内蒙古地区办公建筑采暖空调系统能耗分析

郭玉莎 曲云霞 冯夫顺 王志杰

内蒙古地区办公建筑采暖空调系统能耗分析

郭玉莎 曲云霞 冯夫顺 王志杰

山东建筑大学热能工程学院

采暖空调系统能耗是建筑总能耗中最大的一个能耗分项，对于办公建筑采暖空调系统能耗的分析是非常必要的。本文通过对内蒙古自治区十座公共建筑的调研分析，给出各建筑采暖空调系统能耗数据以及建筑总能耗数据。依据所得到的数据，从冷热源形式、建筑体型大小以及建筑类型方面对严寒地区办公建筑的采暖空调能耗情况进行分析。最后，针对调研中遇到的问题给出一些相关的节能建议。

办公建筑采暖空调系统能耗冷热源形式建筑体型

0 引言

办公建筑的能耗主要包括采暖空调、照明、办公设备等能耗构成[1]，而照明、办公设备等其他分项的能耗都与气候无关，采暖空调系统的能耗与气候有非常紧密的关系。内蒙古自治区地处我国北部，围护结构热工分区属于严寒地区。该地区冬季气候寒冷，采暖热负荷较大，建筑物年耗能水平较高。本文以内蒙古自治区十栋公共建筑作为调研对象，对严寒地区办公建筑采暖空调系统的能耗与建筑的围护结构、冷热源方式、建筑体型大小以及建筑类型的关系进行分析。

表1 建筑的基本信息及耗能情况

1 建筑基本信息

本文调研严寒地区的公共建筑主要涉及政府办公建筑和宾馆类建筑两类。建筑面积在2万m2以上的有五座，其中一座为酒店，一座为及办公、宾馆的综合楼，其余的均为办公建筑。建筑基本信息如表1所示。

2 围护结构分析

在建筑采暖空调系统能耗中，大约有20%～50%由外围护结构的传热所消耗[2]，对于我国严寒地区这部分能耗的比例也相对较高。公共建筑的围护结构主要包括外墙、玻璃以及窗框结构等，围护结构的类型以及是否采用保温措施将影响采暖空调系统的能耗。

由表1可以看出，调研建筑中只有D、F、G三座做了墙体保温，其余均无保温层；多数建筑选用铝合金窗框，该类窗框保温隔热性较弱；总之，在该地区调研建筑中，对于围护结构的节能技术应用较少，使得建筑的采暖空调能耗量较高。

3 办公建筑能耗分析

目前，政府办公建筑和大型公共建筑能耗具有以下特点：能耗总量大，用能增长快；能耗系统复杂，不同类型差异大；设计方案不节能，运行管理不当[3]。

在所调查的公共建筑中都没有安装分项计量装置，建筑中采暖空调能耗通过以下方法计算获得：由于采暖空调系统的能耗具有明显的季节性，假设过度季节不采用空调，可以将过度季节的耗电量作为基本电耗，那么其他季节高于过度季节的电耗则为空调用电[4]。另外，对于冬季采用集中供热、燃气锅炉作为热源的建筑，可将采暖热水、燃气能耗折算为耗电量列入采暖空调能耗之中。

图1 办公建筑单位建筑面积能耗图

依据上述方法，通过计算给出所调研各建筑的单位建筑面积采暖空调能耗值、单位建筑面积能耗值如图1所示。最后得到该地区办公类建筑单位面积采暖空调能耗值、单位建筑面积总能耗值的平均值分别为56.3kWh/(m2a)、76.7kWh/(m2a)。

对于办公类建筑，冷热源形式、建筑体型大小以及空调系统的形式[5]均是影响其耗能量的因素。

3.1冷热源形式分析

所调研的建筑中热源主要有城市集中供热、分体式空调、地源热泵以及燃气锅炉四种。冷源主要包括分体式空调、地源热泵、螺杆式冷水机组、电制冷冷水机组以及多联机五种。对于所调研的办公建筑根据冷热源的形式主要分为以下三种采暖空调形式：分体式空调+集中供热；地源热泵系统；制冷机组+集中供热/燃气锅炉。

根据建筑的基本信息：A、B、C、D四座建筑属于第1种采暖空调形式；E、F两座建筑冷热源均采用地源热泵，属于第2种形式；G、H、I三座建筑归为第3种形式。三种形式的平均耗能量指标如图2所示。

图2 不同冷热源形式平均能耗对比图

通过图2能耗值之间的对比可以看出：该地区三种形式的耗能量依次递增，由形式2和形式3之间的对比，地源热泵系统具有较好的节能效果；另外，形式2和形式3均采用中央空调系统，采用中央空调系统建筑的采暖空调能耗高于分体式空调。

