东莞市工业建筑能耗构成及特点分析.doc

东莞市工业建筑能耗构成及特点分析广东工业大学建设学院 杨晚生*作者简介： 杨晚生（1970-），男，汉族，副教授，山西人，中山大学工程热物理专业博士，广东工业大学建设学院城市公用设备工程系副主任，主要研究方向：建筑节能、建筑热环境、CCHP及低品位能源利用020-33357577，Email： 梅胜 摘 要 对东莞市工业企业的建筑构成进行了分析，对典型工业建筑能耗情况进行了调查分析，摸清了东莞市典型工业建筑能耗的构成特点和变化规律，对典型工业电子厂房的年能耗变化规律和特点进行了分析研究，计算出典型工业建筑的年能耗量，为东莞工业建筑节能设计和节能法规的制定提供了可靠的基础研究数据。关键词 东莞市 工业建筑 能耗 构成 节能1 引言随着社会经济和建筑业的高速发展，建筑能耗占全社会总能耗的比例持续增长，目前建筑能耗已占到全社会能耗的1/3。我国既有近400亿平方米建筑中有99属于高能耗建筑，新建建筑中有95以上仍然是高能耗建筑，我国单位建筑面积能源消耗为发达国家3倍以上1。国家有关部门和一些地方政府已经陆续制定了一些标准、规范和法规，来使建筑能耗真正摆脱“高能低效”的用能状况，并且使建筑节能成为降低社会总体能耗的“开源”部分。图1 东莞市生产企业结构分析（1-电子制造业；2-服装业；3-家具业；4-毛纺品业；5-制鞋业；6-其他企业）工业建筑与民用建筑及公共建筑相比，由于其使用目的、环境要求和结构体型的不同，其能耗特点也不尽相同；过去人们往往对工业建筑节能没有给予足够的重视，工业建筑围护结构的节能效果低于民用建筑被视作理所当然。目前虽然国家已经颁布了居住以及公共建筑的一些节能标准和规定，但还对工业建筑节能还没作出明确的目标和具体的要求，因此，研究工业建筑节能具有重要的应用价值。2 东莞市工业产业结构及工业建筑构成2.1 东莞市工业产业结构2东莞地处经济发达的珠江三角洲地区，是我国的制造业名城，工业企业数量庞大，东莞市通过不断发展创新，积极承接发达国家的产业转移，大力发展优势产业、特色产业，积极培育新兴产业，加快“三高一低”产业向外转移，逐步形成了电子信息、电气机械、纺织服装、造纸及纸制品、家具、玩具、食品饮料、化工制品等八大支柱产业，八大支柱产业占全市工业总量的75.61%。其中电子信息和电气机械制造业两大优势支柱产业占54.31%，纺织服装、家具、玩具制造业和造纸及纸制品业、食品饮料业五大特色支柱产业占18.96%，新兴支柱产业化工制品制造业占2.34%。在八大支柱产业中电子信息和电气机械（含仪器仪表、文化办公用机械）两大优势支柱产业支柱地位最为突出。 目前，东莞市共有工业企业21125家。按照企业性质来分，“三来一补”工业8344家，中外合资工业816家，中外合作工业327家，外商独资工业2047家；按照生产产品来分，电子信息制造业企业2800多家，服装业生产企业7000多家，家具生产企业2000多家，毛织品生产企业2000多家，制鞋企业1200多家，另外还有其他工业企业8000多家。各企业所占比重及构成特点见图1。2.2 东莞市工业建筑构成2003年至2005年3月期间，东莞市累计工业建筑施工审图面积达到3400多万m2，东莞市近几年工业建筑开工建筑面积约占全市总开工建筑面积的1/3还多。其中，建筑面积5000 m2以下厂房占52左右，5000 m21万m2厂房占30左右，1万m2厂房以上约占18。通过抽样调查发现：03年05年上半年开工的工业建筑中，窗墙比大于0.3的厂房建筑面积占总工业建筑面积的20左右。