所以大多數(shù)商場在設計外觀時,經(jīng)常采用玻璃幕墻作為外墻,進一步地增加了空調冷負荷;
(6)由于商場建筑的人員密度高、流動性強,而且受時段和季節(jié)影響較大,造成高低峰值相差巨大,空調大部分時間都在部分負荷下運行,造成了大量的能源浪費。
22.1.2用能情況對比
商場建筑由于其所處地理位置、消費檔次、建筑本體、經(jīng)營狀況的不同,其能源消耗狀況也有很大的差異。圖3為調研中比較有代表性的10家商場201*年能耗密度數(shù)據(jù)。
500450400350300250201*50100500448.77407.99392.02405.59370.34360.74308.22261.4213.28377.2354.55kWh/m2a重百大樓新世紀江南商都好又多欣陽店富安百貨重百沙坪壩商場新世紀凱瑞商都王府井沙坪壩店平均值重百臨江商場新世紀瑞成商都立洋百貨
圖3各商場201*年年能耗密度調研數(shù)據(jù)
從圖3看出各商場相互之間用電量差異較大,建筑年能耗密度在213.28~448.77kWh/a之間,能耗密度平均值為354.56kWh/a,其中最大值是平均值的1.3倍,而最小值是平均值的60%;最大值與最小值之間則相差2倍以上。與文獻〔3〕提出的商場建筑能耗密度200~300kWh/a的范圍對比,發(fā)現(xiàn)重慶市的商場建筑能耗密度高,能源浪費嚴重,節(jié)能潛力巨大。2.1.3建筑圍護結構情況
通過對調研基礎數(shù)據(jù)的整理,商場建筑圍護結構具有以下特點:
(1)大多數(shù)商場建筑圍護結構未考慮節(jié)能措施,所有的商場建筑均未做外墻保溫。
(2)對窗體和玻璃幕墻的材料選擇都很差,有70%建筑選擇普通單玻,窗戶和玻璃幕墻傳熱系數(shù)普遍偏大,空氣滲透嚴重。
(3)在設置遮陽措施中,26%的建筑無遮陽設施,74%有不同形式的遮陽設施,全部都是內遮陽。(4)商場建筑中(單面朝向或多面朝向)使用玻璃幕墻占到了75%。2.1.4建筑能源管理情況
商場建筑整體運行管理水平的高低影響著建筑能源利用水平。在本次調研對象中,建筑運行管理有些是專門的物業(yè)管理公司來進行;有些建筑由自己的工程部門來進行;部分由投資商出租或使用的公共建筑房間,是以固定工資形式聘請物業(yè)管理公司或人員,負責對整個大樓設備進行維護與管理,因此建筑物運行管理水平的高低主要取決于物業(yè)管理公司及人員專業(yè)技術水平。表1為商場建筑的節(jié)能管理制度建設情況。從表中看出:①只有不到50%的運行管理人員參與過節(jié)能培訓和節(jié)能制度的制定,直接導致在管理過程中技術水平低和缺少標準的指導。②只有35%的單位建立了節(jié)能檔案。管理人員沒有原始資料的指導,對系統(tǒng)在不同時段下運行情況缺乏了解,增加了能源消耗。
表1商場建筑的節(jié)能管理制度建設情況(占%)
有節(jié)能有節(jié)能進行過能耗數(shù)據(jù)收集開展優(yōu)化用能設備有節(jié)能運行了解EMC培訓制度和分析挖掘節(jié)能潛力的運行時間和參數(shù)的技術檔案合同474753703552.1.5空調系統(tǒng)運行管理情況
目前重慶市商場空調設備運行有如下特點:
①運行人員通常在沒有對空調系統(tǒng)的運行情況做詳細的記錄和檢測的情況下,就對系統(tǒng)水溫和機組
的停開情況自行調整,有可能使系統(tǒng)處于不利的狀況下運行;
②空調系統(tǒng)自動化水平不高,變頻控制僅為8%,不能隨負荷變化而自動調整,給空調系統(tǒng)的節(jié)能帶來很大的障礙,導致了機組普遍存在“大馬拉小車”的情況;
