大型商場建筑能源管理的調查與分析

曾德珩，劉貴文

(重慶大學建設管理與房地產學院，重慶 400044)

大型商場建筑能源管理的調查與分析

曾德珩，劉貴文

(重慶大學建設管理與房地產學院，重慶 400044)

文章通過對重慶市主城區44座大中型商場建筑能耗與能源管理狀況的調查，將其能源管理制度水平劃分為4個等級，就能源管理中存在的問題及原因進行了分析，并對部分項目進行了后續的追蹤調查，最后分析了商場建筑能耗水平與其能源管理制度之間的關系。研究發現，無論是采用節能技術還是改進管理措施，對于建筑能耗的降低都具有明顯的作用，采用合同能源管理則為商場建筑能源管理提供了一種新的模式。

商場建筑;建筑能耗調研;能源管理

目前，中國城鎮民用建筑運行耗電占中國總發電量的22% ～24%，建筑消耗的能源占全國商品能源的21% ～24%［1］，其中，公共建筑的高能耗問題顯得尤為突出。據統計，中國大型公共建筑年耗電量約占全國城鎮總耗電量的22%，每平方米耗電量是歐洲、日本等發達國家同類建筑的1.5～2倍［2］。重慶市的公共建筑總面積565萬平方米，其中95%為高能耗建筑，單位建筑面積的平均年耗電量是普通居民住宅的10.6倍［3］。

2007年，重慶市建設主管部門提出對既有公共建筑能耗水平進行調查，為此類建筑的能耗監測與節能改造打下基礎。在此背景下，重慶大學與重慶市建筑技術發展中心于2008-2009年完成了對重慶市國家機關辦公建筑與大型公共建筑的能耗統計與能源審計工作，并于2010-2011年對部分建筑進行了追蹤調查。筆者以此次統計、審計、追蹤所收集的相關數據為基礎，對大型商場能耗狀況、管理制度、節能意愿等方面進行分析與研究。

一、樣本概況

依據2008年住房與城鄉建設部《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統建設相關技術導則》(下稱“導則”)的要求，筆者選取樣本屬于該導則8大類建筑中的第2類“商場建筑”，面積標準為總建筑面積2萬平方米以上，樣本選擇區域為重慶市主城區(有少量涪陵區、永川區樣本)，樣本數量44棟，全部為有效樣本，總計面積172萬平方米，具體樣本名稱見表1。主要調查內容包括建筑基本信息、附加信息(商場日均客流量、運營時間)、能耗采集數據三大類。

表1 樣本區域分布表①根據調查時保密承諾，對涉及具體樣本的信息，如建筑面積、能耗數據等不得披露。

商場類建筑主要具備以下使用與用能特點:(1)使用時間長，重慶地區商場類建筑運營時間普遍為9:00-21:00，季節及節假日調整時間為1～2小時，日平均營業時間為12小時，全年無間斷，導致室內照明、制冷(暖)時間長。(2)商場建筑能耗高于其他公共建筑。以年能耗平均值(kWh/m2)比較，樣本商場建筑是國家機關辦公辦公建筑的3.4倍，一般辦公建筑的2.1倍，賓館建筑的2.2倍，學校建筑的5.6倍。(3)建筑能耗水平受到自身物理條件的制約。不同年代商場建筑在結構形式、建筑設備等方面差異較大，樣本中2000年以前建成數量占樣本總數的41%，這使得能耗水平差異較大。(4)能源管理水平對能耗有一定得影響。專業的商場能耗制度與組織，可以實現在原能耗水平上下降5%～20%，最高可達到 30%［4］。

(一)樣本基本建筑信息

從樣本基本建筑信息看，商場建筑圍護結構主要采用混凝土剪力墻，占65.91%;外墻材料以混凝土砌塊類為主，占43.18%。87.80%外窗類型是單玻單層窗，75.61%建筑使用普通玻璃，75.61%建筑使用鋁合金窗框，66.67%建筑無遮陽設置。從窗體材料、遮陽等方面可以看出，樣本圍護結構傳熱系數普遍偏大，空氣滲透嚴重，不利于節能。

從樣本空調系統信息看，商場建筑空調系統形式主要采用風機盤管及新風系統(占36.36%)和集中式全空氣系統(占38.64%)，冷熱源種類主要采用水冷式機組(占84.09%)。建筑使用能源種類以電為主，占88.64%，其他采用電與燃氣的復合能源形式，占11.36%。

(二)樣本的耗能情況

調查涉及的44棟商場類建筑的年單位面積電耗量如圖1所示，其數值為10～398 kWh/m2，其中年單位面積電耗量最低的商場為10.05 kWh/m2，年單位面積電耗量最高的商場為397.96 kWh/m2。從分項拆分的能耗數據分析中可以看到商場類建筑能耗中，空調系統能耗比例最大，緊隨其后的為照明及其他設備的能耗，電梯系統最小，如圖2所示。

