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摘要：本文通過對我國24個(gè)省市453棟大型辦公建筑基本信息、運(yùn)行參數(shù)以及能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研，分別對綜合能耗和電力消耗進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，在此基礎(chǔ)上分析了建筑固有特點(diǎn)以及運(yùn)行特點(diǎn)與能耗的相關(guān)性，得出我國大型辦公建筑能耗特點(diǎn)，并對主要能耗影響因素進(jìn)行分析，為既有大型辦公建筑能耗評價(jià)、診斷與優(yōu)化運(yùn)行工作提供一定的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞:辦公建筑；運(yùn)行能耗；分項(xiàng)電耗；影響因素

0引言

2017年，中國建筑運(yùn)行的總商品能耗為9.63億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約占全國能源消費(fèi)總量的21%，其中公共建筑能耗2.93億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占建筑能耗總量的30.4%；城鎮(zhèn)居住建筑能耗2.26億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占比23.5%；農(nóng)村建筑能耗2.43億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占比25.2%；北方采暖能耗2.01億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占比20.9%[1]?？陀^認(rèn)識大型公共建筑的能耗特征是開展建筑節(jié)能工作的基礎(chǔ)，我國各地研究者對一些城市的公共建筑進(jìn)行了大量的能耗調(diào)查與節(jié)能分析[2-10]。但目前我國基于建筑實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)大規(guī)模調(diào)研、分析的研究相對較少。

本文基于全國453棟辦公建筑能耗調(diào)研數(shù)據(jù)，通過用能現(xiàn)狀、能耗差異及特點(diǎn)分析，客觀描述了我國大型辦公建筑用能水平及能耗特點(diǎn)，從宏觀上認(rèn)識了我國大型辦公建筑的能耗現(xiàn)狀。

1基本概括

本文在全國范圍內(nèi)調(diào)研搜集了453棟2631.5萬m2大型辦公建筑相關(guān)數(shù)據(jù)，樣本分布在全國24個(gè)省，覆蓋嚴(yán)寒、寒冷、溫和、夏熱冬冷、夏熱冬暖五個(gè)氣候區(qū)，考慮到我國辦公建筑整體分布情況，調(diào)研樣本夏熱冬冷、夏熱冬暖及寒冷地區(qū)樣本量比較大，嚴(yán)寒地區(qū)和溫和地區(qū)樣本量較少。調(diào)研采用問卷形式，分為數(shù)據(jù)初步調(diào)研及數(shù)據(jù)復(fù)核兩個(gè)階段。調(diào)研內(nèi)容包括建筑基本信息：建筑所在城市、建筑建成年份、建筑規(guī)模、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備信息；用能系統(tǒng)形式：能源類型、空調(diào)系統(tǒng)類型；建筑運(yùn)行情況：運(yùn)行時(shí)長、建筑功能分區(qū)、系統(tǒng)運(yùn)行邏輯、節(jié)能措施；各類能源逐月能耗數(shù)據(jù)。

2大型既有辦公建筑綜合能耗特點(diǎn)分析

2.1綜合能耗特點(diǎn)

大型辦公建筑主要用能系統(tǒng)包括采暖系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、綜合服務(wù)系統(tǒng)。對于大型辦公建筑，不同建筑同一系統(tǒng)用能形式不同，如采暖空調(diào)系統(tǒng)，除消耗電力之外，還包括燃?xì)?、集中供熱、集中供冷等不同用能形式；同一能源類型也可?yīng)用于不同建筑系統(tǒng)中，如電力用于采暖空調(diào)、照明、辦公等多個(gè)系統(tǒng)。大型辦公建筑能源消耗類型及用能系統(tǒng)。

調(diào)研的辦公建筑能源類型主要包括電力、天然氣、外購熱力三類，其中電力是主要的能源類型。電力在所有建筑樣本均有使用；有35.98%的樣本有天然氣消耗；10.15%的樣本使用了外購熱力。根據(jù)各類能耗數(shù)據(jù)計(jì)算建筑等效電，所有建筑年平均總等效電耗為238612.6萬kWh，單位面積等效電耗為91.3kWh·m2。

樣本建筑單位面積能耗分布，單位面積能耗處于40~80kWh·m2的建筑數(shù)量多，所占比例為49.7%，同時(shí)大多數(shù)建筑能耗水平處于80kWh·m2以下，這一能耗水平范圍內(nèi)的建筑占到總數(shù)的66.4%，同時(shí)建筑能耗超過140kWh·m2的建筑占比6.2%。