③只有60%的商場建筑進行了對系統(tǒng)用電、用水的單獨計量,但是就通過表格反饋的信息顯示,有80%的進行分項計量的單位反映效果一般;
④過渡季節(jié)沒有很好利用新風,熱回收裝置在集中空調系統(tǒng)中的安裝率極低,僅為4%。2.1.6空調設備分析
冷源設備:①冷機及輔助設備容量配置不合理。多數(shù)時間3臺冷機只需要開1臺,低負荷時1臺冷機出力不足30%;②普遍冷指標都超過了平均值245.36W/,導致了裝機容量偏大、管道直徑偏大、水泵配置偏大、末端設備偏大的“四大”現(xiàn)象。
末端設備:①大量使用定風量系統(tǒng),春秋過渡季節(jié),系統(tǒng)小溫差運行,使風機和水泵不能在高效點運行,導致能耗高于正常狀況一倍或更多;②不合理的系統(tǒng)和設備選型以及運行方式?jīng)]有考慮工況隨季節(jié)變化,導致設備選型過大。過高追求舒適性,人為地降低了室內溫度設計值和增大了新風量設計值。冷卻塔安裝位置不合理,導致設計管路偏長,設備散熱不佳,從而造成能耗浪費;③沒有充分利用新風自然冷源。
2.2星級賓館酒店用能分析2.2.1能耗總體情況
201*年全市星級賓館酒店總耗能約28.7萬噸標煤,約占201*年全市公共建筑總能耗的36.5%。圖4為調研中有代表性的22家星級賓館酒店201*年能耗密度數(shù)據(jù)。從圖4看出:①調查范圍內22家賓館的能耗密度最大達到了144.29kWh/ma,最小則為55kWh/ma,能耗情況差別較大;②賓館類建筑的能耗水平與賓館本身的星級水平相關,不同星級與檔次的賓館由于服務標準不同,在室內溫度、濕度、燈光照度等要求上必然不同。五星級酒店的平均能耗量,明顯高于其它星級的酒店。
201*年度各賓館建筑密度1601401201*0806040201*23456789101112131415161718192021222
2kWh/a.m2圖4各星級賓館酒店201*年能耗密度數(shù)據(jù)
重慶市賓館類建筑逐年能耗情況200kwh/(m2.a)1801601401201*0201*201*201*201*201*時間201*201*201*圖5重慶市賓館酒店建筑201*年至201*年能耗密度變化情況
2.2.2總能耗發(fā)展趨勢
從調查中201*年至201*年間賓館酒店類建筑的逐年能耗變化情況來看,賓館酒店類建筑在201*年至201*年期間的平均能耗水平有下降的趨勢。但天然氣消耗量從201*年至201*年呈上升趨勢,在201*年則有一定的回落。2.2.3建筑圍護結構情況
從對窗體結構的調查來看,所有酒店外窗均是采用了新型的鋁合金外窗和塑鋼外窗,出于建筑成本的考慮,基本未采用“熱斷橋”等節(jié)能措施。從采用的玻璃類型來看,大部分建筑仍只是采用了普通單層玻璃,抵擋陽光熱輻射效果不佳,節(jié)能效果較差。從建筑保溫效果來看,重慶酒店類公共建筑的熱工性能較差,基本未采取外墻保溫措施,從調查結果來看,僅一棟建筑采取了外墻保溫措施。對于屋面保溫隔熱,調查范圍內82%的建筑則采取了一定的措施(見圖6~圖7)。鍍膜玻璃9%普通雙層玻璃18%普通單層玻璃73%種植屋面11%外保溫屋面56%通風屋面33%圖6建筑外窗玻璃類型統(tǒng)計圖7建筑屋面保溫類型統(tǒng)計2.2.4能源管理情況酒店建筑能耗費用是酒店主要經(jīng)營成本之一,因此,酒店行業(yè)對建筑節(jié)能均較為重視。