重庆市酒店类公共建筑能耗调查与分析
重庆市酒店类公共建筑能耗调查与分析
后勤工程学院周义超吴祥生信海同济大学向素平
摘要本文以重庆市公共建筑能耗调查为依据,对酒店的建筑能耗进行重点调查,得出重庆市既有酒店的建筑能耗偏高,酒店之间能耗差异大;围护结构传热和新风负荷都非常大;过渡季节没有很好的利用室外自然冷量;设计负荷偏大;几乎没有排风的能量回收措施;节能潜力大。通过选择高效的制冷设备;对末端设备风机和水泵设备采用变频控制;过渡季节大量引入新风;选用全热交换装置和加强空调系统设备运行管理等方式以达到节能目的。
关键字酒店;能耗调查分析;节能;变频控制;运行管理
1引言
[1]
酒店是公共建筑中的重要组成部分,据《重庆统计年鉴(1998~201*卷)》统计,直辖前重庆3星级以上酒店总共只有14家,其中仅有两家为4星级;而到201*年,大重庆范围内3星级以上酒店达到了73家,是1997年的5倍多,其中5星级2家,4星级17家。这些酒店建筑规模大,功能复杂,随着改革开放的深入和市场经济的发展,已经成为建筑耗能大的行业之一。从调查结果来看,旅游系统酒
2店类公共建筑单位面积年耗电量平均值达到了167.83kWh/ma,在我市其他各类公共建筑中位居第二位,仅次于商场类建筑,同比国内其他省市同类建筑能耗情况呈中等水平。
与我市其他公共建筑一样,酒店类建筑同样存在建筑保温隔热性能较差,空调设备选型过大等通病,但在能源管理方面则明显好于其他类型单位,却也存在一定的不足之处,总体来说,我市酒店类建筑能源消耗形势较为严峻,具有较大的节能潜力。通过本次调查,对我市建筑能耗水平摸底,建立健全我市地方能源管理法规条例,制定实施现有公共建筑节能改造计划,顺利完成我市建筑节能“十一五”规划具有重要意义。2能耗调查方法
为了促进重庆市整个节能工作的开展,有效的分解“十一五”节能降耗20%这一指标,为重庆市有效的开展既有建筑的改造做出基础工作,由重庆市人大城环委牵头组织了此次对重庆市现有公共建筑的能耗调查,并成立了专门的调查小组。调查对象以全市的大型公共建筑为主;调查人员由两个团队组成,一是能耗调查专家组,二是在校从事节能方面课题的博士生、高年级的硕士研究生;调查方式采取集中调查和重点调查相结合的方式进行。
本次调查对各单位近5年的能源消耗基础数据进行了收集整理,分析了酒店类公共建筑逐年能耗情况和逐月能耗情况,同时分别从建筑围护结构、建筑设备、能源管理三方面对各建筑及所属单位的基本信息进行了收集。本次调查共向主城九区66家酒店发放了能耗情况调查表,其中回收有效调查问卷45
2份,回收率68.18%。总调查面积为1144924.66m。具体调查和测试内容如下:1)建筑本体:外墙、幕墙、门窗、遮阳、屋面、建筑朝向、建筑结构;2)建筑设备:空调、通风、采暖系统、照明系统、热水系统、电梯等机电设备、办公与其它设备、楼宇控制系统、供配电系统;3)建筑使用及设备运行管理:建筑内人员及活动情况、管理人员与管理制、节约能源的措施、自然能源的应用;4)能耗量:耗电量、气、煤、油等燃料耗量。
3重庆市酒店类公共建筑能耗3.1酒店能耗特点
酒店类公共建筑的能源消耗主要用于空调、照明、热水供应等,与其它类型的商业建筑相比,酒店类建筑具有自身的特点:比如酒店内的各种设施(餐厅、商务中心、休闲中心、洗衣房等)具有不同的功能,运营时间也不同:全年平均入住率的变化引起酒店内人员负荷的变化(如节假日,旅游黄金周等的入住率较高等);室内环境及空调参数的选择因入住人员的要求而调节,随意性较大。这些因素都会导致酒店内各服务设施具有不同的运营时间段,并由此产生其能量消耗的特殊性。3.2酒店间能耗差异
酒店类建筑的能耗水平与酒店本身的星级水平相关,不同星级与档次的酒店由于服务标准不同,在室内温度、湿度、灯光照度等要求上必然不同,其结果能耗率也有所差异,如五星级酒店的平均能耗量,明显高于其它星级的酒店。以201*年度,调查范围内22家酒店的能耗密度为例,最大达到了
22144.29kWh/ma,最小则为55kWh/ma,能耗情况相差较大,具体能耗情况见图1。如此大的差异说明酒店类建筑节能的挑战和潜力都很大。
图1201*年各酒店能耗密度对比
3.3总能耗变化趋势及规律
从201*年至201*年5年间酒店类建筑的逐年能耗变化情况来看,随着节能技术的推广、应用和既有建筑和设备的改造,酒店类建筑在201*年至201*年期间的平均能耗水平有下降的趋势,见图2所示。201*年夏季,重庆遭遇百年不遇特大伏旱,7月中旬至8月下旬遭受持续高温热浪袭击,其中大于38℃的高温日数达到了21天,即使在如此恶劣的气候条件下,但由于各类节能新技术推广和节能改造工作的开展,201*年度重庆市酒店类公共建筑的能耗水平仍呈下降趋势,由此可见推广节能技术和加强节能教育的重要性。
图2重庆市酒店类建筑逐年能耗情况
