公共建筑能耗研究分析

孟 力，龍海珊，陳弈冰

(湖南省建筑設計院集團有限公司，長沙 410012)

0 引言

建筑能耗是我國能源消耗的三大巨頭之一，約占全國總能耗的三分之一，如果得不到合理的控制，將對我國節能減排目標產生嚴重影響，開展建筑物節能減排工作成為當務之急。傳統建筑能耗缺少分類分項計量，存在數據缺失或統計不精準、實時性差、橫向對比分析困難等問題，對建筑物能源浪費無法追蹤溯源，更無法對建筑節能指標做出客觀評判。住建部2007年10月發布了《關于加強國家機關辦公建筑和大型公共建筑節能管理工作的實施意見》，其后全國各省市陸續開展了不同規模的建筑節能監管平臺建設，但數據研究分析工作并不理想。

為摸清全省公共建筑物實際耗能情況，湖南省于2013年啟動“省級公共建筑能耗動態監測平臺建設項目”，并于項目建成運營后委托筆者所在單位進行《湖南省公共建筑能耗分析研究》課題研究。筆者作為課題組的主要成員，結合課題研究成果，對湖南公共建筑能耗進行具體分析。

1 湖南省能耗監測平臺架構

依據《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》、《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統分項能耗數據采集技術導則》等相關技術標準要求，湖南省公共建筑能耗監測平臺系統架構由終端儀表層、數據采集傳輸層、應用展示層三部分組成，圖1所示為平臺系統框圖。

圖1 湖南省公共建筑能耗監測平臺系統框圖

圖1中，終端儀表層為各單棟公共建筑內計量水、電、氣等分類分項能耗的計量表及配套設施，主要負責計量電、水、氣等能源的能耗數據；數據采集傳輸層包括數據采集器、數據傳輸網絡，主要負責采集終端儀表的用能數據，并將數據通過有線或無線網絡上傳至各市州、高校數據中心；應用展示層即數據中心，負責接收上報的數據包，同時對數據包進行數據解析、存儲、展示。

2 湖南省能耗監測平臺的基本信息

為獲取公共建筑能耗數據，湖南省住建廳于2013年開始組織全省開展單體公共建筑能耗采集系統建設，且要求系統應具有遠程數據傳輸功能。但從實際情況來看，各單體公共建筑能耗數據接入省級能耗平臺情況不理想，截至2020年12月，共621棟公共建筑完成能耗系統建設并實現與省級監測平臺聯網，覆蓋總建筑面積約為1 929.13萬m2。上述621棟建筑接入省能耗監測平臺的具體情況統計(按建筑功能分類)如表1所示。

湖南省公共建筑能耗監測平臺建筑接入情況 表1

3 建筑能耗數據分析

由于系統建設初期主要在既有建筑內安裝能耗采集系統，而建筑內原有供配電系統設置不盡合理，導致多數單棟建筑數據上傳不完整。為確保分析結果真實有效，課題組在排除能耗數據存在明顯異常的建筑后，從621棟公共建筑中選取長沙地區具有代表性的93棟建筑作為分析樣本進行深度分析研究。93棟樣本建筑包括酒店、一般辦公、黨政機關辦公、商業、綜合等五大類，總建筑面積765萬m2，具體情況見表2所示。

樣本建筑情況 表2

筆者對平臺從2015年至今的采集數據進行分析，發現監測平臺系統建設初期運行不穩定、數據邏輯性不夠，僅2019年的系統運行較為平穩，故采用2019年數據作為研究依據。結合樣本建筑的能耗數據從建筑類別、季節影響、分類分項能耗數據等多維度進行了數據取樣、整理和分析。

經過對表2中五大類建筑采集數據進行整理分析，可得各類建筑2019年單位面積年度能耗情況如圖2所示，圖中實測值為各類建筑平均年度能耗值、引導值為GB/T 51161《民用建筑能耗標準》規定的 各類建筑中A類建筑(其中酒店為三星級)的能耗引導值。

圖2 2019年各類建筑單位面積年度能耗指標實測值與引導值對比圖

從圖2中不難發現，各類建筑年度能耗實測值均小于引導值。五大類建筑中，商業建筑單位面積能耗指標最高(82.14kWh/m2·a)，酒店建筑次之(62.94kWh/m2·a)，黨政機關辦公建筑最低(39.11kWh/m2·a)。將2019年數據逐月拆分，可得到圖3。

圖3 五大類建筑逐月單位建筑能耗指標

從圖3可知，五大類建筑逐月耗電量高峰分別出現在1月、7月和8月。從氣象歷史數據可知，1月份和8月份分別是2019年長沙室外平均溫度最低和最高的月份，這兩個月份為維持室內適宜溫度，空調類負荷用電量必然加大。故可得出結論，課題組所選樣本建筑的單位建筑能耗指標基本符合長沙地區典型用電需求及特征。由于照明、動力等類型負荷隨季節波動較小，故圖3中各類建筑在每個月總能耗中呈現的動態變化部分可以認為主要由空調逐月耗電變化引起。

將樣本建筑能耗數據按空調、照明、動力及特殊用電四類來拆分，得到2019年各類別建筑能耗分布樹狀圖(圖4)。

圖4 各類公共建筑2019年能耗分布占比

從圖4可見，在五大類建筑中，照明能耗在建筑總能耗中的占比分別為40%、53%、35%、40%、44%，是公建建筑能耗的主要部分。空調能耗占比僅次于照明能耗，比例分別為28%、22%、31%、23%、22%。

4 結束語