從調查的結果來看,92.3%的酒店建立了節(jié)約能源的管理制度,其中54.5%單位的管理制度采取了“與目標考核對應”的方式,31.8%單位的管理制度采取了“計量收費”的管理模式,剩余13.7%的單位則采取了其它一些管理模式。為了進一步節(jié)約經(jīng)營成本,創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益,81.5%的酒店對用能設備都展開了一系列的節(jié)能改造和性能優(yōu)化,其優(yōu)化改造模式可主要分為“自行優(yōu)化”、“設備廠家優(yōu)化”和“專業(yè)節(jié)能公司優(yōu)化”三種途徑。70.07%的酒店均建立了節(jié)能運行的技術檔案,但主要是針對集中空調和變電設備,對于照明和其他用能設備等方面仍有所欠缺。2.2.5用能設備情況
酒店行業(yè)空調系統(tǒng)使用能源主要為電力和天然氣等清潔能源,僅有一家酒店由于設備安裝位置的因素,無法滿足建筑消防要求,仍在使用柴油作為能源。表2為重慶市酒店行業(yè)使用的冷熱源設備類型統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
表2酒店常用空調冷源設備統(tǒng)計表
序號1234567設備水冷離心式冷水機組水冷螺桿式冷水機組水冷活塞式冷水機組水冷熱泵風冷熱泵直燃型溴化鋰機組蒸汽型溴化鋰機組比例19%32%8%5%18%13%5%考慮到酒店內需24小時供應熱水的需求,賓館類建筑熱源設備主要是采用鍋爐形式,部分也有采用溴化鋰冷熱水機組或熱泵機組進行供熱的。對于空調系統(tǒng)中的冷凍水泵、冷卻水泵和采暖循環(huán)泵,在空
調系統(tǒng)設計時是按照飯店最大制冷量所需的最大流量來配置的泵流量,由于季節(jié)、天氣、客房入住率和經(jīng)營活動的不斷變化,其用能負荷也在不斷的變化,賓館實際用能與空調系統(tǒng)設計的用能負荷之間存在著很大的差異,在絕大多數(shù)的情況下,用能負荷都小于設計的最大值,從而造成水泵低負荷運行的狀況,能源浪費嚴重。調查中僅33.33%的賓館設備配置了水泵變頻調速控制系統(tǒng),根據(jù)空調負荷變化同步控制水泵運行功率,起到了節(jié)能的效果。61.29%酒店的空調水泵系統(tǒng)采用了“臺數(shù)控制”的方式,其優(yōu)點是可根據(jù)空調負荷變化情況對配套水泵系統(tǒng)進行變工況靈活控制。僅3家酒店對空調新風系統(tǒng)配置了變頻調速裝置,占調查單位總數(shù)的13.04%。在調查范圍內所有酒店的集中空調末端風機盤管系統(tǒng)均設置了分檔開關控制,可有效避免能源的浪費。部分規(guī)模較小的酒店采取了集中空調和獨立空調聯(lián)用的模式,對于部分餐廳等功能房間,則采用獨立空調進行采暖制冷,靈活控制,避免了能源的浪費。2.3醫(yī)院用能分析2.3.1能耗總體情況
201*年全市醫(yī)院總耗能約10.6萬噸標煤,約占201*年全市公共建筑總能耗的13.5%。圖8為調研的重慶市各醫(yī)院201*年能耗密度數(shù)據(jù)。
180千瓦時/平方米.年1601401201*0806040201*55.3129.383.671.647.956.526121.5115.6100.3重慶市一院重慶市中山醫(yī)院沙區(qū)人民醫(yī)院重慶市二院北碚婦幼保健院重慶市九院重慶市八院巴南區(qū)中醫(yī)院巴南區(qū)婦幼保健院重慶市婦幼保健院1
圖8重慶市各醫(yī)院201*年能耗密度數(shù)據(jù)