2.2建筑固有特點(diǎn)與能耗相關(guān)分析

2.2.1不同地區(qū)建筑能耗分析

氣候因素是影響建筑能耗的主要因素之一，比較五個(gè)氣候分區(qū)的建筑能耗的整體水平，對樣本建筑統(tǒng)計(jì)，可以看出，能耗水平較高的是嚴(yán)寒地區(qū)，單位平米能耗為110.1kWh·m2，能耗水平低的是溫和地區(qū)，單位平米能耗為70.2kWh·m2，夏熱冬冷地區(qū)與寒冷地區(qū)差異不大。

2.2.2不同年份建筑能耗分析

37.1%的樣本建筑建成年份主要為2011到2015年，占比高，其次是2006到2010年，1990年以前及2016年以后樣本較少。對不同建成年份的建筑總能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，2006-2010年建成的建筑能耗較高，年平均單位面積能耗在100.9kWh·m2左右。

2.2.3不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)建筑能耗分析

圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能是影響建筑能耗的重要因素之一，根據(jù)GB50189—2005《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》顯示，2005年之前的辦公建筑，其建筑填充墻材多為實(shí)心黏土磚、空心黏土磚或者加氣混凝土砌塊等，其熱工性能較差，一般在2.0W/(m2·K)左右；2005年之后建造的建筑，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能上有了較大的提升。圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能影響著建筑暖通空調(diào)負(fù)荷水平，圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能越好，建筑暖通空調(diào)的能耗越低。調(diào)研樣本的外墻主要包括加氣混凝土塊、灰砂磚等5類材料，能耗對比結(jié)果，從能耗分布來看，除其他類外墻，加氣混凝土砌塊能耗高，灰砂磚建筑能耗分布能耗差異性大，空心黏土磚建筑能耗比較集中，實(shí)心黏土磚類型建筑平均能耗低，為73.3kWh·m2。

不同外窗類型建筑能耗水平，對于單層玻璃建筑和中空雙/三層玻璃建筑，其能耗水平接近，單層玻璃建筑平均值均為79.0kWh·m2，中空雙/三層玻璃建筑平均值均為80.6kWh·m2，其他外窗類型建筑樣本能耗高，能耗均值為100.1kWh·m2。單玻窗建筑平均能耗接近雙玻建筑，分析其原因，主要在于單玻窗樣本建筑能耗低于63.5kWh·m2的占一半，拉低了該類建筑能耗平均水平，與該部分建筑服務(wù)質(zhì)量有明顯關(guān)系。雙玻/三玻窗建筑存在部分高能耗樣本建筑，這部分樣本為辦公建筑，服務(wù)水平較高，建筑能耗相對較高。

2.3建筑運(yùn)行特點(diǎn)與能耗相關(guān)性分析

2.3.1不同功能類型建筑能耗分析

樣本建筑按照具體功能可分為一般辦公、金融、IT、媒體、混合及其他功能辦公6類，按照金融/IT/媒體、一般辦公、混合功能及其他類型進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)。一般辦公、混合及其他功能辦公建筑能耗較低，中位值分別為72.1kWh·m2、67.5kWh·m2；金融/IT/媒體類建筑能耗高，中位值75.2kWh·m2，大值231.2kWh·m2，平均值97.5kWh·m2。一般辦公能耗數(shù)據(jù)相對集中，其它辦公建筑能耗差異明顯，建筑功能是影響建筑能耗水平的主要因素之一。

2.3.2不同運(yùn)行情況建筑能耗分析

(1)建筑每天運(yùn)行時(shí)長。建筑運(yùn)行方式是影響建筑功能效果的重要因素之一，工作運(yùn)行時(shí)長是體現(xiàn)建筑不同運(yùn)行方式的重要指標(biāo)。樣本建筑由于具體功能、服務(wù)對象的不同，其每日工作時(shí)長也存在差異，大多數(shù)建筑工作時(shí)長為8~10h，占比40.2%，其次為工作時(shí)長小于8h，占比32.5%，部分建筑工作時(shí)長超過12h，例如部分大型辦公建筑采用24小時(shí)工作制，該部分建筑數(shù)量占比17.2%。不同工作時(shí)長建筑單位面積能耗，相同工作時(shí)長建筑能耗差異性較大，整體趨勢來看建筑單位面積能耗隨工作時(shí)長增加而增加。