圖1 樣本年單位面積耗電量

圖2 樣本建筑分項能耗比重

從現場觀測情況來看，商場經營狀況與客流量對空調能耗影響較大，對照明能耗影響較小。由于商場室內照明完全依靠人工照明，其使用時間與營業時間一致，不受客流量影響。由于重慶地區季節供冷時間長，加上人流量大，空調能耗較高。為保障室內的適宜溫度，商家通常考慮將冷負荷設計增大，即實際開啟兩臺機組足夠的情況下，設計則配備四臺冷水機組，無形中導致能耗增加。

二、樣本能源管理的基本情況

(一)能源的日常管理

能源的日常管理主要包括相關文檔的收集與管理，設備運行與維修的記錄，能耗分項計量幾個方面。從數據上看，88%建筑具備能源賬目文件;71%建筑具備用能設備原始文件;35%建筑具備能源管理文件(標準、規范、規定、規程、組織機構等);76%建筑具備設計圖紙(包括建筑竣工圖，各大型耗能系統設計圖，計算書等);94%建筑具備運行記錄(包括建筑內各大型耗能設備的運行記錄，如中央空調，電梯等);18%建筑有分項計量;24%建筑具有節能獎懲制度;65%建筑進行過節能宣傳。通過分析發現，大多數商場類建筑進行了大型耗能設備日常運行管理，各種資料和設計圖紙管理較完善，但用能系統日常運行管理過于形式化。并且對于大型設備(空調機組)的管理比較重視，而對分散的、小型的末端設備比較忽視。

(二)能源管理評價

在大型商場能源管理的評價上，根據《導則》主要從能源管理的組織、能源系統的計量、能源管理的實施三個方面進行評價，按照A、B、C、D四個等級打分。樣本評價結果見表2。從表2中可以看出，商場類建筑能源管理基本反映了重慶市大型公共建筑整體能源管理水平。在能源管理組織方面，商場均委派物業管理或設備管理部門實施管理，但缺乏專業的能源管理人員，且在人員激勵上存在不足，即管理人員無法從節能中受到獎勵，但卻會因為室內環境滿足不了用戶的需要而受到懲罰，導致能源費用的高低與運行管理者無關。在能源系統計量方面，大多數商場均無分項計量系統，更無分項計量臺賬。能耗計量是整個建筑能源管理工作的出發點和基礎，這一基礎性的環節卻是樣本中最薄弱的管理環節。在能源管理上，樣本普遍制訂了相關節能規章與措施，但由于專業技術缺乏，投入不足，節能效果十分有限。

(三)個案分析

江北區某商場，建筑面積3萬平方米，為建筑物負2層到30層，建成年代為1996年。基本運行時間9:00-18:00，空調系統開啟時間比營業時間短一個小時，空調面積為1萬平方米。該商場曾經對中央空調和電梯進行過一次節能改造。

表2 樣本能源管理評價表

在建筑物管理中，建筑物業主委托江北區物業管理公司負責各方面的管理，建筑的能源管理也屬于物業管理的一部分內容，沒有設立單獨的能源管理部門。在調查過程中發現，該建筑已經構建了部分能源管理體系，包括建筑物能源管理機構或責任人的任命或聘用文件、所有權人或業主關于建筑節能的有關措施和文件。同時，全部科室都安裝有用能計量儀表;但照明、空調和其他設備用電的計量沒有分開統計。由于物業管理公司缺乏專業部門和技術人員的支持，能源管理制度還不夠全面。從表3可以看出，該商場在能源管理中存在兩方面的問題:一是基礎資料的收集不到位，二是在節能激勵措施不健全。對于造成問題的原因，通過與物業管理部門的訪談發現，物業管理公司的工作職責是根據物業管理合同實施建筑物的全面管理，能源管理只是其中一小部分內容。雖然公司制訂了相關的能源管理文件，工程部門有相關的技術人員配備，但是其能源管理的中心工作是保障設備的正常運行，而能耗所產生的費用高低并不會對其物業管理收費帶來直接影響。雖然建筑物業主曾經進行過中央空調與電梯的改造，但其本意是對已經達到技術壽命的設備進行更換，而不是降低能耗。目前，該商場的節能措施還局限在控制空調開關時間、更換節能燈具的層面，缺乏配套的管理措施，比如業主對能耗降低的獎勵制度等，這也造成了物管公司對節約能耗熱情不高。