從圖8可以看出,各個醫(yī)院的能耗密度相差較大,最大的為155.3kWh/ma,最小的為26kWh/ma,兩者相差近6倍,造成這種差距的主要原因有:各醫(yī)院建筑圍護結構不同;各醫(yī)院的規(guī)模、使用性質、就醫(yī)人數(shù)存在差別,對空調舒適性要求不同;管理運行水平不同,節(jié)能措施有高有低;空調設計合理性也存在差異,個別設計負荷過大。醫(yī)院調查的重點是病房能耗,將所有病房分為采用集中空調的病房和普通病房,采用集中空調病房年平均能耗密度為108.95kWh/ma,普通病房年平均能耗密度為36.84kWh/ma。2.3.2用能特點
醫(yī)院具有公共建筑的一般特點,但又有自己行業(yè)的特殊性。一方面是傳統(tǒng)的室內空氣品質問題;另一方面,醫(yī)院中有許多特殊的室內環(huán)境,室內環(huán)境比一般公共建筑要求較高。醫(yī)院中容易產(chǎn)生化學的、生物的和其它的污染,這些污染的所帶來的健康問題很嚴重。所以,醫(yī)院的室內空氣品質有更高的要求,微生物以及病菌數(shù)必須保持在一定的指標內,新風量標準更高。醫(yī)院建筑氣流組織要求更嚴密,為防止交叉感染以及病菌傳播,對設備的要求高。相對于一般公共建筑,人流量雖然比商場小,但比辦公建筑等要大,設備散熱和人體散熱,冷負荷較大。醫(yī)院建筑一般環(huán)境優(yōu)雅,種植樹木草皮較一般建筑多,綠色環(huán)境能夠降低建筑能耗,提高室內熱舒適性。醫(yī)院建筑工作時間比商場建筑和辦公建筑長,日供冷時間也較多,所需能耗更大,F(xiàn)代醫(yī)院越來越追求外形美觀,窗墻面積比越來越大,大量的使用玻璃幕墻等材料,而圍護結構熱阻值與一般公共建筑并無區(qū)別,導致建筑能耗也越來越高,建筑節(jié)能潛力很大。
62222.3.3建筑圍護結構情況
醫(yī)院建筑只有7.4%采用了外墻外保溫技術,主要是由于所調查的醫(yī)院大部分為201*年以前竣工的建筑,未達到節(jié)能標準要求。92.3%的醫(yī)院建筑采用的是普通單層玻璃,雙層玻璃和鍍膜玻璃只占很少一部分,所調查的醫(yī)院中沒有一家使用中空玻璃和Low-e玻璃。主要原因是后者的價格較高,但從節(jié)能角度考慮,采用傳熱系數(shù)較低的玻璃值得提倡。醫(yī)院建筑外窗大部分使用鋁合金窗,雖然有57.7%的醫(yī)院采用了內遮陽技術,但外遮陽技術應用較少,只占19.2%,更有23.1%的醫(yī)院沒用采取任何外窗遮陽措施。各醫(yī)院的屋面保溫技術做得相對較好,48.1%的醫(yī)院采用外保溫技術,通風屋面和種植屋面分別占22.2%和7.4%。
2.3.4用能設備情況2.3.4.1空調系統(tǒng)
醫(yī)院建筑集中空調無論是制冷機組還是水泵大多都采用臺數(shù)控制,系統(tǒng)根據(jù)負荷變化的自動調節(jié)能力較差。對于醫(yī)院建筑大部分時間在部分負荷下運行,調節(jié)能力的缺陷就顯露無疑,導致資源和能耗的雙重浪費。病人是一特殊群體,對室內溫濕度要求存在很大差異。即使在新風供應的情況下,有的病人還是把窗戶打開,這就造成了能量的浪費。
醫(yī)院實際用能與建筑設計的用能負荷之間存在著很大的差異,在絕大多數(shù)的情況下,用能負荷都小于設計的最大值,從而造成循環(huán)水泵低負荷運行的狀況,導致用能設備普遍存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象,能源浪費嚴重。2.3.4.2照明系統(tǒng)