图3是本次调查重庆市酒店类建筑201*年度各月份的耗电变化情况,从图中的曲线可以明显看出建筑的耗电高峰均在8月份。重庆市各酒店的供冷主要集中在夏季6月~9月,在5月和10月等过渡季节天气变化较大,一般根据天气情况采用间歇供冷。供热则主要集中在12月至次年1月,2月则根据天气状况间歇供热。从下图可以看出,8月份是重庆市酒店类建筑的耗能高峰时期,5月,11月等过渡季节则是用电的低谷,这主要是由空调系统的能耗引起的,这也说明了重庆市酒店的建筑能耗主要以空调用能为主。
天然气是各酒店锅炉采用的主要能源,从图4可见,酒店类公共建筑的逐月耗气量随季节的变化较大,冬季由于生活热水的需求量增大,其耗气量也随之增大,是天然气消耗的高峰期,夏季由于部分集中空调机组的运行,其耗气量也有一定幅度的增加
图3重庆市酒店逐月耗电量
图4重庆市酒店逐月耗气量
4空调系统节能潜力分析
从调查来看,我市酒店类公共建筑节能潜力巨大。实施节能改造,开展节能降耗工作,应以设备为依托、以技术为保障、以管理为手段,积极探索节能降耗的新途径和新举措。4.1围护结构
从调查的建筑情况来看,酒店多为高层建筑;从建筑结构来看,多为框架结构,其中40%为板式结构,60%为点式结构。就高耗能建筑而言,门窗的耗能可达建筑总耗能的50%左右,是建筑物围护结构耗能的主要环节。从建筑保温效果来看,重庆市酒店类公共建筑墙体热工性能较差,仅1栋建筑采用了外墙保温措施。调查范围内有82%的建筑采用了屋面保温隔热措施,其中外保温屋面占56%,种植屋面占11%,通风屋面占33%。
在窗体结构方面,所有酒店的外窗均采用新型的铝合金外窗和塑钢外窗,但出于建筑成本,基本都没有采用“断热桥”等节能措施。73%的窗户只采用了普通单层玻璃,其抵御日光热辐射不佳,节能效果差,18%的窗户采用普通双层玻璃,而采用镀膜玻璃的建筑仅占9%。根据客房等功能房间的要求,基本上都在建筑内部安装了窗帘,但没有采取外遮阳。
对于既有建筑而言,对围护结构进行大面积更换不太现实,但根据以上分析可知,在建设热工设计方面仍然具有很大的节能潜力,具体措施如下:1)建议使用反射玻璃、双层玻璃。反射玻璃、双层玻璃可以提高玻璃的隔热性,减少由外窗引起的冷负荷。2)改善外遮阳设施。资料显示,外遮阳比内遮阳更具明显的节能效果,在阳光照射时间较长的南面、西面设置外遮阳体系,能较大幅度地降低空调负荷,
[4]
可降低空调运行负荷16%~29%。4.2空调设备情况酒店行业空调系统使用能源主要为电力和天然气等清洁能源,仅有一家酒店由于设备安装位置的因素,无法满足建筑消防要求,仍在使用柴油作为能源。重庆酒店使用的冷源设备以能效比较低并在非满载负荷下调节能力较差的水冷螺杆式机组为主流形式,具体的类型分布如下图。13%5%19%18%5%8%32%水冷离心式冷水机组水冷螺杆式冷水机组水冷活塞式冷水机组水冷热泵风冷热泵直燃型溴化锂机组蒸汽型溴化锂机组
图5酒店常用空调冷源设备统计图空调系统设计中的设备选型是基于最不利工况下的冷热负荷,即夏季最高气温时的最大冷负荷和冬季最冷时的最大热负荷。但在实际使用中,由于季节、天气、客房入住率和经营活动的不断变化,用能负荷也在不断的变化,并在绝大部分时间实际负荷低于设计负荷,这就导致了装机容量偏大、管道直径偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大的“四大”现象,也就是所谓的“大马拉小车”现象。针对此现象,采用根据实际需求随时改变空调系统工况的变频技术和智能控制技术尤为重要。但调查中仅33.33%的酒店设备配置了变频调速控制系统,有61.29%酒店的空调水泵系统是采用“台数控制”的方式来调整空调系统的工况,仅13.04%的酒店对空调新风系统配置了变频调速装置。
针对以上调查分析,在空调设备方面采用的相应节能措施如下:1)应该合理配置冷热源设备的容量和台数,在不同的冷负荷下开启相应的机组和台数;2)要充分考虑空调系统的全年节能运行,加大新风入口的面积,使过渡季节能充分利用室外新风来消除室内负荷;3)对冷冻水泵和冷却水泵分别加装变
频器,实现变水量运行,节省输送能耗;4)根据气象参数及人员的变化规律设计自控系统,使室内温度、湿度达到设定值,不仅可以节约能量,还有利于提高室内的舒适性;5)据调查显示,热回收装置在重庆市商场集中空调系统中的安装率极低,仅为8.5%,所以在以后的设计和节能改造中应充分回收利用回风的能量。
4.3空调系统运行管理及工作人员配置情况
