重慶市大型商場能耗調(diào)研解析

1、 HYPERLINK xxxx/ 重慶市大型商場能耗調(diào)研分析重慶大學(xué)陳進(jìn)軍張建波四川大學(xué) 龍恩深摘要：通過對重慶市30家大型商場進(jìn)行實(shí)地能耗調(diào)研，選擇其中9家具有代表性的商場進(jìn)行能耗分析，從建筑本體、用能系統(tǒng)及運(yùn)行管理三個(gè)方面分析商場用能情況及能耗特性；研究了商場空調(diào)設(shè)備功率構(gòu)成比例及設(shè)備選型對能耗的影響,并針對各用能系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能分析。關(guān)鍵詞：商場能耗設(shè)備選型節(jié)能0背景大型商場作為公共建筑的一種，由于建筑面積大、用能設(shè)備多、人流密度大、使用時(shí)間長等特點(diǎn)，因此與其他公共建筑相比單位面積能耗密度高，全年耗電量大，節(jié)能潛力巨大1。根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示重慶市大型商場2006年總耗電量約為96745萬千

2、瓦，折合標(biāo)煤33.86萬噸。如果按節(jié)能50%標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，其年節(jié)能潛力為16.93萬噸，占重慶市年節(jié)能指標(biāo)的8.9%2。圖1為重慶市各類型公共建筑年節(jié)能潛力占全市年節(jié)能指標(biāo)百分比，從圖1可以看出有效開展公共建筑節(jié)能工作能解決重慶市年節(jié)能指標(biāo)的23.1%2，可見建筑節(jié)能工作對“十一五”提出的節(jié)能降耗20%指標(biāo)有重要意義；同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)公共建筑中商場建筑年節(jié)能潛力最大，因此應(yīng)重點(diǎn)加以研究。圖2為重慶市主要類型公共建筑的年能耗密度，從圖2可以看出大型商場年能耗密度為354.56 kWh/(m2a)2，比其他類型公共建筑高出很多，因此是公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)及改造的重點(diǎn)研究對象。圖1 重慶市各類型公共建筑年節(jié)能潛

3、力占全市年節(jié)能指標(biāo)的百分比圖2 重慶市主要類型公共建筑的年能耗密度1 重慶市大型商場能耗狀況1.1總能耗分析重慶市直轄以來，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，大型商場數(shù)量較以前有了很大程度的增加，估計(jì)全市商場建筑面積約為272.86萬平方米2，而其能耗密度又非常之大，因此其耗電量是十分巨大的。為此，2007年重慶市建筑節(jié)能協(xié)會對全市30家大型商場進(jìn)行了能耗調(diào)查，圖3為其中具有代表性的9家商場2006年單位面積耗電量數(shù)據(jù)。圖3 重慶市9家大型商場2006年單位面積耗電量調(diào)研數(shù)據(jù)從圖3可以看出，各商場之間用電量差異較大。建筑年能耗密度在288.9kWh/(m2a)448.8kWh/(m2a)之間不等,平均值為371.

4、9kWh/(m2a)，最大值是最小值的1.7倍之多。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)各商場能耗不同的原因主要有：（1)受人流密度、地理位置和營業(yè)狀況的影響很大，造成不同商場的能耗相差較大。（2)商場圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能和系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的差異，導(dǎo)致空調(diào)設(shè)備容量不同。（3)商場管理部門采取的節(jié)能管理措施不同，有一些對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，而有些卻沒有。2007中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告指出我國商場類建筑年能耗密度為200kWh/(m2a)300kWh/(m2a)1，而重慶市商場建筑年能耗密度平均值為371.9kWh/(m2a)，大大超出此范圍，可見其節(jié)能潛力巨大。1.2 商場能耗結(jié)構(gòu)商場能耗主要由空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)三大部

5、分構(gòu)成，其中空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)占較大的比重。由于目前大多數(shù)商場沒有實(shí)施用能分項(xiàng)計(jì)量，對各用能系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)無法取得，因此調(diào)查只得到各商場各用能設(shè)備總安裝功率比例，如圖4所示。圖4 各商場各用能設(shè)備總安裝功率比例從圖4可以看出空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備安裝功率占總功率的70，其中制冷機(jī)組占46%，水泵和末端設(shè)備各占12%，可見空調(diào)系統(tǒng)在商場能耗中占有很大的比重。在此基礎(chǔ)上我們可以分析商場各用能設(shè)備的能耗比例，由于商場空調(diào)設(shè)備開啟時(shí)間比照明、動(dòng)力設(shè)備少，按全年空調(diào)設(shè)備開啟9個(gè)月估算，空調(diào)系統(tǒng)能耗占商場全年總能耗的比例約為60%，照明、動(dòng)力系統(tǒng)能耗比例分別約為30%和10%。由于照明、動(dòng)力系統(tǒng)在商場中耗能比較穩(wěn)定