調查范圍內23.5%的醫(yī)院對樓宇內的照明系統(tǒng)都設置了獨立的集中控制系統(tǒng),5.9%的醫(yī)院對于樓宇的照明控制還設置了專職人員,加強了照明系統(tǒng)的能源管理。76.5%的醫(yī)院通過調整照度,滿足場地不同時段的需要。節(jié)能燈的使用率達88.2%,大大降低了能耗。2.4其他部門用能簡介2.4.1校園用能分析
由市教委組織的調查共33個學校,16個校園回收了表格,總建筑數(shù)96棟,建筑總面積1201*40m,其中有集中空調面積是125000m。另外在沙坪壩區(qū)9所學校參加調查,其數(shù)據(jù)也列入統(tǒng)計范圍。
對大學的11棟教學樓(總面積119247m)能耗計算,大學年能耗密度平均7.39kWh/ma,最大能耗密度為16.26kWh/ma,最小能耗密度為3.18kWh/ma,相差5倍以上。就同等類型的本科院校最大能耗密度也有12.11kWh/ma,最小能耗密度為3.18kWh/ma,也相差4倍。
對主城區(qū)12棟教學樓(總面積62323m)能耗計算,中小學類教學樓年能耗密度為11.95,較大學要高,最大能耗密度為重慶一中教學樓,達到40.51kWh/ma,與采用集中空調耗能接近。實際也是該教學樓每個教室都配備了空調,并且在假期都進行補習,而最小能耗密度為沙區(qū)第一實驗小學的教學樓,2.20kWh/ma,其最大值和最小值相差近20倍。
教育系統(tǒng)節(jié)能重點是大學校園,根據(jù)市教委提供數(shù)據(jù),目前全市41所普通高校共有校舍面積1262.78萬m;校園節(jié)能重點是教學樓照明,綜合辦公樓和機關各辦公樓空調用能以及圖書館用能。按照學校建筑組成,測算全市教學樓面積485.26萬m,辦公類(綜合樓、辦公室、圖書館)面積為233.61萬m。根據(jù)本次調查年平均能耗計算,教學樓耗能15167噸標煤,辦公類建筑耗能30122噸標煤。按照公共建筑節(jié)能潛力測算,如果教學類建筑實現(xiàn)30%節(jié)能目標,可實現(xiàn)節(jié)能4550噸標煤;辦公類建筑實現(xiàn)50%的節(jié)能目標,可以節(jié)能15061噸標煤。2.4.2文化場所用能分析
72222222222222共向主城區(qū)26家包括文化館、電影院和博物館在內的文化單位發(fā)放了能耗調查普查表,其中回收20份,回收率為76.9%,其中涉及到的各類公共建筑樣本的具體數(shù)量為:文化館4個,圖書館2個,博物館4個,影劇院8個,會議中心2個?偨ㄖ26棟,建筑面積16.42萬m,其中采用集中空調面積為12.99萬m。
文化設施用能可以分為三類,一類是采用集中空調,并且需要長期工作的場所,如博物館、大型圖書館,這類場所需要保持環(huán)境舒適,并且依靠經(jīng)營費用絕對不能維持正常的能耗開支,必須要依靠政府補貼的公眾場所,如重慶三峽博物館、重慶市圖書館等,這些區(qū)域必須要重點研究探索降低能耗的方法。第二類是一些展覽館、禮堂、影劇院、以及高檔會議室。這些場所雖然也采用集中空調,但是屬短時間運行,并且依靠經(jīng)營費用完全可以承擔能耗費用,即使能耗大,但是年能耗不是很大。第三類則是普通文化場所,即使有空調也是家用空調,這部分能耗與普通辦公樓能耗基本相同。第一類場所能耗密度為170.85kWh/ma,第二類場所能耗密度為45.12kWh/ma第三類場所能耗密度為9.26kWh/ma。
