重庆市大型商场建筑能耗调查与研究

重庆市大型商场建筑能耗调查与研究

重庆市大型商场建筑能耗调查与研究

后勤工程学院种净植杨小凤吴祥生重庆市建筑节能协会马定平

摘要：本文通过对重庆市商场建筑能耗进行调查和分析，总结了重庆市大型商场这类建筑的能耗现状及用能特点。并针对重庆市大型商场建筑耗能现状，分别从围护结构、系统运行管理和系统设计三个方面阐述了重庆市大型商场建筑能耗偏高的主要原因。关键词：建筑能耗围护结构运行管理系统设计

1概述

随着重庆市经济飞速发展，重庆公共建筑也保持了高速发展，而伴随着能源消耗与浪费问题也较为突出。在重庆市既有公共建筑中，其中99％为高耗能建筑；在新建建筑中95％以上仍属于高耗能建筑。重庆市公共建筑量大面广，建筑能耗惊人，如果不实施建筑节能，将对重庆市的能源供应和环境保护造成巨大压力，并制约着重庆市经济的发展。1.1调查组织安排

为了促进重庆市整个节能工作的开展，有效的分解“十一五”节能降耗20％这一指标，为重庆市有效的开展既有建筑的改造做出基础工作，由重庆市人大城环委牵头组织了此次对重庆市现有公共建筑的能耗调查，并成立了专门的调查小组。调查对象以全市的大型公共建筑为主；调查人员由两个团队组成，一是能耗调查专家组，二是在校从事节能方面课题的博士生、高年级的硕士研究生；调查方式采取集中调查和重点调查相结合的方式进行。1.2重庆市公共建筑能耗现状

下图为宾馆、办公写字楼、文广、车站、医院和商场六类大型公共建筑201*～201*年耗电量密度变化曲线。

201*～201*年各公共建筑年耗电量密度变化曲线300250akWh/m2201*50100500201*201*商场201*文广201*宾馆201*车站201*写字楼201*201*医院

图1201*～201*年年耗电量密度变化曲线

由图1可以看到，在单位建筑面积下，商场类建筑的年耗电密度明显高于其他几类大型公共建筑。并在这6年中能耗呈逐年上升趋势，由此可见，随着商场面积的不断增加，总体的上涨不可避免，节能改造是势在必行。

如图2所示，与宾馆、办公写字楼、文广、车站和医院五种类型建筑年电耗数据值进行单位面积的平均值比较，可以看出，商场类建筑年单位面积耗电量接近250kWh/m2.a，远远高出了其他五类公共建筑的年耗电密度。

各类型公共建筑年耗电密度比较250200akWh/m2150100500商场文广宾馆车站写字楼医院

图2各类型公共建筑年耗电量密度

2重庆市商场建筑能耗状况

大型商场建筑作为公共建筑中的一种，其特点为建筑面积大、客流密度和各种照明、电器密度高；多采用中央空调系统对商场温度、湿度进行控制；能量传输距离长、能量转换设备多，以用电为主，冬季采暖耗热量小；运行时长为12个小时以上、全年基本没有节假日、能耗受人们的消费习惯影响巨大。因此，与其他大型公共建筑或中小型商场相比，大型商场单位面积耗电密度高、全年总耗电量大，节能潜力巨大，因此是研究重点。2.1能耗总体状况

图3给出了重庆市十个大型商场201*年的年耗电密度数据统计。

201*年大型商场建筑年耗电密度500400akWh/m2300201*00012345678910商场编号

图3201*年大型商场建筑年耗电密度统计

可以看出，①各商场相互之间用电量差异较大，单位建筑年能耗密度在213.28kWh/a～448.77kWh/a之间。

②最大值是平均值的1.3倍，而最小值只有平均值的60%；最大值与最小值之间相差接近2倍。2.2逐月能耗状况

图4为这十个大型商场建筑201*年逐月耗电变化曲线。从图中可知：

①商场每月电量呈现出季节性变化，6月～10月是用电高峰期，其中峰值在8月前后出现；在11月~3月期间用电量较低，但部分商场在这期间能耗有小幅波动。

②商场能耗波动非常明显，波动最大的商场其最大值与最小值之间相差4倍之多，而对这种波动影响最大的则是空调系统，照明及动力等其他能耗一年四季是只有少许变化，这就导致空调机组大多数情况下都在部分负荷下运行，能源浪费巨大。