6、，而空調(diào)系統(tǒng)用能影響因素則極其復(fù)雜，所以重點(diǎn)研究空調(diào)系統(tǒng)能耗特性對商場節(jié)能具有重要的意義。1.3 空調(diào)系統(tǒng)能耗特性分析商場空調(diào)能耗主要由其負(fù)荷狀況及空調(diào)設(shè)備的使用狀況決定。建筑負(fù)荷的影響因素較多，主要有室外氣象參數(shù)、室內(nèi)溫濕度設(shè)定值、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、新風(fēng)比例、室內(nèi)人流密度及用能設(shè)備密度等。在這些因素中，較其他建筑不同的一是商場建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般都使用大面積的玻璃幕墻，玻璃門。然而調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，玻璃幕墻熱工性能較差，同時(shí)也沒有設(shè)置合理的外遮陽設(shè)施，空調(diào)開啟期間門也是敞開的，沒有設(shè)置合理的門簾等設(shè)施，這都導(dǎo)致建筑負(fù)荷大大增加，從而導(dǎo)致能耗也大大增加。二是商場建筑人流密度大，因而新風(fēng)比例的選取對其

7、負(fù)荷的影響也格外關(guān)鍵。新風(fēng)比例過大則會導(dǎo)致負(fù)荷急劇增加。研究表明，在人流密度及商場照明等因素不變的情況下，若將新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)從10m3/(h人)提高到20m3/(h人)，總冷負(fù)荷將增加30%3；比例過小則會影響室內(nèi)空氣品質(zhì)，使人體產(chǎn)生不舒適的感覺。因此，在商場建筑設(shè)計(jì)及空調(diào)設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分合理處理好建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、外遮陽設(shè)計(jì)、新風(fēng)比例的問題?？照{(diào)設(shè)備的使用狀況主要由設(shè)備的選型大小、能效比以及運(yùn)行管理決定。調(diào)查顯示各商場空調(diào)設(shè)備能效比大體相當(dāng)，但是設(shè)備選型大小及運(yùn)行管理水平則參差不齊。由于空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備能耗以制冷機(jī)組能耗為主,而冷源設(shè)備的選取即冷源設(shè)備裝機(jī)容量與空調(diào)工程設(shè)計(jì)冷負(fù)荷的匹配是提高空調(diào)系

8、統(tǒng)能效比的關(guān)鍵4。再者其他設(shè)備的選取也是以制冷機(jī)組的選型大小為基礎(chǔ)的,因此我們主要分析了各商場年能耗密度與單位面積冷機(jī)功率之間的關(guān)系,如圖5所示圖5 商場年能耗密度與單位面積冷機(jī)功率之間的關(guān)系從圖5可以看出，所選商場單位面積冷機(jī)功率在25W/m21一八 W/m2之間，平均值為68W/m2；同時(shí)可以定性的得出建筑能耗密度與單位面積冷機(jī)功率呈正比例關(guān)系。各商場單位面積冷機(jī)功率之間存在巨大的差異說明其中必然有選型不合理的商場。調(diào)研發(fā)現(xiàn)大多數(shù)商場建筑在空調(diào)設(shè)計(jì)階段，由于設(shè)計(jì)人員對建筑負(fù)荷計(jì)算的偏差或出于保險(xiǎn)的考慮，裝機(jī)容量選擇過大，這就必然導(dǎo)致系統(tǒng)配置過大，使主機(jī)和系統(tǒng)整體放大，設(shè)計(jì)的先天不足埋下了建

9、筑能耗巨大浪費(fèi)的隱患。同時(shí)冷機(jī)容量大小間接決定了空調(diào)系統(tǒng)其他耗能設(shè)備的選型,如果冷機(jī)功率過大,一方面會造成其他設(shè)備功率過大,使設(shè)備長期處于低效工作狀態(tài)點(diǎn),造成能源的大量浪費(fèi)即所謂的“大馬拉小車”；另一方面，若建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能不佳（如玻璃幕墻傳熱系數(shù)過大）或人為操作（如空調(diào)期間開門窗）導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)能源浪費(fèi)黑洞，此時(shí)冷機(jī)容量配置合理則耗其所有，再大的容量配置也可以不知不覺的被消耗掉。因此，合理的選擇制冷機(jī)組的容量對空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能有著至關(guān)重要的作用。2 重慶商場建筑節(jié)能淺析2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能商場建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的顯著特征就是使用了大面積的玻璃幕墻，而導(dǎo)致夏季室內(nèi)空調(diào)能耗較大的主要原因是從玻璃幕墻進(jìn)