酒店建筑能耗是酒店主要经营成本之一,因此,酒店行业对于建筑节能均较为重视。从调查的结果来看,92.3%的酒店建立了节约能源的运行管理制度,如根据季节变化,重新设定冷冻水给水温度,合理分配制冷机负荷;优化空调机组运行模式(如上班前提前开机,下班前提前关机的运行模式);在调查范围内所有酒店的集中空调末端风机盘管系统均设置了分档开关控制。其中54.5%的酒店采取了“与目标考核对应”的方式,31.8%的酒店采取了“计量收费”的管理模式,剩余13.7%的单位则采取了其它一些管理模式。为了进一步节约经营成本,创造更大的经济效益,调查范围内81.5%的酒店对用能设备都展开了一系列的节能改造和性能优化,其优化改造模式可主要分为“自行优化”、“设备厂家优化”和“专业节能公司优化”三种途径。70.07%的酒店均建立了节能运行的技术档案,但主要是针对集中空调和变电设备,对于照明和其他用能设备等方面仍有所欠缺。
在设备运行管理工作人员配置方面,管理人员中具有高级职称的仅占13%,中级职称人员占47%,初级职称人员占40%。而设备运行技工人中有87%的为普通技术人员,高级技术人员仅占16%。总体而言,能在实际运行管理中科学有效地调节空调设备的情况不多。
所以,在设备运行管理和人员的技术水平方面需采用的节能措施为:1)加强酒店高层管理部门对节能工作的重要性认识;2)提高专业管理人员专业素质,通过组织一些行业内节能培训及经验交流活动,了解节能降耗的新技术和新信息,相互学习,取长补短,也可为酒店节能降耗开辟一条新途径;3)建立健全能源消耗指标体系,如能源检查、考核和奖惩等制度;4)加强设备监管、维修和清洗减小设备运行阻力,提高空调的运行效率,从而杜绝“跑、冒、滴、漏”等能源浪费情况。5结论
随着近年来各单位对节能工作越来越重视,以及各类节能技术的不断推广和应用,虽然重庆市酒店类建筑在201*年至201*年期间的平均能耗水平呈下降的趋势,但酒店类建筑能耗密度总体上还是很大。总能耗的月变化趋势中的波动主要因为空调系统的能耗波动,相应的节能措施为:1)在围护结构建筑节能方面,通过改善提高玻璃的隔热性和外遮阳设施,从而减少由外窗引起的冷负荷;2)在空调设备节能方面,合理配置冷热源设备的容量和台数,在不同的冷负荷下开启相应的机组和台数;要充分考虑空调系统的全年节能运行,加大新风入口的面积,使过渡季节能充分利用室外新风来消除室内负荷;采用变频和自控系统,使室内温度、湿度达到设定值,不仅可以节约能量,还有利于提高室内的舒适性;采用热回收装置充分回收利用回风的能量;3)在设备运行管理方面,加强酒店高层管理部门对节能工作的重要性认识,对运行管理技术人员进行节能技术培训,加强设备监管、维修和清洗减小设备运行阻力,提高空调的运行效率;建立健全能源消耗指标体系,如能源检查、考核和奖惩等制度等。`
参考文献:
[1]重庆市统计局编.统计年鉴[201*~201*].北京:中国统计出版社[2]江亿.我国建筑耗能状况.暖通空调,201*,(5):30-40[3]中华人民共和国建设部主编.公共建筑节能设计标准(GB50189-201*).北京,中国建筑工业出版社,201*
[4]龙惟定,潘毅群等.上海公共建筑能耗现状及节能潜力分析.暖通空调,1998,28(6):13-17[5]江亿,薛志峰.北京市大型公共建筑用能现状与节能潜力分析.暖通空调,201*,34(9):8-10
扩展阅读:重庆市现有公共建筑能耗调查分析
重庆市现有公共建筑能耗调查分析
后勤工程学院吴祥生刘兆勇信海重庆大学付祥钊重庆市设计院谭平重庆市建筑节能协会马定平
摘要本文在对重庆市各类型公共建筑能耗调研和现场实测的基础上,概述了重庆市公共建筑能耗现状,并针对大型商场、星级宾馆酒店、医院等高能耗建筑从建筑围护结构、用能设备、能源管理等方面进行了能耗分析及节能策略研究。简要介绍了校园、文化场所建筑能耗情况以及市政照明用能情况。最后针对各类型公共建筑的能耗特性给出了节能潜力计算,并提出了相应的建议。关键词公共建筑;建筑节能;能耗调查。
0背景
在建筑能耗中公共建筑的能耗占有较大的比重,而在公共建筑中现有建筑(几乎都不是节能建筑)所占比例又较大。因此,搞好现有公共建筑的节能改造非常重要。摸清现有公共建筑的能耗水平和存在的问题是搞好公共建筑节能改造的基础性工作。
201*年4月,根据重庆市人大常委办公厅、重庆市人民政府办公厅的有关文件精神,由重庆市人大城环委领导,市建委组织实施,重庆市建筑节能协会和重庆市建设技术发展中心具体承办开展了“重庆市现有公共建筑能耗调查”工作。在市旅游局、卫生局、国土房管局、文化局、商委、教委、交委、市政委、万州区人大、荣昌县人大、沙坪坝区人大等部门的鼎力协助下于201*年12月顺利完成调查工作。
调查采取集中调查与重点调查相结合的方式进行。集中调查按照各个委局分工实施,采取集中开会、专家讲解、现场培训、细化调查对象、发放表格、回收表格等方式,最后,由调查联络小组负责汇总相关内容以及回收表格数据的核实。重点调查则是在普查完成后,经数据分析,对有疑问的数据以及有代表意义的单位进行调查,采取由专家带队,上门服务的方式进行。1重庆市现有公共建筑能耗概况