上述差异可知，由于技术、设备和管理方面的原因，重庆市商场建筑能耗水平存较大差异，存在巨大的节能潜力。

201*年重庆市商场逐月耗电变化曲线1401201*0806040201*1223344556月份678910789101112akWh/m2

图4201*年重庆市商场逐月耗电变化曲线

3重庆市大型商场耗能特点及主要原因

重庆市大型商场能耗巨大的原因较多，问题较复杂，其中的主要原因涉及建筑设计及围护结构、

系统运行管理和系统设计三个方面。3.1建筑设计及围护结构情况

建筑总体负荷与各围护结构的热工性能成正相关。改善公共建筑的围护结构对减低空调负荷，减少设备容量，降低空调系统运行能耗起着重要作用。根据调查结果显示，建设单位往往过多地考虑节省一次投资，而忽视运行上的节能。下表1为商场建筑围护结构形式统计数据。

表1重庆市商场建筑围护结构形式统计

围护结构节能措施外墙保温外保比例(%)温－浅色83外墙形式玻璃幕墙75其他25通风幕墙19幕墙形式双层皮幕墙19屋面保温屋面保温21屋顶绿化25建筑外窗普通单玻35铝合金窗框61Low-e30

从上表可以看出：①大多数商场建筑围护结构未考虑节能措施，所有的商场建筑均未做外墙保温，只有21％的商场屋面做了外保温。

②对窗体和玻璃幕墙的材料选择都很差，有61％的建筑选择的保温性能很差的铝合金窗，这就导致现有窗户和玻璃幕墙传热系数普遍偏大，空气渗透严重。重庆市既有商场建筑围护结构的保温环节十分薄弱。

就建筑设计来讲，由于商场的特殊性，业主为达到很好的外观效果，有75%的商场建筑使用了玻璃幕墙，然而只有30%的建筑使用了传热系数低的Low-e中空玻璃，并且没有外窗或不能开启，也没有任何的遮阳措施；多数调查建筑以“箱体”形式为主，通风性能差，大量内区造成能量消耗巨大；同时，商场为了达到好的宣传效果来吸引消费者，在外部又加入了大幅的广告，从而严重影响了室内采光，导致照明负荷加大和空调负荷加大的双重浪费。

另外，由于商场建筑在设计时，没有考虑到春秋季大量引入新风的措施来降低室内热负荷，这也是导致商场建筑春秋两季能耗居高不下的关键原因。3.2运行管理现状

公共建筑整体运行管理水平的高低直接决定着建筑整体能源利用水平。在本次调研对象中，建筑物运行管理有些是专门的物业管理公司来进行；有些建筑由自己的工程部门来进行。图5为重庆市商场建筑运行管理方式统计。

19%56%25%业主自己物业公司其他图5物业管理部门与业主的关系

3.2.1节能管理制度

建筑物运行管理水平的高低主要取决于物业管理管理公司及人员专业技术水平。因此提高公共建筑物业管理公司及人员在节能方面的知识是公共建筑节能环节中的重要组成部分。表2为商场建筑的节能管理制度建设情况。

表2商场建筑的节能管理制度建设情

相关节能措施以及制度比例(%)有节能培训47有节能制度47进行过能耗数据收集和分析挖掘节能潜力53是否开展优化用能设备的运行时间和参数70有节能运行的技术档案35了解EMC合同5

从表中反映出节能管理制度主要存在以下几个方面的问题：

①有不到50％的运行管理人员参与过节能培训和节能制度的制定，直接导致在管理过程中技术水平低和缺少标准的指导。

②只有35％的单位建立了节能档案，所以很多管理人员没有原始资料的指导，对系统在不同时段下了运行情况缺少了解，导致了管理人员缺乏经验和疏忽，间接的导致能源损失。3.2.2空调系统运行管理