文化系統(tǒng)的節(jié)能重點是大型公共文化場所,如博物館、圖書館,這些建筑需要長期對外開放,許多部門都是市政府專項補助,據(jù)市文廣局提供數(shù)據(jù),全市現(xiàn)有3個大型場館,另外有3個也在建設之中。按照文化場所組成,測算全市博物館類建筑面積12.78萬m,耗能7645噸標煤;影劇院類建筑面積為8.61萬m,耗能1359噸標煤;文化館類建筑面積為22.76萬m,耗能737噸標煤。按照公共建筑節(jié)能潛力測算,文化類公共建筑挖掘50%節(jié)能潛力,可從文化場所節(jié)能4870噸標煤。2.4.3市政照明用能分析
此次調查采取現(xiàn)場測量與問卷調查相結合的方式,對光源及燈具類型、安裝高度、照明效果、能耗情況以及照明電路控制方式等方面進行了詳細而全面的調查。
按照《城市道路照明設計標準》CJJ45-201*中提供的方法進行現(xiàn)場測量,測量中選取了江北、沙坪壩、九龍坡、渝中、高新、渝北等城區(qū)的有典型代表性的機動車快速路(主干路)、次干路、支路、商業(yè)區(qū)及居住區(qū)人行路,考慮到重慶市夏季開燈時間一般是19:30左右,而路燈在點亮約20min后照明水平趨于穩(wěn)定,因此于天氣晴好的晚上20:00以后使用照度儀對這些道路的路面平均照度進行了測量。問卷調查方面,對主城各區(qū)的路燈管理處或市政環(huán)衛(wèi)所、路橋企業(yè)發(fā)放了30份《重慶市路燈能耗普查表》,回收有效調查表27份,回收率90%。調查表中包括了道路燈具情況、光源類型、功率、數(shù)量、應用場所、近7年用電量統(tǒng)計、路燈控制系統(tǒng)、設備管理、人員制度等情況,這些單位所填寫的表格均比較完整,根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行分析是可靠的。圖9是根據(jù)重慶市路燈管理處提供的數(shù)據(jù)繪制的201*~201*年全市道路照明用電量柱狀圖。
2222222245004000萬KWh3986.973366.8329702268201*年2328201*年201*年201*年201*年4254.52350030002500201*201*年
圖9重慶市歷年道路照明用電量
從圖9中可以清楚地看出,全市道路用電量呈逐年上升趨勢。201*年到201*年相對平穩(wěn),201*年用電量從2328萬kWh躍升到2970萬kWh,增幅為27.5%;此后兩年,道路照明用電量增幅雖然有所下降,
但仍保持著兩位數(shù)的上升比例,并且增幅有逐年擴大的趨勢,201*年增幅達到13.4%,201*年達到18.4%。但是在201*年增幅卻明顯下降,只有6.7%。
按照201*年重慶道路照明用電量4254.52萬KWh,換算成為耗能為14182噸標煤,按照目前道路用電情況,最少有20%的節(jié)能潛力,也就是可以節(jié)能2836噸標煤。
此外,還對重慶市的2個區(qū)縣進行了全面調查。由于201*年完成了重慶市政府辦公類建筑的能耗調查,本次能耗調查不包含政府辦公樓。3重慶市公共建筑節(jié)能潛力
通過對能耗調研的數(shù)據(jù)整理,根據(jù)各地節(jié)能改造經(jīng)驗,可以預測重慶市公共建筑節(jié)能潛力情況如表3所示。圖10為重慶市各類型公共建筑年節(jié)能潛力占全市年節(jié)能指標的百分比,從圖中可以看出大型商場及星級賓館酒店節(jié)能貢獻巨大,應為公共建筑節(jié)能的重中之重。
表3重慶市公共建筑節(jié)能潛力分析