召开了13个集中调查会议,192个单位回收了表格(共回收323栋建筑),总回收率75%。调查总面积565.71万m,其中采用集中空调总面积为385.11万m。分别从建筑围护结构、用能设备、能源管理三方面对重庆市各类型公共建筑近五年的能源消耗基础数据进行了收集整理,分析了公共建筑逐年的能耗情况,图1为重庆市各类型公共建筑201*年耗电量折合标煤数,图2为重庆市各类型公共建筑年能耗密度。从图1看出,201*年重庆市主要公共建筑耗能量总计约786千吨标煤,其中大型商场和星级宾馆耗能量所占比例较大,分别占总耗能量的43.1%和36.5%。从图2看出各类型公共建筑中,大型商场、星级宾馆、有集中空调病房、博物馆年能耗密度较大,其中大型商场年能耗密度354.6kWh/ma,远远高于其他类型的公共建筑。
本次调查发现我市公共建筑普遍存在建筑保温隔热性能较差,空调设备选型过大等通病。在能源管理方面差异较大,酒店类建筑明显好于其他类型建筑,但也存在一定的不足之处,总体来说,我市公共建筑能源消耗形势较为严峻,具有较大的节能潜力。
按照回收数据分析测算,我市主城区宾馆、医院、教育、文体设施等公共建筑测算面积为1854.61
122万m。这些公共建筑年耗能78.6万吨标煤。如果进行节能改造(节能50%),每年可节能38.7万吨标煤,占重庆市每年节能指标(180万吨标煤)的21.5%。
900800700600500400300201*0007862
年耗能量(千吨标煤)33928776303015811店楼场房室类馆化文馆览普通文化房酒商病公教馆馆病上型通办校调物以校展览大普学空博级学、中星集有
图1重庆市各类型公共建筑201*年耗电量折合标煤数
400年能耗密度(Kwh/m2a)350300250201*50100500店楼场房室酒房商病公教上病型通办校调物馆类展馆以大普校学空博影剧院级中学星集有影剧院、普通合计
图2重庆市各类型公共建筑年能耗密度
2各类型公共建筑能耗现状及节能分析2.1大型商场用能分析2.1.1能耗总体情况
201*年重庆市商场建筑总耗能量约为33.9万吨标煤,占全市公共建筑总耗能量的43.1%。商业建筑作为消费中心,能耗有以下特点:
(1)每天的营业时间为9:00~22:00,长达12小时以上,且由于人们的消费习惯,在节假日空调系统负担比平时剧增。
(2)基本不变的室内热环境和光环境;室内光环境完全依赖人工照明维持,室内热环境完全依赖空调设施调节;
(3)商场绝大多数属于封闭建筑,即便是有外窗,大多数也都没有开启。需要机械送风来满足室内舒适的热湿环境要求,新风处理量大,供冷季节长。
(4)由于商场展示商品的需要,对光效果要求很高,因此照明负荷大,一般为30~60W/m,由此带来的空调冷负荷也随之增大;
(5)由于商场建筑对外观的要求美观时尚,所以大多数商场在设计外观时,经常采用玻璃幕墙作为外墙,进一步地增加了空调冷负荷;
(6)由于商场建筑的人员密度高、流动性强,而且受时段和季节影响较大,造成高低峰值相差巨大,空调大部分时间都在部分负荷下运行,造成了大量的能源浪费。
22.1.2用能情况对比
商场建筑由于其所处地理位置、消费档次、建筑本体、经营状况的不同,其能源消耗状况也有很大的差异。图3为调研中比较有代表性的10家商场201*年能耗密度数据。
500450400350300250201*50100500448.77407.99392.02405.59370.34360.74308.22261.4213.28377.2354.55kWh/m2a重百大楼新世纪江南商都好又多欣阳店富安百货重百沙坪坝商场新世纪凯瑞商都王府井沙坪坝店平均值重百临江商场新世纪瑞成商都立洋百货
图3各商场201*年年能耗密度调研数据
从图3看出各商场相互之间用电量差异较大,建筑年能耗密度在213.28~448.77kWh/a之间,能耗密度平均值为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%;最大值与最小值之间则相差2倍以上。与文献〔3〕提出的商场建筑能耗密度200~300kWh/a的范围对比,发现重庆市的商场建筑能耗密度高,能源浪费严重,节能潜力巨大。2.1.3建筑围护结构情况
通过对调研基础数据的整理,商场建筑围护结构具有以下特点:
(1)大多数商场建筑围护结构未考虑节能措施,所有的商场建筑均未做外墙保温。
(2)对窗体和玻璃幕墙的材料选择都很差,有70%建筑选择普通单玻,窗户和玻璃幕墙传热系数普遍偏大,空气渗透严重。
(3)在设置遮阳措施中,26%的建筑无遮阳设施,74%有不同形式的遮阳设施,全部都是内遮阳。(4)商场建筑中(单面朝向或多面朝向)使用玻璃幕墙占到了75%。2.1.4建筑能源管理情况