表3商场建筑空调系统运行管理情况

重设冷冻水温经测试后由专业人员设定13制冷机负荷合理分配没自己专业人没运行模式调整变频自己专业人没控定期对系统进行清洗87系统用电用水独立计量614热回收相关运行管理措施自己设定74有调整员调整有调整员调整有制1365926785178比例(%)

表3为商场建筑空调系统运行管理情况统计。从表中反映出节能管理制度主要存在以下几个方面的问题：①空调系统自动化水平不高，变频控制仅为8％，不能随负荷变化而自动调整，给空调系统的节能带来很大的障碍，导致了机组普遍存在“大马拉小车”的情况。

②只有60％的商场建筑进行了对系统用电、用水的单独计量。通过调查回访显示，有80％的进行分项计量的单位反映效果一般。

③过渡季节没有很好地利用新风，热回收装置在中央空调系统中的安装率极低，仅为4％。3.2.3照明及动力系统运行系统管理

表4为商场建筑照明及动力运行管理情况统计。通过对表4所示数据分析，各商场对照明和供电质量比较重视，大部分商场能做到对照明实施集中控制，90%的商场通过调整照度，满足场地不同时段不同商品位置的需要，满足人体舒适度的需要；通过调整配电三相平衡，有效减少电压波动和负荷失衡引起的电压谐波，降低能耗。但仍然存在以下几个主要的问题：

①空调区域照明与空调综合处理不高，仅占24%。在空调制冷量一定的条件下，如果照明发热量减少，将造成冷量的不必要浪费。

②电力方面最突出的问题是设计容量偏大，又很少采用变频技术，末端设备即使满负荷运行，动力功率也有很大部分浪费。

表4商场建筑照明及动力系统运行管理情况

相关运行管理措施比例(%)相关运行管理措施比例(%)楼层配电箱照度调整灯具清洗三相平衡调整90优化通风机的开机时间581对风机水泵是否采取变频控制10手动控制6290楼层集中控制62户外照明光控－室外照明定时关闭38照明控制方式现场分散控制19专人负责管理14节水龙头48集中空调区域照明是否与空调综合处理24使用节能灯具90电加热水器控制81

商场建筑使用功能多样化导致建筑空间使用功能也有很大差别，成为目前重庆市公共建筑的主流。即使是在同一功能的公共建筑中，由于不同的使用功能导致建筑内各空间能源负荷特点与使用时间都不尽相同，相应能源系统的设计与管理、以及建筑物管理都必须根据需求作相应的调整和适应。因此，使用功能变化带来的直接问题是建筑能源供应系统与管理复杂化，这是重庆市公共建筑运行管理中要值得重视的问题。3.3系统设计

对于公共建筑来说，系统设计的合理与否直接关系到整个建筑物的能耗大小。因此，在调查中主要发现以下突出问题：

①目前的商场建筑普遍采用的全空气空调系统都是定风量方式，多数采用台数控制，因此时常出现“大马拉小车”的情况，浪费严重。

②不合理的系统和设备选型以及运行方式，导致空调系统效率过低。例如，由于冷却塔工作时，其噪音对室外环境的影响，使其安装位置受限，导致设计管路偏长，运行阻力增加，而冷却塔在运行时，也是长期小温差传热，从而造成输送能耗浪费。

③还有一个值得注意的地方，就是商场是为了给消费者提供一个舒适的购物环境，让人们在进入商场后就马上能感觉到凉爽的效果，往往在设计时，没有按照规范要求降低了室内温度设计值和增大了新风量设计值，也相应的增大了空调能耗。

④空调系统在设计时，仅仅考虑到最不利情况下的空调负荷，没有考虑到过渡季节采用全新风或增大新风比运行，来有效地改善空调区内空气品质和大量节省空气处理所需消耗的能量。

