重慶市地下商場建筑能耗調(diào)查與分析

李文杰，彭宣偉，周鑫志，苗高楊

（重慶科技學(xué)院建環(huán)系，重慶401331）

重慶市地下商場建筑能耗調(diào)查與分析

李文杰，彭宣偉，周鑫志，苗高楊

（重慶科技學(xué)院建環(huán)系，重慶401331）

以重慶市3個地下商場為研究對象，采用現(xiàn)場調(diào)查的研究方法，分析了目前重慶市地下商場能耗現(xiàn)狀，并提出改善地下商場建筑能耗的措施。

重慶市；地下商場；建筑能耗；天然冷源；耗電費用；耗電結(jié)構(gòu)；建筑能耗密度

0　引言

隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，城市化建設(shè)不斷加快，城市建筑用地日益緊張［1-2］。重慶作為我國西南地區(qū)的重要交通樞紐和工業(yè)基地，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)快速發(fā)展和城市人口不斷增加，城市面貌發(fā)生了根本性變化。與此同時，城市用地、城市交通組織、綠化和環(huán)境保護等方面呈現(xiàn)的問題更加突出，如何在城市中擴大可利用的建筑空間迫在眉睫。結(jié)合重慶地區(qū)的地理位置、建筑成本等因素，利用地下空間不僅可以充分發(fā)揮重慶山城的地形和地質(zhì)條件，安全而經(jīng)濟地建造各種類型的地下建筑，同時也可以充分利用地下空間作為天然冷源，減少能源消耗，是擴大城市空間的一種經(jīng)濟可行的有效方法。在重慶地區(qū)，地下商場、地下停車場、地下軌道交通及人防工程等公共服務(wù)設(shè)施已得到了廣泛的開發(fā)和應(yīng)用，很大程度上緩解了城市地上交通、行車、購物等對土地資源的需求。

隨著人們在地下建筑中生產(chǎn)和生活活動的日益增加，不僅需要改善地下建筑室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量和品質(zhì)，保障地下建筑的正常運行，同時也需要對地下建筑的運行能耗進行監(jiān)測，以便更加有效地控制地下建筑的運行管理，節(jié)約運行成本。

本文以重慶市3個地下商場為主要調(diào)查對象，分析目前重慶市地下商場建筑能耗現(xiàn)狀和存在的問題，提出可行的改善措施與方法，為更好地開發(fā)利用地下空間提供參考和依據(jù)。

1　研究對象與方法

本文采用現(xiàn)場調(diào)查的方法，于2012-2014年，對重慶市區(qū)三個地下商場A、B和C的建筑環(huán)境和建筑能耗現(xiàn)狀進行了問卷調(diào)查與能耗統(tǒng)計。A商場建造于1997年，主要功能為服裝賣場，B和C商場緊鄰，修建于2005年，使用功能較復(fù)雜，集娛樂、零售和餐飲為一體。A、B和C三個商場的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)均采取了分區(qū)形式：大空間商場以全空氣（一次回風(fēng)）系統(tǒng)為主，特殊功能區(qū)域或后期改造的部分采用了風(fēng)機盤管+新風(fēng)系統(tǒng)形式。另外，空調(diào)系統(tǒng)運行也采用功能分區(qū)控制的方式。各商場運行信息見表1。

表1　各商場運行信息

該課題組對地下商場建筑環(huán)境現(xiàn)狀已進行前期分析［3-5］，本文主要對地下商場的建筑能耗現(xiàn)狀進行分析，調(diào)研問卷內(nèi)容包括：商場面積、商場運行時間、冬（夏）季制冷（熱）方式、照明功率密度（如表1所示）；冬夏季月耗電費用以及建筑節(jié)能知識的普及度調(diào)查等。

該次調(diào)研共隨機抽取了50家商鋪進行調(diào)查，其中A商場8家，B商場10家，C商場32家，其調(diào)查結(jié)果分別代表三個商場的能耗使用現(xiàn)狀。由于調(diào)研商場面積較大，商鋪較多，營業(yè)時間、營業(yè)面積差異大，精確獲取每家商鋪逐月耗電量困難很大，因此主要通過獲取所調(diào)查用戶在冬（夏）季節(jié)繳納電費數(shù)額、商業(yè)電價和營業(yè)面積等數(shù)據(jù)進行冬（夏）季能耗統(tǒng)計分析。主要分析指標包括冬（夏）季耗電費用統(tǒng)計、冬（夏）季單位營業(yè)面積耗電費用、能耗結(jié)構(gòu)和能耗密度。

通過對不同季節(jié)各商場內(nèi)環(huán)境參數(shù)的測試數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，三個商場在相同季節(jié)的室內(nèi)平均溫度波動在2℃左右，這主要與測點位置的選取、各地下商場的使用功能設(shè)置、人流密度及空調(diào)設(shè)置溫度及運行管理情況等有關(guān)系。另外，在各商場均設(shè)置有新風(fēng)并全年運行，對地下商場室內(nèi)進行新風(fēng)補給。