商场建筑整体运行管理水平的高低影响着建筑能源利用水平。在本次调研对象中,建筑运行管理有些是专门的物业管理公司来进行;有些建筑由自己的工程部门来进行;部分由投资商出租或使用的公共建筑房间,是以固定工资形式聘请物业管理公司或人员,负责对整个大楼设备进行维护与管理,因此建筑物运行管理水平的高低主要取决于物业管理公司及人员专业技术水平。表1为商场建筑的节能管理制度建设情况。从表中看出:①只有不到50%的运行管理人员参与过节能培训和节能制度的制定,直接导致在管理过程中技术水平低和缺少标准的指导。②只有35%的单位建立了节能档案。管理人员没有原始资料的指导,对系统在不同时段下运行情况缺乏了解,增加了能源消耗。
表1商场建筑的节能管理制度建设情况(占%)
有节能有节能进行过能耗数据收集开展优化用能设备有节能运行了解EMC培训制度和分析挖掘节能潜力的运行时间和参数的技术档案合同474753703552.1.5空调系统运行管理情况
目前重庆市商场空调设备运行有如下特点:
①运行人员通常在没有对空调系统的运行情况做详细的记录和检测的情况下,就对系统水温和机组
的停开情况自行调整,有可能使系统处于不利的状况下运行;
②空调系统自动化水平不高,变频控制仅为8%,不能随负荷变化而自动调整,给空调系统的节能带来很大的障碍,导致了机组普遍存在“大马拉小车”的情况;
③只有60%的商场建筑进行了对系统用电、用水的单独计量,但是就通过表格反馈的信息显示,有80%的进行分项计量的单位反映效果一般;
④过渡季节没有很好利用新风,热回收装置在集中空调系统中的安装率极低,仅为4%。2.1.6空调设备分析
冷源设备:①冷机及辅助设备容量配置不合理。多数时间3台冷机只需要开1台,低负荷时1台冷机出力不足30%;②普遍冷指标都超过了平均值245.36W/,导致了装机容量偏大、管道直径偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大的“四大”现象。
末端设备:①大量使用定风量系统,春秋过渡季节,系统小温差运行,使风机和水泵不能在高效点运行,导致能耗高于正常状况一倍或更多;②不合理的系统和设备选型以及运行方式没有考虑工况随季节变化,导致设备选型过大。过高追求舒适性,人为地降低了室内温度设计值和增大了新风量设计值。冷却塔安装位置不合理,导致设计管路偏长,设备散热不佳,从而造成能耗浪费;③没有充分利用新风自然冷源。
2.2星级宾馆酒店用能分析2.2.1能耗总体情况
201*年全市星级宾馆酒店总耗能约28.7万吨标煤,约占201*年全市公共建筑总能耗的36.5%。图4为调研中有代表性的22家星级宾馆酒店201*年能耗密度数据。从图4看出:①调查范围内22家宾馆的能耗密度最大达到了144.29kWh/ma,最小则为55kWh/ma,能耗情况差别较大;②宾馆类建筑的能耗水平与宾馆本身的星级水平相关,不同星级与档次的宾馆由于服务标准不同,在室内温度、湿度、灯光照度等要求上必然不同。五星级酒店的平均能耗量,明显高于其它星级的酒店。
201*年度各宾馆建筑密度1601401201*0806040201*23456789101112131415161718192021222
2kWh/a.m2图4各星级宾馆酒店201*年能耗密度数据
重庆市宾馆类建筑逐年能耗情况200kwh/(m2.a)1801601401201*0201*201*201*201*201*时间201*201*201*图5重庆市宾馆酒店建筑201*年至201*年能耗密度变化情况
2.2.2总能耗发展趋势
从调查中201*年至201*年间宾馆酒店类建筑的逐年能耗变化情况来看,宾馆酒店类建筑在201*年至201*年期间的平均能耗水平有下降的趋势。但天然气消耗量从201*年至201*年呈上升趋势,在201*年则有一定的回落。2.2.3建筑围护结构情况
从对窗体结构的调查来看,所有酒店外窗均是采用了新型的铝合金外窗和塑钢外窗,出于建筑成本的考虑,基本未采用“热断桥”等节能措施。从采用的玻璃类型来看,大部分建筑仍只是采用了普通单层玻璃,抵挡阳光热辐射效果不佳,节能效果较差。从建筑保温效果来看,重庆酒店类公共建筑的热工性能较差,基本未采取外墙保温措施,从调查结果来看,仅一栋建筑采取了外墙保温措施。对于屋面保温隔热,调查范围内82%的建筑则采取了一定的措施(见图6~图7)。镀膜玻璃9%普通双层玻璃18%普通单层玻璃73%种植屋面11%外保温屋面56%通风屋面33%图6建筑外窗玻璃类型统计图7建筑屋面保温类型统计2.2.4能源管理情况酒店建筑能耗费用是酒店主要经营成本之一,因此,酒店行业对建筑节能均较为重视。从调查的结果来看,92.3%的酒店建立了节约能源的管理制度,其中54.5%单位的管理制度采取了“与目标考核对应”的方式,31.8%单位的管理制度采取了“计量收费”的管理模式,剩余13.7%的单位则采取了其它一些管理模式。为了进一步节约经营成本,创造更大的经济效益,81.5%的酒店对用能设备都展开了一系列的节能改造和性能优化,其优化改造模式可主要分为“自行优化”、“设备厂家优化”和“专业节能公司优化”三种途径。70.07%的酒店均建立了节能运行的技术档案,但主要是针对集中空调和变电设备,对于照明和其他用能设备等方面仍有所欠缺。2.2.5用能设备情况