⑤由于商品展示等要求，室内照明及商品照明负荷大，而且持续时间长，这就导致空调负荷增大。

4结论

大型商场建筑是公共建筑中的耗能大户，通过本次建筑能耗调查工作，可知重庆市商场建筑具有巨大的节能潜力，对既有大型商场建筑实施节能优化和改造，对于国家“节能减排”基本国策的贯彻以及对于企业自身降低经营成本，提高经济效益，都具有重要的意义。而尽快推进建筑节能设计、节能运行以及既有建筑的节能改造，其社会经济效益将是十分显著。

参考文献

[1]江亿，杨秀，等，201*年中国建筑节能年度发展研究报告，北京：中国建筑工业出版社，201*[2]王洪卫，重庆市公共建筑空调系统能耗现状及节能技术研究，重庆大学硕士学位论文，201*[3]沈浩，长沙地区公共建筑的能耗现状与节能分析，湖南大学硕士学位论文，201*

[4]魏庆，等，北京市大型商场用能现状与主要节能策略[J]，全国暖通年会论文集，201*，合肥[5]杨洁，等，天津与神户地区公共建筑能耗调查分析[J]，煤气与热力，201*.1：13～16

[6]李峥嵘，等，上海市公共建筑能耗与运行管理现状调查[J]，暖通空调，201*，(5)：134～1

扩展阅读：重庆市大型商场能耗调研分析

重庆市大型商场能耗调研分析

重庆大学陈进军张建波

四川大学龙恩深

摘要：通过对重庆市30家大型商场进行实地能耗调研，选择其中9家具有代表性的商场进行能耗分析，从建筑本体、用能系统及运行管理三个方面分析商场用能情况及能耗特性；研究了商场空调设备功率构成比例及设备选型对能耗的影响,并针对各用能系统进行了节能分析。关键词：商场能耗设备选型节能0背景

大型商场作为公共建筑的一种，由于建筑面积大、用能设备多、人流密度大、使用时间长等特点，因此与其他公共建筑相比单位面积能耗密度高，全年耗电量大，节能潜力巨大。根据统计的数据显示重庆市大型商场201*年总耗电量约为96745万千瓦，折合标煤33.86万吨。如果按节能50%标准计算，其年节能潜力为16.93万吨，占重庆市年节能指标的8.9%[2]。图1为重庆市各类型公共建筑年节能潜力占全市年节能指标百分比，从图1可以看出有效开展公共建筑节能工作能解决重庆市年节能指标的23.1%，可见建筑节能工作对“十一五”提出的节能降耗20%指标有重要意义；同时可以发现公共建筑中商场建筑年节能潜力最大，因此应重点加以研究。图2为重庆市主要类型公共建筑的年能耗密度，从图2可以看出大型商场年能耗密度为354.56kWh/(ma)，比其他类型公共建筑高出很多，因此是公共建筑节能设计及改造的重点研究对象。

其他,1.30%区县办公楼,2.80%2

[2]

[2]

[1]

商场,8.90%医院,2.60%酒店,7.50%

图1重庆市各类型公共建筑年节能潜力占全市年节能指标的百分比400350300250201*50100500年能耗密度（kWh/m2a）354.56167.8391.6710844.7527.78楼馆场店院所3.18楼公书商酒医场办图化校校文学学建筑类型学校教学

图2重庆市主要类型公共建筑的年能耗密度

1重庆市大型商场能耗状况1.1总能耗分析

重庆市直辖以来，经济发展迅速，大型商场数量较以前有了很大程度的增加，估计全市商场建筑面积约为272.86万平方米，而其能耗密度又非常之大，因此其耗电量是十分巨大的。为此，201*年重庆市建筑节能协会对全市30家大型商场进行了能耗调查，图3为其中具有代表性的9家商场201*年单位面积耗电量数据。

500450400350300250201*5010050012345商场编号6789[2]

单位面积耗电量（kWh/(m2a)）

图3重庆市9家大型商场201*年单位面积耗电量调研数据

从图3可以看出，各商场之间用电量差异较大。建筑年能耗密度在288.9kWh/(ma)～448.8kWh/(ma)之间不等,平均值为371.9kWh/(ma)，最大值是最小值的1.7倍之多。经调研发现各商场能