3.2建筑体型大小分析

A、B、C、D、I五座建筑的建筑面积均在10000m2以下，属于普通政府办公建筑。由图1中给出的数值可以看出，五座建筑中前四座单位面积采暖空调能耗值均在50kWh/(m2a)以下，第I座的能耗值较大接近70kWh/(m2a)。

E、F、G、H四座建筑的建筑面积均在20000m2以上，属于大型公共建筑。四座建筑的单位面积采暖空调能耗值在50～85kWh/(m2a)之间。

图3给出普通办公建筑与大型办公建筑之间平均能耗值的一个对比。结果表明，该地区大型办公建筑的单位面积采暖空调能耗值约为普通办公建筑的1.4倍，两种建筑类型采暖空调耗能量占建筑总耗能量的比例非常相近，均为70%左右。

图3 不同建筑体型平均能耗值对比图

3.3办公建筑与宾馆类建筑能耗之间的对比

对于宾馆类建筑，内部的运行管理方式、入客率以及室内舒适度要求标准等其他因素对其耗能量影响比较大[6]。调研建筑中J、H酒店部为宾馆类建筑，J酒店属于大型公共建筑，H酒店部建筑面积接近20000m2。两座建筑的耗能量以及与办公建筑耗能量之间的对比如图4。

图4 办公建筑与宾馆类建筑能耗对比图

通过对比可以看出，宾馆建筑采暖空调耗能值的平均值明显高于办公类建筑。但两类建筑采暖空调能耗占总能耗的百分比大致相同，均为70%左右。

4 结论

综上所述，对于严寒地区办公建筑的采暖空调能耗情况得到以下结论：

1）办公类建筑单位面积采暖空调能耗平均值为56.3kWh/(m2a)，建筑总能耗平均值为76.7kWh/(m2a)；据调研，该地区建筑围护结构的保温措施不够完善，这是导致采暖空调能耗较大的原因之一。

2）冷热源的形式对该地区建筑的采暖空调能耗有较大的影响，地源热泵系统具有较好的节能效果；采用中央空调系统的采暖空调能耗高于分体式空调。

3）大型办公建筑的平均采暖空调能耗高于普通办公建筑。

建议：首先，对于该地区建筑的外围护结构，增强其保温隔热性能是实现节能的重要措施；其次，在选择冷热源形式方面，体型较小的普通建筑采用分体式空调+集中供热是比较节能的。对于大中型办公建筑，应根据当地的气象条件、建筑周围环境和外围护结构进行分析，选用合理的冷热源形式。此外，可加大对可再生能源的利用，例如地热能、太阳能等；最后，精心进行采暖空调系统的设计，优化系统运行模式，对运行实现规范化管理。

[1]魏庆芃.中国公共建筑能耗现状和特点[J].建设科技,2009,(8): 38-43

[2]孙杰.重庆市办公建筑能耗特性及节能策略研究[D].重庆:重庆大学,2007

[3]梁传志.夏热冬冷地区办公建筑能耗特性研究[D].天津:天津大学,2011

[4]宗通.济南地区公共建筑空调系统能耗评价与分析[D].济南:山东建筑大学,2011

[5]张方.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2005

[6]高兴.酒店建筑能耗及空调系统能耗合理性评价[J].暖通空调, 2005,35(4):34-38

Ene rgy Cons um ption Ana lys is of He a ting a nd Air-c onditioning Sys te m on Offic e Buildings in Inne r Mongolia

GUO Yu-sha,QU Yun-xia,FENG Fu-shun,WANG Zhi-jie
Department of Thermal Engineering,Shandong Jianzhu University

Energy consumption of heating and air-conditioning system is one of the largest components in total energy consumption,and it’s very necessary to analysis what this component is in office buildings.Through the survey analysis of 10 public buildings,the energy consumption data of heating and air-conditioning system is given in this paper, together with the data of building energy consumption.Based on the figures,the analysis of heating and air-conditioning system energy consumption to office building in cold region is carried on in ways of form of heat and cold source, building size and construction types.Finally,some suggestions about energy saving is given according to the problems encountered in the process of research.

office buildings,heating and air-conditioning system energy consumption,form of cold and heat source, building size

1003-0344（2014）06-087-3

2013-7-12

郭玉莎（1988～），女，硕士研究生；山东省山东建筑大学热能工程学院（250101）；E-mail:guoyusha_1989@163.com

山东省科技发展计划（2012GX10416）