表3 江北區某商場能源管理調查表

(四)能源管理制度的分析

樣本在能源管理水平上的差異，其根本原因在于商場管理模式的不同。根據龍惟定［5］的劃分，商場類建筑的能源管理模式可以劃分為減少能耗型、設備改善型與優化管理型。

減少能耗型是較容易實現的一種能源管理模式，具有管理方便、操作容易、投入較少的特點。就具體類型看，采用商鋪零散出租或售后返租的商場屬于此類，樣本中泰興通信電腦城、雅蘭電子城等約68%的建筑屬于此類情況。由于建筑物所有者并不承擔能源費用，建筑的使用者處于分散狀態，無法對水冷空調、圍護結構等大型設備設施等提出改造要求，通常他們將管理的重點落在末端能耗的控制上，如節能燈具、限制電梯運行時間、提高夏季室溫設定值、非營業時間不提供空調等方面。此類管理的缺點是難以對整棟建筑的能耗水平產生實質性的影響，并且容易造成室內環境質量下降，導致商鋪承租人不滿或投訴。

設備改善型能源管理模式主要出現在以重慶百貨、新世紀商都為代表的大型百貨公司或Shopping Mall一類建筑中，占樣本數的32%。由于建筑設計年代的不同，其施工、設備等方面難免存在缺陷，通過“年年有小改，五年一大改”的方式，實現建筑用能設備及結構的更新改造。通常此類建筑的重要特征是建筑物所有權與經營權的統一，經營者配備專門的物業管理部門負責整體建筑的能源管理，并對各部分用能進行統計管理、維護、監控和改造。這一管理模式的優點是能明顯提高能源使用效率，減少能源費用和日常維護開支，體現了較高層次的管理水平，其缺點在于需要較大的初期投入和較強的技術支撐，且投資回收期難以確定。根據《公共建筑節能改造技術規范》及相關文獻［6］，結合調查可以看出，建筑所有者能夠接受的靜態投資回收期為5～8年，目前比較常用的調節冷水機組變流量控制等措施，靜態投資回收期基本可控制在5年內，而一些投資少的改造，如風機變頻、更換傳感器等可以控制在3年以內。但對于外墻和屋頂等維護結構的更換，投資回收期長達15～20年，且節能效果不易判斷。例如樣本中的重百沙坪商場，投入資金將單層幕墻改為雙層幕墻，結果能耗水平反而上升(主要原因是經營面積的擴大與人流量的增加)，導致業主對后續是否更換水冷機組猶豫不決。因此，此類管理模式的底線是所掌控的資金量能否滿足節能改造的需要。

優化型能源管理是通過連續的系統調試使建筑各系統(尤其是設備系統與自控系統)之間、系統的各設備之間、設備與服務對象之間實現最佳匹配。實現此類管理，需要極強的技術支撐，能夠把握單體設備節能與系統節能的關系，避免在改造時或改造后影響系統的正常運行。使用該模式可以考慮聘請能源服務公司(Energy Service Company，ESCO)，將能源審計、項目設計、項目融資、設備采購、工程施工、安裝調試、人員培訓認證等能源管理服務打包給ESCO，客戶與ESCO共同分享服務后所獲得的節能效益［7］。在本次調查中，44家商場無一家采用合同能源管理(Energy Management Contract，EMC)模式。其原因主要有以下幾點。

其一，重慶地區EMC服務開展緩慢。雖然中國政府從2000年開始推廣EMC服務，但在調查期間，重慶市EMC主要集中在工礦企業中推廣，在公共建筑中的開展極少。2010年以后，EMC服務才在商場建筑中試點。

其二，對合同能源管理服務缺乏認識。調查中，訪談過的商場或多或少知道合同能源管理服務，但對其管理內容、收費標準、風險分擔方式等卻沒有深入了解。

其三，商場所有人對EMC服務持懷疑態度。少數與ESCO進行過談判的商家，對于EMC中約定的節能效益測算和費用支付等內容存在質疑。由于國內缺乏通用的技術指導規范，使商家對ESCO所提出的節能目標難以找到國家標準進行衡量。

其四，缺乏政府的資金與政策扶持。由于EMC前期投入成本較大，融資困難，商場業主也不愿墊付該項資金，導致推廣難度加大。直到2010年重慶市出臺《合同能源管理項目財政獎勵資金管理實施細則》，才在一定程度上緩解了EMC的困境。

(五)能耗水平與能源管理之間的關系

大型商場作為大型公共建筑，其能耗水平的高低可以利用其單位建筑面積年能耗量的多少來進行評價。但能耗水平高，并不意味著該商場的能源管理水平低［8］。在能源管理水平達到B級以上的37家商場中，能耗水平集中在200～300kWh/m2和300～400 kWh/m2高能耗區間，屬于典型的高能耗建筑，但其管理水平卻并不低。就其原因在于，此類商場往往是大型商業集團下屬企業，如樣本中的重慶百貨、新世紀百貨等，其能源管理模式多屬于設備改善型能源管理模式，能源管理更加規范，但是其營業時間長、人流量大、業務種類多，相應也造成其耗能量更大。而對于能耗量低的商場建筑，則需要具體分析。如樣本中10.05 kWh/m2的某商場，由于環境較差，管理不善，中途曾停止營業，使其能耗水平竟低于居住建筑，結果就是“不用能就是節能”，這明顯不能視為能源管理水平較高的例子。所以，對商場類建筑的能源管理進行評價時，能耗水平只能作為參考指標。或者只有建立了類似英國最佳能效實踐項目(簡稱EEBPP)的評價標準［9］，通過對商場建筑嚴格按照建筑面積、運營規模等嚴格細分后，才能準確衡量商場建筑的能源管理水平。