22

耗不同的原因主要有：

（1)受人流密度、地理位置和营业状况的影响很大，造成不同商场的能耗相差较大。（2)商场围护结构热工性能和系统设计上的差异，导致空调设备容量不同。

（3)商场管理部门采取的节能管理措施不同，有一些对系统进行了优化，而有些却没有。

《201*中国建筑节能年度发展研究报告》指出我国商场类建筑年能耗密度为200kWh/(ma)～300kWh/(ma)，而重庆市商场建筑年能耗密度平均值为371.9kWh/(ma)，大大超出此范围，可见其节能潜力巨大。1.2商场能耗结构

商场能耗主要由空调系统、照明系统及动力系统三大部分构成，其中空调系统和照明系统占较大的比重。由于目前大多数商场没有实施用能分项计量，对各用能系统的能耗数据无法取得，因此调查只得到各商场各用能设备总安装功率比例，如图4所示。

照明22%2

[1]

22

电梯8%风机盘管2%新风机2%空调机8%冷源设备46%冷却水泵7%冷冻水泵5%

图4各商场各用能设备总安装功率比例

从图4可以看出空调系统设备安装功率占总功率的70％，其中制冷机组占46%，水泵和末端设备各占12%，可见空调系统在商场能耗中占有很大的比重。在此基础上我们可以分析商场各用能设备的能耗比例，由于商场空调设备开启时间比照明、动力设备少，按全年空调设备开启9个月估算，空调系统能耗占商场全年总能耗的比例约为60%，照明、动力系统能耗比例分别约为30%和10%。由于照明、动力系统在商场中耗能比较稳定，而空调系统用能影响因素则极其复杂，所以重点研究空调系统能耗特性对商场节能具有重要的意义。1.3空调系统能耗特性分析

商场空调能耗主要由其负荷状况及空调设备的使用状况决定。建筑负荷的影响因素较多，主要有室外气象参数、室内温湿度设定值、建筑围护结构热工性能、新风比例、室内人流密度及用能设备密度等。在这些因素中，较其他建筑不同的一是商场建筑围护结构一般都使用大面积的玻璃幕墙，玻璃门。然而调查中发现，玻璃幕墙热工性能较差，同时也没有设置合理的外遮阳设施，空调开启期间门也是敞开的，没有设置合理的门帘等设施，这都导致建筑负荷大大增加，从而导致能耗也大大增加。二是商场建筑人流密度大，因而新风比例的选取对其负荷的影响也格外关键。新风比例过大则会导致负荷急剧增加。研究表明，在人流密度及商场照明等因素不变的情况下，若将新风标准从10m/(h人)提高到20m/(h人)，总冷负荷将增加30%；比例过小则会影响室内空气品质，使人体产生不舒适的感觉。因此，在商场建筑设计及空调设计阶段应充分合理处理好建筑围护结构热工性能、外遮阳设计、新风比例的问题。

空调设备的使用状况主要由设备的选型大小、能效比以及运行管理决定。调查显示各商场空调设备能效比大体相当，但是设备选型大小及运行管理水平则参差不齐。由于空调系统的设备能耗以制冷机组能耗为主,而冷源设备的选取即冷源设备装机容量与空调工程设计冷负荷的匹配是提高空调系统能效比的关键。再者其他设备的选取也是以制冷机组的选型大小为基础的,因此我们主要分析了各商场年能耗密度与单位面积冷机功率之间的关系,如图5所示

500[4]

[3]

33

单位面积年耗电量(kWh/(m2a)450400350300250201*501005000204060801001201*0单位面积冷机功率(W/m2)

