浅谈公共建筑能耗影响因素及建筑能耗分析系统

江苏安科瑞电器制造有限公司 范宏博

摘要：绿色物业管理能够降低建筑设施设备运行耗能，节约水源，充分利用新能源，做好环境绿化，提高企业运营管理智慧化水平。研究绿色物业管理发展过程中的能耗控制问题，对指导业界采取可行的公共建筑绿色物业管理措施，引导绿色物业管理更好更快发展，有较强的现实意义。

关键词：公共建筑；能耗影响因素；调研分析

1引言

建筑能耗一直是各国家关注的问题，我国研究人员更是投入大量时间进行节能研究。徐欣等人对重庆市某办公建筑的照明系统、空调系统、围护结构、电梯设备、灶具等进行改造，并根据1a实际运行数据，分析得到节能外窗(贴节能膜)的改造方式可降低建筑能耗。本文从建筑本体、地域、设备、行为等方面总结公共建筑能耗的影响因素。以郑州市某栋公共建筑为调研对象，对被调研建筑分项能耗(空调能耗、照明能耗、设备能耗、其他能耗)占比进行箱线图分析。对4类影响因素(外墙保温、空调系统冷源形式、外窗类型、空调设置温度)对建筑能耗的影响进行箱线图分析。

2公共建筑能耗的影响因素

2.1建筑本体

2.1.1建筑功能:建筑功能对建筑能耗有较大影响。

2.1.2建筑面积:根据GB50189—2015《公共建筑节能设计标准》，单栋公共建筑面积大于300m2或者总建筑面积大于1000m2的公共建筑为甲类公共建筑，单栋公共建筑面积小于等于300m2的建筑为乙类公共建筑。

2.1.3内部空间:公共建筑内部空间差异较大，有面积为15m2甚至更小的小面积办公室，而大面积办公室可为小面积办公室面积的几倍甚至几十倍。

2.1.4围护结构:传热系数:外墙、外窗、屋面等的传热系数。体形系数、窗墙比:体形系数影响围护结构的传热面积。由于外窗的传热系数明显高于外墙、屋面，而且太阳光可透过外窗形成室内得热量，因此窗墙比对建筑能耗的影响不可忽略。遮阳形式:遮阳形式分为外遮阳、内遮阳、中间遮阳，外遮阳又分为垂直遮阳、水平遮阳、综合遮阳。

2.1.5建设年代:建设年代不同，建筑节能标准、建筑材料性能水平不同。

2.1.6外部环境:外部环境，特别是周围建筑易影响既有公共建筑的热环境、风环境和光环境，进而影响建筑能耗。

2.2地域

2.2.1气候:不同气候条件下的既有公共建筑对制冷、制热的需求程度不同，因此空调能耗有较大的差异。

2.2.2海拔:海拔不仅影响建筑冷热负荷，还影响建筑室内的光环境，对照明能耗产生影响。

2.3设备

2.3.1照明光源:由于建设年代不同，既有公共建筑照明光源有白炽灯、普通荧光灯、金属卤化物灯、节能灯等多种灯具，能耗各不相同。

2.3.2灯具控制方式:灯具控制主要针对走廊、大厅、电梯间、卫生间等公共区域，控制方式对照明能耗也产生影响。

2.3.3空调系统:既有公共建筑一般采用全空气系统、风机盘管加新风系统、分体式空调系统，不同空调系统的能耗不同。

2.3.4冷热源:常用冷源有冷水机组加冷塔、空气源热泵、地源热泵、水源热泵、多联机、分体式空调器等。常用热源有电锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、城市集中热网、太阳能热水器、分体式热泵空调器等。

2.3.5水泵、风机运行方式:定流量与变流量运行方式的能耗有很大区别。

2.3.6空调系统服役时间:随着服役时间的延长，设备效率降低，空调系统能耗将大幅增加。

2.4行为

2.4.1空调设置温度:不同城市、不同人群对空调设定温度存在差异。

2.4.2照明时间:办公人员对室内光照条件的要求不同，往往导致照明时间的差异。

2.4.3过渡期通风:过渡期利用室外空气采用自然通风、机械通风方式降低室内温度，可降低空调系统能耗。

2.4.4节能管理方案:合理的节能管理方案，对管控建筑能耗发挥着重要作用。

3结果分析

3.1分项能耗占比分析

大部分被调研建筑未配备分项计量系统，根据《公共建筑能源导则》(建办科［2016］65号)，建筑中未配备分项计量系统时，可通过现场实测能耗以及记录设备铭牌等得到建筑设备的信息，然后统计设备数量，合理估算运行时间，计算得到建筑设备的全年能耗。以被调研建筑2018年供冷期(6月15日—10月15日)能耗为研究样本，被调研建筑分项能耗占比箱线图见图1。箱线图中圆点表示算术平均值。分析图1可知:

3.1.1空调能耗占比的四分位数间距为百分之17到百分之18，波动幅度比较大。中位数为百分之48，可以看出空调能耗占比较大。由一四分位数为百分之41.6可知，绝大部分被调研建筑的空调能耗处在较高水平，因此对空调系统的节能优化是降低建筑能耗的方法。空调能耗占比箱线图的异常值对应某办公建筑，由于供冷期对室内温湿度要求苛刻，空调能耗占比较大。

