安科瑞大型办公建筑运行能耗特点统计分析

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文通过对我国24个省市453栋大型办公建筑基本信息、运行参数以及能耗数据进行调研，分别对综合能耗和电力消耗进行了统计分析，在此基础上分析了建筑固有特点以及运行特点与能耗的相关性，得出我国大型办公建筑能耗特点，并对主要能耗影响因素进行分析，为既有大型办公建筑能耗评价、诊断与优化运行工作提供一定的指导。

关键词:办公建筑；运行能耗；分项电耗；影响因素

0引言

2017年，中国建筑运行的总商品能耗为9.63亿吨标准煤，约占全国能源消费总量的21%，其中公共建筑能耗2.93亿吨标准煤，占建筑能耗总量的30.4%；城镇居住建筑能耗2.26亿吨标准煤，占比23.5%；农村建筑能耗2.43亿吨标准煤，占比25.2%；北方采暖能耗2.01亿吨标准煤，占比20.9%[1]。客观认识大型公共建筑的能耗特征是开展建筑节能工作的基础，我国各地研究者对一些城市的公共建筑进行了大量的能耗调查与节能分析[2-10]。但目前我国基于建筑实际运行数据大规模调研、分析的研究相对较少。

本文基于全国453栋办公建筑能耗调研数据，通过用能现状、能耗差异及特点分析，客观描述了我国大型办公建筑用能水平及能耗特点，从宏观上认识了我国大型办公建筑的能耗现状。

1基本概括

本文在全国范围内调研搜集了453栋2631.5万m2大型办公建筑相关数据，样本分布在全国24个省，覆盖严寒、寒冷、温和、夏热冬冷、夏热冬暖五个气候区，考虑到我国办公建筑整体分布情况，调研样本夏热冬冷、夏热冬暖及寒冷地区样本量比较大，严寒地区和温和地区样本量较少。调研采用问卷形式，分为数据初步调研及数据复核两个阶段。调研内容包括建筑基本信息：建筑所在城市、建筑建成年份、建筑规模、围护结构、设备信息；用能系统形式：能源类型、空调系统类型；建筑运行情况：运行时长、建筑功能分区、系统运行逻辑、节能措施；各类能源逐月能耗数据。

2大型既有办公建筑综合能耗特点分析

2.1综合能耗特点

大型办公建筑主要用能系统包括采暖系统、空调系统、照明系统、办公系统、动力系统、综合服务系统。对于大型办公建筑，不同建筑同一系统用能形式不同，如采暖空调系统，除消耗电力之外，还包括燃气、集中供热、集中供冷等不同用能形式；同一能源类型也可应用于不同建筑系统中，如电力用于采暖空调、照明、办公等多个系统。大型办公建筑能源消耗类型及用能系统。

调研的办公建筑能源类型主要包括电力、天然气、外购热力三类，其中电力是主要的能源类型。电力在所有建筑样本均有使用；有35.98%的样本有天然气消耗；10.15%的样本使用了外购热力。根据各类能耗数据计算建筑等效电，所有建筑年平均总等效电耗为238612.6万kWh，单位面积等效电耗为91.3kWh·m2。

样本建筑单位面积能耗分布，单位面积能耗处于40~80kWh·m2的建筑数量多，所占比例为49.7%，同时大多数建筑能耗水平处于80kWh·m2以下，这一能耗水平范围内的建筑占到总数的66.4%，同时建筑能耗超过140kWh·m2的建筑占比6.2%。

2.2建筑固有特点与能耗相关分析

2.2.1不同地区建筑能耗分析

气候因素是影响建筑能耗的主要因素之一，比较五个气候分区的建筑能耗的整体水平，对样本建筑统计，可以看出，能耗水平较高的是严寒地区，单位平米能耗为110.1kWh·m2，能耗水平低的是温和地区，单位平米能耗为70.2kWh·m2，夏热冬冷地区与寒冷地区差异不大。

2.2.2不同年份建筑能耗分析

37.1%的样本建筑建成年份主要为2011到2015年，占比高，其次是2006到2010年，1990年以前及2016年以后样本较少。对不同建成年份的建筑总能耗进行统计，2006-2010年建成的建筑能耗较高，年平均单位面积能耗在100.9kWh·m2左右。

2.2.3不同围护结构建筑能耗分析

围护结构热工性能是影响建筑能耗的重要因素之一，根据GB50189—2005《公共建筑节能设计标准》显示，2005年之前的办公建筑，其建筑填充墙材多为实心黏土砖、空心黏土砖或者加气混凝土砌块等，其热工性能较差，一般在2.0W/(m2·K)左右；2005年之后建造的建筑，围护结构的热工性能上有了较大的提升。围护结构性能影响着建筑暖通空调负荷水平，围护结构热工性能越好，建筑暖通空调的能耗越低。调研样本的外墙主要包括加气混凝土块、灰砂砖等5类材料，能耗对比结果，从能耗分布来看，除其他类外墙，加气混凝土砌块能耗高，灰砂砖建筑能耗分布能耗差异性大，空心黏土砖建筑能耗比较集中，实心黏土砖类型建筑平均能耗低，为73.3kWh·m2。