图5商场年能耗密度与单位面积冷机功率之间的关系

从图5可以看出，所选商场单位面积冷机功率在25W/m2～118W/m2之间，平均值为68W/m2；同时可以定性的得出建筑能耗密度与单位面积冷机功率呈正比例关系。各商场单位面积冷机功率之间存在巨大的差异说明其中必然有选型不合理的商场。调研发现大多数商场建筑在空调设计阶段，由于设计人员对建筑负荷计算的偏差或出于保险的考虑，装机容量选择过大，这就必然导致系统配置过大，使主机和系统整体放大，设计的先天不足埋下了建筑能耗巨大浪费的隐患。同时冷机容量大小间接决定了空调系统其他耗能设备的选型,如果冷机功率过大,一方面会造成其他设备功率过大,使设备长期处于低效工作状态点,造成能源的大量浪费即所谓的“大马拉小车”；另一方面，若建筑围护结构热工性能不佳（如玻璃幕墙传热系数过大）或人为操作（如空调期间开门窗）导致建筑物出现能源浪费黑洞，此时冷机容量配置合理则耗其所有，再大的容量配置也可以不知不觉的被消耗掉。因此，合理的选择制冷机组的容量对空调系统的节能有着至关重要的作用。2重庆商场建筑节能浅析2.1围护结构节能

商场建筑围护结构的显著特征就是使用了大面积的玻璃幕墙，而导致夏季室内空调能耗较大的主要原因是从玻璃幕墙进入室内的大量太阳辐射热。这说明商场建筑节能在围护结构方面应重点解决大面积玻璃幕墙带来的热对流，太阳辐射热等问题。因此玻璃幕墙的热工性能应尽可能的好，同时合理的外遮阳设施也是十分有必要的。2.2照明系统节能

照明系统能耗主要受照明设备功率及设备使用时间影响，因此其节能途径主要有两个方面。一是节能灯具的使用，在满足照度的前提条件下采用高效节能型照明产品，不仅能降低照明系统的能耗，而且也能减少空调系统的能耗。二是照明系统控制方式的自动化、智能化，采取合理的自控方式能大大降低照明系统的同时又不对室内光环境需求产生不良影响。2.3空调系统节能

空调系统的能耗主要由冷热源系统、水系统、风系统的能耗构成，其中冷热源系统能耗占有较大比例。针对本次调研所发现的商场空调系统存在的问题，笔者提出一些建议以供探讨：1)合理选择冷机容量及台数，提高冷热源效率；2)选择合理的室内空调运行参数；3)提高空调系统的自动化、智能化程度；4)充分利用自然冷源。2.4运行管理节能

大型商场建筑多采用集中空调系统，具有结构复杂、设备众多、用能相对集中、能耗水平高，弹性相对大的特点，对它的节能运行管理应从制度和技术方面双管齐下。制度方面，在对空调系统的能耗进行独立计量甚至分项计量的基础上，对空调系统用能状况进行审计以确定整体节能潜力的大小，同时

[5]确定管理节能的潜力大小，进而采用定额管理、合同管理、目标管理等措施，对运行管理者进行约束和激励，达到管理节能的目的；技术方面，节能技术的运用才是具体管理措施实施的工具，因此，还应对运行管理人员、运行操作人员进行专业节能培训，使之掌握正确的节能理念和有效的节能技术。3结论

（1）重庆市公共建筑年节能潜力占全市年节能指标的23.1%，对“十一五”节能降耗20%指标的完成有重要意义。

（2）重庆市商场建筑面积约272.86万平方米，平均能耗密度为371.9kWh/(ma)，最大值是最小值的1.7倍之多，节能潜力巨大，是公共建筑节能设计及改造的重点研究对象。

（3）空调系统是商场建筑的耗能大户，约占建筑总能耗的60%。建筑总能耗与单位面积冷机功率呈正比例关系，合理选择冷机容量是空调系统节能的关键。

建筑能耗影响因素极其复杂，节能工作任道重远，还有大量工作有待继续深入研究。

参考文献：

[1]清华大学建筑节能研究中心.201*中国建筑节能年度发展研究报告[M].北京：中国建筑工业出版社,201*

[2]重庆市建筑节能协会专家委员会.重庆市现有公共建筑能耗调查报告[R]

[3]樊金花.大中型商场空调新风量取值与节能问题分析[J].山西建筑,201*，29(18):96-97[4]杨李宁,付祥钊.重庆办公建筑夏季空调工程设计能效比调查研究[J].201*,35(7):8-11[5]王丹，严永红.重庆主城区大中型商场照明现状浅析[J].灯与照明，201*,29(4):8-10

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