三、追蹤調查

在2008-2009年度統計與審計結束后，調查組繼續對樣本中10家大型商場進行追蹤調查。在2010-2011年度，除去當年氣候、商場經營狀況等因素外，8家商場其能源消耗量基本與2009年前數據持平。值得注意的是，其中兩家商場采用EMC合同能源管理，其能源使用量與使用效率發生明顯變化。兩商場均采用“三方租賃”模式，由業主、能源管理公司、租賃公司圍繞節能項目簽署系列協議，主要協議包括:能效保證協議、維護保養協議、設備租賃協議與設備采購協議，主要技術措施包括離心制冷機加裝VSD、水泵變頻、照明系統升級與加裝智能控制系統。從節能效果來看，智能系統節能率為17%，照明系統為60%。合同能源管理方式的使用，較為有效地提高了商場建筑的能源使用效率。但需要注意的是，對能源管理的改造不僅僅是制冷、照明等某一個部分，而應該是對建筑物整體全盤考慮與統一規劃［10］，才能將風險降到最低。從兩個采用合同能源管理的項目效果來看，由于其解決方案整合了空調、照明、自動控制等多方面技術資源，同時在管理制度上系統地考慮了建筑一體化的需要，基本實現了節能環保的目標。

四、結論

調查發現，商場建筑能源管理不僅需要技術手段，如建筑物的改造及其設備的更新，建立有效的能源管理制度同樣可以實現建筑能耗的下降，為企業帶來明顯的經濟效益。由于各商場在建成年代、結構形式、圍護材料、空調設備、經營狀況等諸多的差異，所以“沒有絕對的節能建筑，只有相對的建筑節能”［4］，通過一定的能源計量、組織與實施，可以最大限度地挖掘建筑物的節能潛力，實現從節約型向更新型、優化型管理模式的轉變。

［1］江億.我國建筑能耗趨勢與節能重點［J］.建設科技，2006(7):10.

［2］馬玥.大型公共建筑承受節能之重［J］.中國建設信息，2008(9):45.

［3］賈遵鋒，李百戰，丁勇，等.重慶市典型公共建筑用能特征及構成分析［C］//全國暖通空制冷2010年學術年會論文集，2010:62.

［4］康艷兵，張揚，尹志芳.我國節能服務產業的發展現狀與展望［J］.中國能源，2010(32):8.

［5］龍惟定.我國大型公共建筑能源管理的現狀與前景［J］暖通空調，2007(4):19-23.

［6］曾德珩，劉貴文.公共建筑節能改造中的經濟性指標的評價與應用［J］.建筑經濟，2010(8):94.

［7］尚天成，潘珍妮.現代企業合同能源管理項目風險研究［J］.天津大學學報:社會科學版，2007，9(3):214-217.

［8］曾德珩.大型商場建筑能源管理制度的調查與分析——以重慶市為例［J］.建筑經濟，2010(1):58-60.

［9］魏崢，鄒瑜，王虹，等.英國公共建筑能耗基準評價方法對我國建筑能耗定額方法的啟示［J］.建筑科學，2011，27(10):7-12.

［10］李琪，聶甲森，合同能源管理在建筑節能領域的應用研究［J］.建筑經濟，2010(6):94-95.

Investigation and Analysis on Energy Management of Large Scale of Store Buildings

ZENG Deheng，LIU Guiwen
(School of Construction Management and Real Estate，Chongqing University，Chongqing 400044，P.R.China)

Based on the investigation of the energy consumption and energy management in 44 large scales of store buildings in Chongqing， the energy management system is classificated in 4 level，the problem in energy management and its cause are analyzed.A follow-up survey of some buildings was carried out.At last，the relations between level of store building energy management and its energy consumption are researched.The paper concludes that，whether energy-saving technologies or improved management measures can reduce building energy consumption，and contract energy management may provide a new model for store buildings.

store buildings;building energy consumption investigating;energy management

F08

A

1008-5831(2013)01-0078-06

2012-02-20

國家自然科學基金重點項目(50838009);重慶市國家機關辦公建筑和大型公共建筑節能監管體系建設項目(渝建［2008］385號);中央高校基金資助項目

曾德珩，男，重慶大學建設管理與房地產學院博士研究生，主要從事建設管理與能源經濟研究。

(責任編輯 傅旭東)