不同外窗类型建筑能耗水平，对于单层玻璃建筑和中空双/三层玻璃建筑，其能耗水平接近，单层玻璃建筑平均值均为79.0kWh·m2，中空双/三层玻璃建筑平均值均为80.6kWh·m2，其他外窗类型建筑样本能耗高，能耗均值为100.1kWh·m2。单玻窗建筑平均能耗接近双玻建筑，分析其原因，主要在于单玻窗样本建筑能耗低于63.5kWh·m2的占一半，拉低了该类建筑能耗平均水平，与该部分建筑服务质量有明显关系。双玻/三玻窗建筑存在部分高能耗样本建筑，这部分样本为办公建筑，服务水平较高，建筑能耗相对较高。

2.3建筑运行特点与能耗相关性分析

2.3.1不同功能类型建筑能耗分析

样本建筑按照具体功能可分为一般办公、金融、IT、媒体、混合及其他功能办公6类，按照金融/IT/媒体、一般办公、混合功能及其他类型进行能耗统计。一般办公、混合及其他功能办公建筑能耗较低，中位值分别为72.1kWh·m2、67.5kWh·m2；金融/IT/媒体类建筑能耗高，中位值75.2kWh·m2，大值231.2kWh·m2，平均值97.5kWh·m2。一般办公能耗数据相对集中，其它办公建筑能耗差异明显，建筑功能是影响建筑能耗水平的主要因素之一。

2.3.2不同运行情况建筑能耗分析

(1)建筑每天运行时长。建筑运行方式是影响建筑功能效果的重要因素之一，工作运行时长是体现建筑不同运行方式的重要指标。样本建筑由于具体功能、服务对象的不同，其每日工作时长也存在差异，大多数建筑工作时长为8~10h，占比40.2%，其次为工作时长小于8h，占比32.5%，部分建筑工作时长超过12h，例如部分大型办公建筑采用24小时工作制，该部分建筑数量占比17.2%。不同工作时长建筑单位面积能耗，相同工作时长建筑能耗差异性较大，整体趋势来看建筑单位面积能耗随工作时长增加而增加。

（2）使用率。建筑使用率反映了建筑的整体使用情况。采用使用率可明确的建筑样本对能耗与使用率相关性进行分析。不同使用率建筑单位面积能耗，随使用率增加，建筑单位面积能耗逐渐增加。

（3）常驻办公人数。常驻办公人数反映了建筑的规模，办公人数与建筑能耗水平密切相关。不同办公人数与建筑单位面积能耗呈现正相关关系，随着办公人数的增加，单位面积能耗逐渐增加。结合样本建筑特点，办公人数越多的建筑，建筑规模越大，通常为服务量大，服务质量高的办公建筑，其单位面积能耗相对小型办公建筑较高。

2.3.3不同HVAC系统建筑能耗分析

暖通空调系统为建筑主要系统之一，其系统形式及运行方式，密切影响了建筑整体能耗水平。对于建筑HVAC系统的调研内容主要包括建筑暖通空调形式、系统相关参数设定和控制方式、系统调试情况和节能措施等，通过调研不同系统及运行方式下的建筑能耗，分析HVAC系统与建筑能耗的关系。

根据调研结果，目前我国办公建筑主要的空调形式主要是定风量系统、变风量系统、风机盘管+新风系统、多联机系统、分体空调等，其中风盘+新风系统占比高，达到32.9%，其次是分体空调和多联机系统，分别占21.6%、19.6%。

不同空调形式的样本建筑能耗为：定风量系统平均能耗水平为84.7kWh·m2，中位值能耗为71.1kWh·m2，高能耗为178.7kWh·m2，变风量系统平均能耗水平为93.6kWh·m2，中位值能耗为76.0kWh·m2，高于定风量系统，其高能耗为154.7kWh·m2。风机盘管+新风形式系统建筑平均能耗为86.0kWh·m2，分体空调建筑平均能耗为81.6kWh·m2，多联机系统建筑平均能耗为95.2kWh·m2，多联机系统建筑整体能耗水平高。

3建筑耗电量分析

3.1总电耗分析

在大型办公类建筑中，电力是主要的能源形式，大型办公建筑电力消耗比较集中，主要分布在15kWh·m2~152kWh·m2，平均值为74.87kWh·m2。部分办公建筑因其自身特殊性，电耗明显高于其他建筑，可达均值的7倍以上。

3.2分项电耗分析

通过对各分项电耗数据统计分析，暖通空调系统能耗比重高，占总电耗的41.9%，其次是照明电耗，占总电耗26.4%，然后是动力系统能耗，占总电耗的18.3%，特殊电耗占比13.4%。

对于采暖空调电耗来讲，不同机构消耗占比差异明显，样本建筑空调能耗主要占比28%~55%，个别样本采暖空调电耗比例高达81%，该差异主要与建筑空调采暖系统形式及运行方式有关；照明系统电耗比例主要为12%到38%，造成该差异的原因主要为照明设备的节能性以及运行策略的合理性；动力系统电耗、特殊电耗比例的差异相对较小，该部分耗电设备种类较为固定，且本身能耗占比较小。可以看出，空调采暖系统以及照明系统为大型办公建筑主要能耗组成部分，是节能的主要工作。

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