3.1.2照明能耗占比的四分位数间距为百分之11.09，波动幅度比较小。照明能耗占比中位数为百分之11.81，由于灯具已经更换为节能灯具，因此照明能耗占比较小。虽然被调研建筑的照明能耗节能潜力有限，但仍有空间。照明能耗占比箱线图的异常值对应某内区较多的公共建筑，由于缺乏自然光源，照明时间明显延长，照明能耗占比较大。

3.1.3设备能耗占比的四分位数间距为百分之21.24，波动幅度比较大。中位数为百分之22.86，说明具有较大节能潜力。

3.1.4其他能耗占比情况与照明能耗占比相似。

图1被调研建筑分项能耗占比箱线图

3.2影响因素的分析

3.2.1外墙保温

在被调研建筑中，有外墙保温的占百分之62，无外墙保温的占百分之38。按外墙有无保温统计的公共建筑单位建筑面积能耗箱线图见图2。由图2可知，由四分位数间距可知，无外墙保温公共建筑的单位建筑面积能耗波动幅度更大。由平均值可知，无外墙保温公共建筑的单位建筑面积能耗平均水平更高。

3.2.2冷源形式

被调研建筑冷源大部分采用压缩式冷水机组、分体式空调器、空气源热泵机组，笔者统计分析以上3种冷源形式公共建筑单位建筑面积能耗。以上3种冷源的占比分别为百分之34、百分之38、百分之28，按冷源形式统计的公共建筑单位建筑面积能耗箱线图见图3。由四分位数间距可知，采用分体式空调器的公共建筑单位建筑面积能耗波动幅度大。由平均值可知，采用空气源热泵机组的公共建筑单位建筑面积能耗平均水平高，压缩式冷水机组居中，分体式空调器低。

图2按外墙有无保温统计的公共建筑单位建筑面积能耗箱线图

图3按冷源形式统计的公共建筑单位建筑面积能耗箱线图

4Acrel-5000web建筑能耗分析系统

Acrel-5000web建筑能耗分析系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。用户可按照国家有关规定实施能源，分析现状，查找问题，挖掘节能潜力，提出切实可行的节能措施，并向县级以上管理节能工作的部门报送能源报告。

5应用场所

适用于公共建筑、集团公司、工业园区、大型物业、学校、医院、企业等不同行业的能耗监测与管理的系统设计、施工和运行维护。

6Acrel-5000web建筑能耗分析系统结构

Acrel-5000建筑能耗分析系统以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，根据现场实际情况采用现场总线、光纤环网或无线通讯中的一种或多种结合的组网方式，为大型公共建筑的实时数据采集及远程管理与控制提供了基础平台，它可以和检测设备构成任意复杂的监控系统。网络化、单元化、组态化的采用面向对象的分层、分级、分布式智能化结构。建立如下层次结构：

7系统功能

7.1系统概况

平台运行状态，当月能耗折算、地图导航，各能耗逐时、逐月曲线，当日，当月能耗同比分析滚动显示。

7.2用能概况

对建筑、部门、区域、支路、分类分项等用能进行对比，支持当日逐时趋势、当月逐日趋势曲线、分时段能耗统计对比、总能耗 同环比对比。

7.3用能统计

对建筑、区域、分项、支路等结构按日、月、年报表的形式统计对分类能源用能进行统计，支持报表数据导出EXCEL，支持选择建筑数据进行生成柱状图。

7.4复费率统计

复费率报表按日、月、年统计对单栋建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析。支持数据导出到EXCEL。

7.5同比分析

对建筑、分项、区域、支路等用能按日、月、年以图形和报表结合的方式进行用能数据同比分析。

7.6能源流向图

能源流向图展示单栋建筑时段内各类能源从源头到末端的的能源流向，支持按原始值和折标值查看。

7.7配电监测/管网图

以变电站配电结构一次图或建筑水、燃气管网图展示结构中各重要节点数据，方便用户掌握能源运行时参数。

7.8夜间能耗分析

夜间能耗以表格、曲线、饼图等形式对选择支路分类能源在时段工作时间与非工作时间用能统计对比，支持导出报表。

7.9三维展示

通过3D图形方式展示项目现场模拟图，以更直观的方式对项目中建筑或设备数据进行动态展示。

7.10设备管理

设备管理包括，设备类型、设备台账、维保记录等功能。辅助用户合理管理设备，确保设备的运行。

7.11用户报告

用户报告针对选定的建筑自动统计各能源的月使用的同环比趋势，并提供简单的能耗分析结果，针对用电提供单独的复费率用能分析，报告可编辑。

Acrel-5000建筑能耗监测系统是用户端能源管理分析系统，在电能管理系统的基础上增加了对水、气、煤、油、热(冷)量等集中采集与分析，通过对用户端所有能耗进行细分和统计，以直观的数据和图表向管理人员或决策层展示各类能源的使用消耗情况，便于找出高耗能点或不合理的耗能习惯，节约能源，为用户进一步节能改造或设备升级提供准确的数据支撑。