杭州市既有公共建筑能耗現狀分析

俞方英,吳 鋒,曹 帆

(杭州市城市建設科學研究院,浙江 杭州 310003)

目前,我國95%以上的建筑都是高能耗建筑,單位面積的能耗量是發達國家的3倍以上[1],尤其是大型公共建筑能耗,總面積僅占城鎮總建筑面積的5%～6%,但其用電量為70～300 kWh/(m2·a),是普通住宅運行能耗的10～20倍[2]。由此可見,公共建筑的節能工作對于我國的建筑節能工作具有重要意義。掌握準確的建筑能耗現狀,是分析公共建筑節能潛力,制定用能標準和能耗定額的基礎。為全面掌握我國的建筑能耗情況,2007年住房和城鄉建設部開始試行《民用建筑能耗統計報表制度》。2009年《民用建筑能耗統計報表制度》開始在全國范圍內推行。近年來,杭州市在民用建筑能耗統計工作中,積累了一定量的統計數據,包含建筑基本信息(建筑類型、建筑功能、竣工時間、建筑層數、供暖方式、執行的建筑節能設計標準情況等)和建筑能耗信息,對這些數據進行匯總、整理,分析杭州市公共建筑能耗現狀和特點,可以為杭州市民用建筑節能工作的開展提供科學的參考依據,推動杭州市建筑節能工作的發展。

1 樣本選取及數據預處理

杭州市從2009年開始開展民用建筑能耗統計工作,統計數據的數量和質量逐年增加和完善,調查的公共建筑項目以寫字樓、商場、賓館飯店、醫療衛生建筑數量居多。為提高分析結果的代表性,本次公共建筑能耗數據分析選取數據較為完整的近五年(2013—2017年)調查的寫字樓、商場、賓館飯店、醫療衛生建筑為分析樣本,經剔除統計參數不全或明顯有誤的后,該連續五年中公共建筑的統計概況見表1。

表1 杭州市公共建筑能耗統計情況表

由表1可以看出,剔除后各使用功能建筑的單位面積電耗分布范圍仍然很大,離群情況也很嚴重,可能存在統計過程中收集、記錄或處理的誤差和偶然錯誤,為提高數據可信度,采用格拉布斯(Grubbs)檢驗法對其進行離群數據篩除整理。選取檢出水平α=0.005,那么置信概率P=1-α=0.995,查格拉布斯臨界值表(樣本數量大于100的按100計)可以得出G=3.754。將年單位面積電耗按上述參數進行離群處理后,各使用功能建筑信息概況見表2。

表2 各功能類別建筑信息概況表

為進一步分析《公共建筑節能設計標準(GB 50189—2005)》執行前后,建筑單位面積電耗的差異,將2005年及以前竣工的公共建筑視為非節能設計建筑,考慮到標準實施到竣工的時間差,將2010年及以后竣工的公共建筑視為節能設計建筑,將各功能類型公共建筑按節能設計與非節能設計進行劃分,結果見表3。

表3 各功能類別建筑節能不節能建筑數量統計表

2 各類公共建筑能耗水平及分布狀況分析

由于除電力外,其他能源消耗統計不夠全面,本文只分析電耗數據。將各使用功能建筑單位面積電耗大小按50 kWh/(m2·a)的間隔進行劃分,即<50 kWh/(m2·a)、50～100 kWh/(m2·a)、100～150 kWh/(m2·a)、150～200 kWh/(m2·a)、>200 kWh/(m2·a)……,四類建筑的單位面積電耗分布情況見圖1～4。

圖1 寫字樓建筑單位面積電耗分布圖

圖2 商場建筑單位面積電耗分布圖

圖3 賓館飯店建筑單位面積電耗分布圖

圖4 醫療衛生建筑單位面積電耗分布圖

從電耗分布圖可以看出,寫字樓建筑較其他三類建筑單位面積電耗低很多,單位面積電耗在100 kWh/(m2·a)以下的占比高達87.49%；其次是商場建筑和賓館飯店建筑,但商場建筑高電耗部分的相對較多；醫療衛生建筑整體電耗水平最高,單位面積電耗在100 kWh/(m2·a)以上的超過半數。