酒店行业空调系统使用能源主要为电力和天然气等清洁能源,仅有一家酒店由于设备安装位置的因素,无法满足建筑消防要求,仍在使用柴油作为能源。表2为重庆市酒店行业使用的冷热源设备类型统计数据。
表2酒店常用空调冷源设备统计表
序号1234567设备水冷离心式冷水机组水冷螺杆式冷水机组水冷活塞式冷水机组水冷热泵风冷热泵直燃型溴化锂机组蒸汽型溴化锂机组比例19%32%8%5%18%13%5%考虑到酒店内需24小时供应热水的需求,宾馆类建筑热源设备主要是采用锅炉形式,部分也有采用溴化锂冷热水机组或热泵机组进行供热的。对于空调系统中的冷冻水泵、冷却水泵和采暖循环泵,在空
调系统设计时是按照饭店最大制冷量所需的最大流量来配置的泵流量,由于季节、天气、客房入住率和经营活动的不断变化,其用能负荷也在不断的变化,宾馆实际用能与空调系统设计的用能负荷之间存在着很大的差异,在绝大多数的情况下,用能负荷都小于设计的最大值,从而造成水泵低负荷运行的状况,能源浪费严重。调查中仅33.33%的宾馆设备配置了水泵变频调速控制系统,根据空调负荷变化同步控制水泵运行功率,起到了节能的效果。61.29%酒店的空调水泵系统采用了“台数控制”的方式,其优点是可根据空调负荷变化情况对配套水泵系统进行变工况灵活控制。仅3家酒店对空调新风系统配置了变频调速装置,占调查单位总数的13.04%。在调查范围内所有酒店的集中空调末端风机盘管系统均设置了分档开关控制,可有效避免能源的浪费。部分规模较小的酒店采取了集中空调和独立空调联用的模式,对于部分餐厅等功能房间,则采用独立空调进行采暖制冷,灵活控制,避免了能源的浪费。2.3医院用能分析2.3.1能耗总体情况
201*年全市医院总耗能约10.6万吨标煤,约占201*年全市公共建筑总能耗的13.5%。图8为调研的重庆市各医院201*年能耗密度数据。
180千瓦时/平方米.年1601401201*0806040201*55.3129.383.671.647.956.526121.5115.6100.3重庆市一院重庆市中山医院沙区人民医院重庆市二院北碚妇幼保健院重庆市九院重庆市八院巴南区中医院巴南区妇幼保健院重庆市妇幼保健院1
图8重庆市各医院201*年能耗密度数据
从图8可以看出,各个医院的能耗密度相差较大,最大的为155.3kWh/ma,最小的为26kWh/ma,两者相差近6倍,造成这种差距的主要原因有:各医院建筑围护结构不同;各医院的规模、使用性质、就医人数存在差别,对空调舒适性要求不同;管理运行水平不同,节能措施有高有低;空调设计合理性也存在差异,个别设计负荷过大。医院调查的重点是病房能耗,将所有病房分为采用集中空调的病房和普通病房,采用集中空调病房年平均能耗密度为108.95kWh/ma,普通病房年平均能耗密度为36.84kWh/ma。2.3.2用能特点
医院具有公共建筑的一般特点,但又有自己行业的特殊性。一方面是传统的室内空气品质问题;另一方面,医院中有许多特殊的室内环境,室内环境比一般公共建筑要求较高。医院中容易产生化学的、生物的和其它的污染,这些污染的所带来的健康问题很严重。所以,医院的室内空气品质有更高的要求,微生物以及病菌数必须保持在一定的指标内,新风量标准更高。医院建筑气流组织要求更严密,为防止交叉感染以及病菌传播,对设备的要求高。相对于一般公共建筑,人流量虽然比商场小,但比办公建筑等要大,设备散热和人体散热,冷负荷较大。医院建筑一般环境优雅,种植树木草皮较一般建筑多,绿色环境能够降低建筑能耗,提高室内热舒适性。医院建筑工作时间比商场建筑和办公建筑长,日供冷时间也较多,所需能耗更大。现代医院越来越追求外形美观,窗墙面积比越来越大,大量的使用玻璃幕墙等材料,而围护结构热阻值与一般公共建筑并无区别,导致建筑能耗也越来越高,建筑节能潜力很大。
62222.3.3建筑围护结构情况
医院建筑只有7.4%采用了外墙外保温技术,主要是由于所调查的医院大部分为201*年以前竣工的建筑,未达到节能标准要求。92.3%的医院建筑采用的是普通单层玻璃,双层玻璃和镀膜玻璃只占很少一部分,所调查的医院中没有一家使用中空玻璃和Low-e玻璃。主要原因是后者的价格较高,但从节能角度考虑,采用传热系数较低的玻璃值得提倡。医院建筑外窗大部分使用铝合金窗,虽然有57.7%的医院采用了内遮阳技术,但外遮阳技术应用较少,只占19.2%,更有23.1%的医院没用采取任何外窗遮阳措施。各医院的屋面保温技术做得相对较好,48.1%的医院采用外保温技术,通风屋面和种植屋面分别占22.2%和7.4%。
2.3.4用能设备情况2.3.4.1空调系统