2　結(jié)果與分析

2.1耗電費用統(tǒng)計

所調(diào)查的A、B和C三個地下商場50家商鋪的冬（夏）季月平均耗電費用統(tǒng)計見表2，由照明、空調(diào)和其他自主設(shè)備用電構(gòu)成。根據(jù)表2可知，對于A地下商場的商鋪，夏季月平均耗電費用約是冬季月平均耗電費用的3.4倍，B地下商場冬夏季耗電費用基本一致，C地下商場冬季耗電費用是夏季耗電費用的約1.9倍。耗電費用的大小直接反映了所調(diào)查商鋪的耗電量的多少。

表2　冬（夏）季耗電費用統(tǒng)計

由于商場中照明能耗和商鋪的其他設(shè)備能耗可以近似認為是穩(wěn)定的，不隨季節(jié)變化，因此冬季和夏季的耗電費用差異主要是由空調(diào)系統(tǒng)耗電量不同引起的。根據(jù)調(diào)查信息分析主要原因如下：

三個地下商場均裝配有中央空調(diào)系統(tǒng)，其中A地下商場夏季集中制冷，冬季未制熱；B地下商場冬（夏）季集中制冷（熱），運行時間相對穩(wěn)定；而C商場雖然冬（夏）季集中制冷（熱），但冬季空調(diào)系統(tǒng)運行時間不穩(wěn)定。這是造成不同商場冬夏季耗電費用比例差異較大的重要原因之一。

2.2單位面積的月平均耗電費用分析

各地下商場單位面積耗電費用分析見表3，由于B地下商場冬夏季均使用空調(diào)系統(tǒng)，且運行時間相對穩(wěn)定，因此以B地下商場為對比對象。對不同地下商場在同一季節(jié)的單位面積耗電費用進行分析如下：

表3　冬夏季單位面積耗電費用

（1）A和C地下商場夏季單位面積耗電費用分別為B地下商場的1.7倍和1.2倍。主要原因如下：與B地下商場相比，A地下商場建造年代較久，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備較陳舊且使用年數(shù)較長，對系統(tǒng)缺乏運行維護和管理，導(dǎo)致系統(tǒng)能效低，并且因建筑功能和地理位置不同，A地下商場人流量較大，導(dǎo)致空調(diào)能耗大；另外A地下商場照明功率密度是B地下商場的1.5倍，所以A地下商場單位面積能耗費用比B地下商場大。而C地下商場與B地下商場相比，主要區(qū)別是C地下商場的照明功率密度是B地下商場的2倍，因此單位面積能耗費用比B地下商場稍大。

（2）A和C地下商場冬季單位面積耗電費用分別是B地下商場的0.5倍和1.0倍。主要原因分析如下：A商場冬季無集中空調(diào)制熱，耗電主要用于照明和其他自有設(shè)備。C地下商場冬季有集中空調(diào)制熱，但運行時間不固定，單位面積空調(diào)能耗比B地下商場小；但同時C地下商場的照明功率密度又是B地下商場的2倍，單位面積照明能耗比B商場大，所以出現(xiàn)B和C地下商場總單位面積能耗基本一致的情況。

2.3耗電結(jié)構(gòu)分析

由于地下商場沒有分項能耗計量措施，無法直接獲取照明能耗和空調(diào)能耗，所以本文通過分項估算的方法來分析地下商場的耗電結(jié)構(gòu)。首先根據(jù)商場照明面積和照明功率密度算出照明耗電量和照明耗電費用，然后根據(jù)總耗電費用、商家賣場空調(diào)系統(tǒng)運行和管理情況估算空調(diào)耗電量和耗電費用及其他耗電量和耗電費用。三個商場冬（夏）季耗電結(jié)構(gòu)百分比見圖1。

圖1　地下商場冬夏季耗電結(jié)構(gòu)百分比

分析圖1可知，在夏季，3個地下商場均以空調(diào)能耗為主，且均占70%以上；照明能耗A和C地下商場基本相當(dāng)，分別為25.6%和25.1%，B地下商場占15.2%。而冬季空調(diào)能耗差異較大，A地下商場無集中制熱，為0%，B地下商場占71%，C地下商場59.6%；照明能耗A地下商場占86%，B地下商場占25.1%，C地下商場占36.4%。耗電結(jié)構(gòu)百分比與2.2節(jié)分析結(jié)果具有一致性。

2.4建筑能耗密度分析

建筑能耗密度，即建筑用能量和用能面積的比值，是衡量建筑能效的一種單位。由于受現(xiàn)場調(diào)查條件限制，本文僅分析冬（夏）季的建筑能耗密度（見圖2）。由圖2可知，A地下商場的夏季能耗密度約是冬季的3.4倍；B地下商場冬夏兩季能耗密度相當(dāng)；C地下商場夏季能耗密度約是冬季的1.9倍。另外，3個地下商場的冬夏季月平均能耗密度均小于或等于重慶市地上商場同季節(jié)的月平均能耗密度［6］，即單位面積月平均耗電量要小，主要原因是，與地上建筑相比，地下建筑受室外氣象條件影響小，且土壤溫度常年波動幅度不大，由圍護結(jié)構(gòu)傳熱引起的冬（夏）季冷（熱）負荷比地上建筑要小，因此冬（夏）季能耗密度要比地上商場的小。