10、入室內(nèi)的大量太陽輻射熱。這說明商場建筑節(jié)能在圍護(hù)結(jié)構(gòu)方面應(yīng)重點(diǎn)解決大面積玻璃幕墻帶來的熱對流，太陽輻射熱等問題。因此玻璃幕墻的熱工性能應(yīng)盡可能的好，同時(shí)合理的外遮陽設(shè)施也是十分有必要的。2.2照明系統(tǒng)節(jié)能照明系統(tǒng)能耗主要受照明設(shè)備功率及設(shè)備使用時(shí)間影響，因此其節(jié)能途徑主要有兩個(gè)方面。一是節(jié)能燈具的使用，在滿足照度的前提條件下采用高效節(jié)能型照明產(chǎn)品，不僅能降低照明系統(tǒng)的能耗，而且也能減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗5。二是照明系統(tǒng)控制方式的自動(dòng)化、智能化，采取合理的自控方式能大大降低照明系統(tǒng)的 同時(shí)又不對室內(nèi)光環(huán)境需求產(chǎn)生不良影響。2.3空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)的能耗主要由冷熱源系統(tǒng)、水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)的能耗構(gòu)成，其

11、中冷熱源系統(tǒng)能耗占有較大比例。針對本次調(diào)研所發(fā)現(xiàn)的商場空調(diào)系統(tǒng)存在的問題，筆者提出一些建議以供探討：1) 合理選擇冷機(jī)容量及臺數(shù)，提高冷熱源效率；2) 選擇合理的室內(nèi)空調(diào)運(yùn)行參數(shù)；3) 提高空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化程度；4) 充分利用自然冷源。2.4運(yùn)行管理節(jié)能大型商場建筑多采用集中空調(diào)系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備眾多、用能相對集中、能耗水平高，彈性相對大的特點(diǎn)，對它的節(jié)能運(yùn)行管理應(yīng)從制度和技術(shù)方面雙管齊下。制度方面，在對空調(diào)系統(tǒng)的能耗進(jìn)行獨(dú)立計(jì)量甚至分項(xiàng)計(jì)量的基礎(chǔ)上，對空調(diào)系統(tǒng)用能狀況進(jìn)行審計(jì)以確定整體節(jié)能潛力的大小，同時(shí)確定管理節(jié)能的潛力大小，進(jìn)而采用定額管理、合同管理、目標(biāo)管理等措施，對運(yùn)行

12、管理者進(jìn)行約束和激勵(lì)，達(dá)到管理節(jié)能的目的；技術(shù)方面，節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用才是具體管理措施實(shí)施的工具，因此，還應(yīng)對運(yùn)行管理人員、運(yùn)行操作人員進(jìn)行專業(yè)節(jié)能培訓(xùn)，使之掌握正確的節(jié)能理念和有效的節(jié)能技術(shù)。3 結(jié)論（1）重慶市公共建筑年節(jié)能潛力占全市年節(jié)能指標(biāo)的23.1%，對“十一五”節(jié)能降耗20%指標(biāo)的完成有重要意義。（2）重慶市商場建筑面積約272.86萬平方米，平均能耗密度為371.9kWh/(m2a)，最大值是最小值的1.7倍之多，節(jié)能潛力巨大，是公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)及改造的重點(diǎn)研究對象。（3）空調(diào)系統(tǒng)是商場建筑的耗能大戶，約占建筑總能耗的60%。建筑總能耗與單位面積冷機(jī)功率呈正比例關(guān)系，合理選擇冷機(jī)容量

13、是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。建筑能耗影響因素極其復(fù)雜，節(jié)能工作任道重遠(yuǎn)，還有大量工作有待繼續(xù)深入研究。參考文獻(xiàn)：1 清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.2007中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告M.北京：中國建筑工業(yè)出版社,20072 重慶市建筑節(jié)能協(xié)會專家委員會.重慶市現(xiàn)有公共建筑能耗調(diào)查報(bào)告R3 樊金花.大中型商場空調(diào)新風(fēng)量取值與節(jié)能問題分析J.山西建筑,2003，29(一八):96-974楊李寧,付祥釗.重慶辦公建筑夏季空調(diào)工程設(shè)計(jì)能效比調(diào)查研究J.2007,35(7):8-115王丹，嚴(yán)永紅.重慶主城區(qū)大中型商場照明現(xiàn)狀淺析J.燈與照明，2005,29(4):8-10 DATE M.d.yyyy 9.15.2022 DATE HH:mm DATE M.d.yyyy 9.15.2022 DATE HH:mm 14:28 DATE HH:mm:ss 14:28:27 TIME yy.M.d 22.9.d