医院建筑集中空调无论是制冷机组还是水泵大多都采用台数控制,系统根据负荷变化的自动调节能力较差。对于医院建筑大部分时间在部分负荷下运行,调节能力的缺陷就显露无疑,导致资源和能耗的双重浪费。病人是一特殊群体,对室内温湿度要求存在很大差异。即使在新风供应的情况下,有的病人还是把窗户打开,这就造成了能量的浪费。
医院实际用能与建筑设计的用能负荷之间存在着很大的差异,在绝大多数的情况下,用能负荷都小于设计的最大值,从而造成循环水泵低负荷运行的状况,导致用能设备普遍存在“大马拉小车”的现象,能源浪费严重。2.3.4.2照明系统
调查范围内23.5%的医院对楼宇内的照明系统都设置了独立的集中控制系统,5.9%的医院对于楼宇的照明控制还设置了专职人员,加强了照明系统的能源管理。76.5%的医院通过调整照度,满足场地不同时段的需要。节能灯的使用率达88.2%,大大降低了能耗。2.4其他部门用能简介2.4.1校园用能分析
由市教委组织的调查共33个学校,16个校园回收了表格,总建筑数96栋,建筑总面积1201*40m,其中有集中空调面积是125000m。另外在沙坪坝区9所学校参加调查,其数据也列入统计范围。
对大学的11栋教学楼(总面积119247m)能耗计算,大学年能耗密度平均7.39kWh/ma,最大能耗密度为16.26kWh/ma,最小能耗密度为3.18kWh/ma,相差5倍以上。就同等类型的本科院校最大能耗密度也有12.11kWh/ma,最小能耗密度为3.18kWh/ma,也相差4倍。
对主城区12栋教学楼(总面积62323m)能耗计算,中小学类教学楼年能耗密度为11.95,较大学要高,最大能耗密度为重庆一中教学楼,达到40.51kWh/ma,与采用集中空调耗能接近。实际也是该教学楼每个教室都配备了空调,并且在假期都进行补习,而最小能耗密度为沙区第一实验小学的教学楼,2.20kWh/ma,其最大值和最小值相差近20倍。
教育系统节能重点是大学校园,根据市教委提供数据,目前全市41所普通高校共有校舍面积1262.78万m;校园节能重点是教学楼照明,综合办公楼和机关各办公楼空调用能以及图书馆用能。按照学校建筑组成,测算全市教学楼面积485.26万m,办公类(综合楼、办公室、图书馆)面积为233.61万m。根据本次调查年平均能耗计算,教学楼耗能15167吨标煤,办公类建筑耗能30122吨标煤。按照公共建筑节能潜力测算,如果教学类建筑实现30%节能目标,可实现节能4550吨标煤;办公类建筑实现50%的节能目标,可以节能15061吨标煤。2.4.2文化场所用能分析
72222222222222共向主城区26家包括文化馆、电影院和博物馆在内的文化单位发放了能耗调查普查表,其中回收20份,回收率为76.9%,其中涉及到的各类公共建筑样本的具体数量为:文化馆4个,图书馆2个,博物馆4个,影剧院8个,会议中心2个。总建筑26栋,建筑面积16.42万m,其中采用集中空调面积为12.99万m。
文化设施用能可以分为三类,一类是采用集中空调,并且需要长期工作的场所,如博物馆、大型图书馆,这类场所需要保持环境舒适,并且依靠经营费用绝对不能维持正常的能耗开支,必须要依靠政府补贴的公众场所,如重庆三峡博物馆、重庆市图书馆等,这些区域必须要重点研究探索降低能耗的方法。第二类是一些展览馆、礼堂、影剧院、以及高档会议室。这些场所虽然也采用集中空调,但是属短时间运行,并且依靠经营费用完全可以承担能耗费用,即使能耗大,但是年能耗不是很大。第三类则是普通文化场所,即使有空调也是家用空调,这部分能耗与普通办公楼能耗基本相同。第一类场所能耗密度为170.85kWh/ma,第二类场所能耗密度为45.12kWh/ma第三类场所能耗密度为9.26kWh/ma。
文化系统的节能重点是大型公共文化场所,如博物馆、图书馆,这些建筑需要长期对外开放,许多部门都是市政府专项补助,据市文广局提供数据,全市现有3个大型场馆,另外有3个也在建设之中。按照文化场所组成,测算全市博物馆类建筑面积12.78万m,耗能7645吨标煤;影剧院类建筑面积为8.61万m,耗能1359吨标煤;文化馆类建筑面积为22.76万m,耗能737吨标煤。按照公共建筑节能潜力测算,文化类公共建筑挖掘50%节能潜力,可从文化场所节能4870吨标煤。2.4.3市政照明用能分析
此次调查采取现场测量与问卷调查相结合的方式,对光源及灯具类型、安装高度、照明效果、能耗情况以及照明电路控制方式等方面进行了详细而全面的调查。
按照《城市道路照明设计标准》CJJ45-201*中提供的方法进行现场测量,测量中选取了江北、沙坪坝、九龙坡、渝中、高新、渝北等城区的有典型代表性的机动车快速路(主干路)、次干路、支路、商业区及居住区人行路,考虑到重庆市夏季开灯时间一般是19:30左右,而路灯在点亮约20min后照明水平趋于稳定,因此于天气晴好的晚上20:00以后使用照度仪对这些道路的路面平均照度进行了测量。问卷调查方面,对主城各区的路灯管理处或市政环卫所、路桥企业发放了30份《重庆市路灯能耗普查表》,回收有效调查表27份,回收率90%。调查表中包括了道路灯具情况、光源类型、功率、数量、应用场所、近7年用电量统计、路灯控制系统、设备管理、人员制度等情况,这些单位所填写的表格均比较完整,根据这些数据进行分析是可靠的。图9是根据重庆市路灯管理处提供的数据绘制的201*~201*年全市道路照明用电量柱状图。