圖2　地下商場冬夏季建筑能耗密度

2.5建筑節(jié)能知識普及度調(diào)查

課題組同時對建筑節(jié)能知識普及度進行了調(diào)查，共收回有效問卷66份。圖3是建筑節(jié)能知識普及度統(tǒng)計。從圖3發(fā)現(xiàn)，66.7%的調(diào)查對象表示對建筑節(jié)能知識和政策不太了解或完全不了解，30.3%的人員表示通過媒介、網(wǎng)絡(luò)等宣傳對建筑節(jié)能相關(guān)政策有一點了解，但對具體信息認識不清晰；所有調(diào)查對象對“建筑能效標識”均表示不了解或不知道。

圖3　建筑節(jié)能知識普及度統(tǒng)計

另外，根據(jù)調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計，有近70%的調(diào)查對象表示有接受建筑節(jié)能改造的意愿，但在節(jié)能改造費用問題上，60%的調(diào)查對象明確表示不愿意自己出資參與建筑節(jié)能改造。這說明目前我們對建筑節(jié)能知識的普及度還遠不夠，人們對于建筑節(jié)能相關(guān)認識不足，需要通過各種方式加大力度宣傳，讓更多的民眾對建筑節(jié)能有一定的認識和了解。

3　結(jié)論

重慶市素有山城之稱，地上空間有限，地下空間將是重慶市拓展城市建設(shè)的重要方向，地下商場則是利用地下空間的重要形式之一。了解現(xiàn)有地下商場的能耗狀況，發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，可以為今后更好地開發(fā)利用地下空間提供參考。本文通過對重慶市3個地下商場進行現(xiàn)場調(diào)查，分析地下商場的能耗現(xiàn)狀得出：

（1）地下商場建筑能耗構(gòu)成中，空調(diào)能耗所占比例最高，其次是照明能耗。其中照明能耗全年較穩(wěn)定，不隨季節(jié)變化；而空調(diào)能耗隨季節(jié)變化顯著，是影響建筑能耗密度大小的最重要因素。另外，空調(diào)能耗、照明能耗的大小與空調(diào)系統(tǒng)的運行方式、運行時間以及照明功率密度等有關(guān)，不同地下商場的單位面積耗電量和耗電費用差異較大。

（2）缺乏專人監(jiān)督管理，對空調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備的維護保養(yǎng)意識差，能源浪費現(xiàn)象較重，個別商場在無人區(qū)域出現(xiàn)長明燈、空調(diào)系統(tǒng)常開及夏季室內(nèi)溫度設(shè)置過低等現(xiàn)象。

（3）建筑節(jié)能知識普及度較低，大部分人員對建筑節(jié)能相關(guān)知識不了解。

基于以上現(xiàn)狀，提出以下改善措施：

（1）合理優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的運行和管理，充分利用地下空間天然冷源優(yōu)勢，在滿足室內(nèi)人員需求的基礎(chǔ)上合理地節(jié)能降耗。

（2）建立能耗監(jiān)管機制，重視對能耗的計量、監(jiān)測和管理，及時分析發(fā)現(xiàn)問題并處理。

（3）通過各種方式加大建筑節(jié)能知識的普及度，讓民眾意識到建筑節(jié)能的意義和重要性。

［1］陳志龍，劉宏.城市地下空間總體規(guī)劃［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2011.

［2］編委會.城市地下空間開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)指南［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

［3］李文杰，苗高楊，周鑫志.重慶市地下商場建筑環(huán)境調(diào)查與分析［J］.重慶建筑，2012，106（11）：11-13.

［4］Wenjie Li，Xinxue Liao，Gaoyang Miao，Xinzhi Zhou. Analysis on built environment in underground shoppingmalls in chongqing in P.R.China［J］.Advanced Materials Research. 2012，599：233-236.

［5］Wenjie Li，Xinxue Liao，Zhe Meng，Gaoyang Miao.Comparative analysis on built environment between ground and underground shoppingmalls in chongqing in P.R.China［J］.Advanced Materials Research.2015，599：1656-1660.

［6］王樹健，彭家惠，萬體智，等.重慶市既有大中型商場建筑特征及能耗調(diào)研分析［J］.建筑節(jié)能，2008，203（36）：57-61.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Investigation and Analysison Building Energy Consumption of Underground Shopping Malls in

To identify the currentsituation of building energy consumption ofunderground shoppingmalls，thestudywas carried out in three underground shoppingmalls in Chongqing by field questionnaire investigation，w ith several reasonablemeasures put forward to optimize the building energy consumption ofunderground shoppingmalls.

Chongqing；underground shoppingmalls；building energy consumption；natural cooling origin；energy consumption fee；energy consumption structure；building energy consumption density

TU32

A

1671-9107（2015）03-0015-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2015.03.015

2015-01-03

李文杰（1982-），女，河南三門峽人，博士，副教授，主要從事建筑環(huán)境和建筑節(jié)能方面的研究。

基金論文：該論文為重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項目（項目編號：KJ131411）和重慶科技學(xué)院博士（教授）啟動基金項目（項目編號：CK2011B32）論文之一。