將各類公共建筑中節能設計建筑和非節能設計建筑按單位面積電耗進行分檔對比,由圖5～8可以看出,寫字樓、賓館飯店和醫療衛生三類建筑,單位面積電耗在100 kWh/(m2·a)以下的節能設計建筑占比明顯高于非節能設計建筑,100 kWh/(m2·a)以上的節能設計建筑占比大幅度低于非節能設計建筑,說明節能設計建筑有良好的降低單位面積電耗的效果。商場建筑中節能設計與非節能設計建筑從對比結果上看不出單位面積電耗的明顯差距,可能與新建的節能商場建筑中大型綜合性購物中心和大型超市比例高有關系,而老舊的商場建筑中市場的比例很高,整體電耗低。

圖6 商場節能設計與非節能設計建筑電耗對比圖

圖7 賓館飯店節能設計與非節能設計電耗對比圖

圖8 醫療衛生節能設計與非節能設計電耗對比圖

3 杭州市公共建筑節能效果分析

2005年7月1日,《公共建筑節能設計標準(GB 20189—2005)》開始實施,至今已有大量的節能建筑竣工投入使用,為判斷杭州市建筑節能效果,將各使用功能建筑按節能設計與非節能設計進行劃分后,分別以總能耗除以總面積計算單位面積平均電耗值并進行對比,結果見表4和圖9。

表4 各類建筑節能設計與非節能設計單位面積電耗對比表

圖9 各類建筑節能設計與非節能設計電耗對比

根據上述圖表可以看出,除商場建筑外,其他三類建筑中的節能設計建筑比非節能設計建筑單位面積平均電耗降低幅度很大,采用節能設計措施后節能效果相當明顯。四類建筑節能率從大到小依次為：醫療衛生建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑>商場建筑。從建筑基本信息看,商場建筑之所以節能不明顯,和統計的節能設計建筑樣本中大型超市和綜合性商場占比要比非節能設計建筑中的占比大很多有關系。

4 杭州市公共建筑能耗對標分析

根據浙江省地方標準《商場、超市單位電耗、綜合能耗限額及計算方法(DB33/T 759—2009)》《飯店單位綜合能耗、電耗限額及計算方法(DB33/T 760—2015)》《醫療機構單位綜合能耗、電耗定額(DB33/T 738—2016)》《行政機關單位綜合能耗、電耗定額及計算方法(DB33/T 736—2015)》,選取單位綜合電耗限額≤280 kWh/(m2·a)作為商場建筑的參考標準；選取單位綜合電耗限額≤145 kWh/(m2·a)作為賓館飯店建筑的參考標準；選取單位綜合電耗限額≤155 kWh/(m2·a)作為醫療衛生建筑的參考標準；由于寫字樓建筑與行政機關辦公建筑用能較為相似,因此選取省級行政機關單位面積電耗定額值≤90 kWh/(m2·a)作為寫字樓建筑的參考標準。

表5 各類型建筑單位面積電耗對標結果

由表5可見,年平均單位面積電耗由大到小排序為：醫療衛生建筑>商場建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑。醫療衛生建筑高于定額的比例高達33.14%,具有較大的改造必要性和潛力,可列為重點改造對象。高于電耗定額或限額值的比例由大到小排序為：醫療衛生建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑>商場建筑。

5 結 語

本文通過對杭州市2013—2017年度能耗統計中寫字樓、商場、賓館飯店和醫療衛生四類公共建筑的能耗統計數據進行匯總整理,分析各使用功能公共建筑年單位面積電耗分布情況,對比節能設計建筑與非節能設計建筑單位面積電耗的差異,分析各使用功能建筑節能效果,對標電耗定額值,得出以下結論：

1)杭州市公共建筑能耗統計數據按類別區分后,各類別樣本數量不多,若能加大統計量,可以提高分析結論的代表性和準確性。

2)從平均單位面積電耗對標結果來看,醫療衛生建筑超出浙江省限額標準的比例最高,改造潛力較大。

3)四類建筑年平均單位面積電耗由大到小排序為：醫療衛生建筑>商場建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑；高于電耗定額或限額值的比例由大到小排序為：醫療衛生建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑>商場建筑。

4)根據各使用功能建筑中節能設計與非節能設計建筑平均單位面積電耗的對比可知,節能效果從大到小依次為：醫療衛生建筑>賓館飯店建筑>寫字樓建筑>商場建筑。