建筑類型大型商場星級以上酒店有集中空調病房普通病房學校辦公樓學校教室博物館類影劇院、展覽館普通文化館合計全市總面積2(萬m)272.86487.99199.85130.90233.61485.2612.788.6022.761854.6學校,1.09%能耗密度2(kWh/m.a)354.56167.83108.9565.2744.758.93170.8545.129.26文體場所,0.25%節(jié)能效率50%50%50%40%50%30%50%40%30%節(jié)約標煤(噸)16930414332438104119611506145503821543221386889醫(yī)院,2.78%大型商場,9.41%星級賓館酒店,7.96%
圖10各類型公共建筑年節(jié)能潛力占全市年節(jié)能指標的百分比
在技術服務方面,重慶市建筑節(jié)能協(xié)會以本次調查為契機,派出專家進行延伸服務。在商委組織的“零售業(yè)節(jié)能”、旅游局組織的“綠色旅游飯店”、教委組織的“綠色校園”、市政委組織的“綠色照明”、各區(qū)縣的“節(jié)能減排”等活動中均派出了建筑節(jié)能專家進行現(xiàn)場講解、參與評比、培訓上課等。4結論與建議
(1)除國家和政府辦公樓率先全面開展建筑節(jié)能外,重慶現(xiàn)有公共建筑的節(jié)能重點首先是商場、其次是星級賓館酒店。
(2)學校目前能耗密度不高,主要原因是室內熱環(huán)境質量太差。學校建筑面積總量大,潛在的能耗總量大,應及早預防。
(3)重慶是高速發(fā)展中的大都市。今后一段時期,全市總建筑能耗增長是必然的。建筑節(jié)能的考核指標宜用“能耗密度”,不宜用“能耗總量”。
(4)雖然目前空調設計都要進行負荷計算,但仍然屬于定點設計,而空調系統(tǒng)是為今后20多年服務的。要大致了解系統(tǒng)建成以后的能耗情況,就要進行動態(tài)模擬。只有經(jīng)過動態(tài)模擬,優(yōu)選出節(jié)能的空調方案和系統(tǒng),才能真正實現(xiàn)節(jié)能運行。全國已有部分省市建設主管部門要求對大型公共建筑、標志性建筑等進行動態(tài)模擬。重慶市也應盡早也應該開展這項工作。
(5)負荷計算的出發(fā)點是避免空調設備選型過大。但空調系統(tǒng)在大多數(shù)情況下是在部分負荷下工作,“大馬拉小車”是空調運行的常態(tài)。因此空調系統(tǒng)的運行調節(jié)就是節(jié)能的關鍵,目前對空調系統(tǒng)的運行節(jié)能研究還不能滿足工程需要。
(6)由于氣候變化快,經(jīng)常出現(xiàn)極端天氣現(xiàn)象,動態(tài)模擬所需要的氣象參數(shù)應該相應變化。而目前所采用的幾十年前的統(tǒng)計數(shù)據(jù)要指導今后20多年的運行,誤差就會很大。因此每隔一段時間就應該更新氣象數(shù)據(jù),以適應變化了的氣候。參考文獻
[1]重慶市人大常委辦公廳、重慶市人民政府辦公廳.《關于做好重慶市公共建筑節(jié)能和運行管理的通知》(渝人辦發(fā)[201*]25號)
[2]重慶市人大城環(huán)委.《關于對城市既有公共建筑節(jié)能情況進行調研的通知》(渝人城環(huán)[201*]22號)[3]江億等.《201*年中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告》.中國建筑工業(yè)出版社.201*[4]重慶市統(tǒng)計局編.統(tǒng)計年鑒[201*~201*].北京:中國統(tǒng)計出版社
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