2222222245004000万KWh3986.973366.8329702268201*年2328201*年201*年201*年201*年4254.52350030002500201*201*年
图9重庆市历年道路照明用电量
从图9中可以清楚地看出,全市道路用电量呈逐年上升趋势。201*年到201*年相对平稳,201*年用电量从2328万kWh跃升到2970万kWh,增幅为27.5%;此后两年,道路照明用电量增幅虽然有所下降,
但仍保持着两位数的上升比例,并且增幅有逐年扩大的趋势,201*年增幅达到13.4%,201*年达到18.4%。但是在201*年增幅却明显下降,只有6.7%。
按照201*年重庆道路照明用电量4254.52万KWh,换算成为耗能为14182吨标煤,按照目前道路用电情况,最少有20%的节能潜力,也就是可以节能2836吨标煤。
此外,还对重庆市的2个区县进行了全面调查。由于201*年完成了重庆市政府办公类建筑的能耗调查,本次能耗调查不包含政府办公楼。3重庆市公共建筑节能潜力
通过对能耗调研的数据整理,根据各地节能改造经验,可以预测重庆市公共建筑节能潜力情况如表3所示。图10为重庆市各类型公共建筑年节能潜力占全市年节能指标的百分比,从图中可以看出大型商场及星级宾馆酒店节能贡献巨大,应为公共建筑节能的重中之重。
表3重庆市公共建筑节能潜力分析
建筑类型大型商场星级以上酒店有集中空调病房普通病房学校办公楼学校教室博物馆类影剧院、展览馆普通文化馆合计全市总面积2(万m)272.86487.99199.85130.90233.61485.2612.788.6022.761854.6学校,1.09%能耗密度2(kWh/m.a)354.56167.83108.9565.2744.758.93170.8545.129.26文体场所,0.25%节能效率50%50%50%40%50%30%50%40%30%节约标煤(吨)16930414332438104119611506145503821543221386889医院,2.78%大型商场,9.41%星级宾馆酒店,7.96%
图10各类型公共建筑年节能潜力占全市年节能指标的百分比
在技术服务方面,重庆市建筑节能协会以本次调查为契机,派出专家进行延伸服务。在商委组织的“零售业节能”、旅游局组织的“绿色旅游饭店”、教委组织的“绿色校园”、市政委组织的“绿色照明”、各区县的“节能减排”等活动中均派出了建筑节能专家进行现场讲解、参与评比、培训上课等。4结论与建议
(1)除国家和政府办公楼率先全面开展建筑节能外,重庆现有公共建筑的节能重点首先是商场、其次是星级宾馆酒店。
(2)学校目前能耗密度不高,主要原因是室内热环境质量太差。学校建筑面积总量大,潜在的能耗总量大,应及早预防。
(3)重庆是高速发展中的大都市。今后一段时期,全市总建筑能耗增长是必然的。建筑节能的考核指标宜用“能耗密度”,不宜用“能耗总量”。
(4)虽然目前空调设计都要进行负荷计算,但仍然属于定点设计,而空调系统是为今后20多年服务的。要大致了解系统建成以后的能耗情况,就要进行动态模拟。只有经过动态模拟,优选出节能的空调方案和系统,才能真正实现节能运行。全国已有部分省市建设主管部门要求对大型公共建筑、标志性建筑等进行动态模拟。重庆市也应尽早也应该开展这项工作。
(5)负荷计算的出发点是避免空调设备选型过大。但空调系统在大多数情况下是在部分负荷下工作,“大马拉小车”是空调运行的常态。因此空调系统的运行调节就是节能的关键,目前对空调系统的运行节能研究还不能满足工程需要。
(6)由于气候变化快,经常出现极端天气现象,动态模拟所需要的气象参数应该相应变化。而目前所采用的几十年前的统计数据要指导今后20多年的运行,误差就会很大。因此每隔一段时间就应该更新气象数据,以适应变化了的气候。参考文献
[1]重庆市人大常委办公厅、重庆市人民政府办公厅.《关于做好重庆市公共建筑节能和运行管理的通知》(渝人办发[201*]25号)
[2]重庆市人大城环委.《关于对城市既有公共建筑节能情况进行调研的通知》(渝人城环[201*]22号)[3]江亿等.《201*年中国建筑节能年度发展研究报告》.中国建筑工业出版社.201*[4]重庆市统计局编.统计年鉴[201*~201*].北京:中国统计出版社
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