（2）使用率。建筑使用率反映了建筑的整體使用情況。采用使用率可明確的建筑樣本對能耗與使用率相關(guān)性進(jìn)行分析。不同使用率建筑單位面積能耗，隨使用率增加，建筑單位面積能耗逐漸增加。

（3）常駐辦公人數(shù)。常駐辦公人數(shù)反映了建筑的規(guī)模，辦公人數(shù)與建筑能耗水平密切相關(guān)。不同辦公人數(shù)與建筑單位面積能耗呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，隨著辦公人數(shù)的增加，單位面積能耗逐漸增加。結(jié)合樣本建筑特點(diǎn)，辦公人數(shù)越多的建筑，建筑規(guī)模越大，通常為服務(wù)量大，服務(wù)質(zhì)量高的辦公建筑，其單位面積能耗相對小型辦公建筑較高。

2.3.3不同HVAC系統(tǒng)建筑能耗分析

暖通空調(diào)系統(tǒng)為建筑主要系統(tǒng)之一，其系統(tǒng)形式及運(yùn)行方式，密切影響了建筑整體能耗水平。對于建筑HVAC系統(tǒng)的調(diào)研內(nèi)容主要包括建筑暖通空調(diào)形式、系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)設(shè)定和控制方式、系統(tǒng)調(diào)試情況和節(jié)能措施等，通過調(diào)研不同系統(tǒng)及運(yùn)行方式下的建筑能耗，分析HVAC系統(tǒng)與建筑能耗的關(guān)系。

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，目前我國辦公建筑主要的空調(diào)形式主要是定風(fēng)量系統(tǒng)、變風(fēng)量系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)、多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)、分體空調(diào)等，其中風(fēng)盤+新風(fēng)系統(tǒng)占比高，達(dá)到32.9%，其次是分體空調(diào)和多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，分別占21.6%、19.6%。

不同空調(diào)形式的樣本建筑能耗為：定風(fēng)量系統(tǒng)平均能耗水平為84.7kWh·m2，中位值能耗為71.1kWh·m2，高能耗為178.7kWh·m2，變風(fēng)量系統(tǒng)平均能耗水平為93.6kWh·m2，中位值能耗為76.0kWh·m2，高于定風(fēng)量系統(tǒng)，其高能耗為154.7kWh·m2。風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)形式系統(tǒng)建筑平均能耗為86.0kWh·m2，分體空調(diào)建筑平均能耗為81.6kWh·m2，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)建筑平均能耗為95.2kWh·m2，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)建筑整體能耗水平高。

3建筑耗電量分析

3.1總電耗分析

在大型辦公類建筑中，電力是主要的能源形式，大型辦公建筑電力消耗比較集中，主要分布在15kWh·m2~152kWh·m2，平均值為74.87kWh·m2。部分辦公建筑因其自身特殊性，電耗明顯高于其他建筑，可達(dá)均值的7倍以上。

3.2分項(xiàng)電耗分析

通過對各分項(xiàng)電耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗比重高，占總電耗的41.9%，其次是照明電耗，占總電耗26.4%，然后是動(dòng)力系統(tǒng)能耗，占總電耗的18.3%，特殊電耗占比13.4%。

對于采暖空調(diào)電耗來講，不同機(jī)構(gòu)消耗占比差異明顯，樣本建筑空調(diào)能耗主要占比28%~55%，個(gè)別樣本采暖空調(diào)電耗比例高達(dá)81%，該差異主要與建筑空調(diào)采暖系統(tǒng)形式及運(yùn)行方式有關(guān)；照明系統(tǒng)電耗比例主要為12%到38%，造成該差異的原因主要為照明設(shè)備的節(jié)能性以及運(yùn)行策略的合理性；動(dòng)力系統(tǒng)電耗、特殊電耗比例的差異相對較小，該部分耗電設(shè)備種類較為固定，且本身能耗占比較小?？梢钥闯觯照{(diào)采暖系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)為大型辦公建筑主要能耗組成部分，是節(jié)能的主要工作。

4Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

（2）應(yīng)用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

（3）平臺結(jié)構(gòu)

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日報(bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

◆預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

◆充電樁管理

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。