另外东莞市工业建筑中，中空、镀膜等隔热性能好的玻璃在窗户玻璃使用中所占比例很小，绝大部分厂房都只是采用各色系普通平板玻璃，设计上基本没有考虑玻璃在建筑节能上的作用。3 工业企业建筑的能耗特点3.1 建筑能耗大工业企业与其他行业相比，当建筑面积相当时，其跨度以及层高都大大超过民用建筑，体形系数往往较大，满足室内工作人员或特定机器设备运行热湿环境要求时所需的能量消耗很大；同时工业建筑的开窗面积一般都较大，而且随厂房的类型、功能和采光通风要求而不同，多数情况下窗墙比大于普通民用建筑的窗墙比。为满足使用要求，较少考虑北向和东西向开窗面积应少于南向或降低窗墙比等做法，这样也势必增加厂房建筑耗能。3.2环境控制要求高工业建筑采暖空调系统大多属于恒温、恒湿控制系统，再加上一些运行设备的特殊工艺要求，使得其对室内温度、湿度等环境参数的控制要求比较高，与居住建筑和公共建筑相比，环境控制设备能耗较大。3.3设备发热量多与一般民用建筑相比，工业建筑中常常有一些发热量大的设备，其产生的热量以对流和辐射两种传热方式直接传递到室内空气和围护结构，形成冷负荷，因而会加大空调设备的能耗。3.4能耗影响因素杂在工业建筑中,采暖和空调所耗用的能量,除了取决于建筑物本身围护结构由于室内外温差传热形成的能耗外,还包括室内照明设备、运行机械设备和操作工人的发热量形成的能耗，同时生产工艺流程和操作特点对建筑耗能有很大的影响。其能耗随厂房性质、设备特性、运行时间及工作班次等因素有密切关系。3.5能耗常被忽视对于公共建筑和居住建筑，国家和各地政府都陆续出台了相关的节能控制标准和规范，但对于工业建筑，由于其影响因素复杂，影响面宽泛，一直不被人们所重视。3.6 能耗比重逐年增长随着社会经济的迅速发展，东莞市工业企业的耗电量占总耗电量逐年增加，图2为该地区从1999年至2004年工业用电占总用电量的变化曲线图，从图中可以看出：以1999年耗电比例为比较基础，2000年比重增长约12.3%,2001年增长13.7%,2002年增长31.3%,2003年增长19.3%,2004年增长约30.2%。工业耗电量占总用电量的平均年增长率为21.4%，增长比例很大，工业建筑的能耗比重增长速度很大。 图 2 东莞近年来工业用电占总耗电量的比重4东莞工业建筑能耗构成状况及特点4.1 典型工业建筑能耗状况及构成特点工业建筑耗能主要由照明、空调、通风换气等几大部分能耗组成。由于工作环境要求不同，各部分所占比例也有所不同，其节能“开源”部分也随之改变。各部分能耗所占建筑总能耗比例调查结果如表1。表1 工业厂房建筑耗能构成调查分析编号建筑物名称空调照明通风换气其他备注1大根光电有限公司厂房88.311.40.30主要生产加工光学镜头等精密部件，对热湿环境要求很高2东运镁业有限公司涂装车间79.711.88.50主要从事镁合金压铸、涂装，要求具有全封闭精密无尘涂装生产线3华生精密制品有限公司模具喷涂车间56.813.729.50主要负责模具喷涂工艺，对生产环境较高4明升织造厂厂房43.01.027.029.0主要生产毛织产品5白石岗仟禧针织厂厂房38.912.547.11.5主要生产针织、针纺产品6永溢佳针织厂厂房37.033.729.30主要生产针织产品7华生精密制品有限公司组装车间3.531.460.34.8主要负责产品组装，考虑运输和通风，建筑开口很大从调查统计结果可以分析得出：（1）生产工艺对热湿环境要求很高的工业建筑(如表1中编号、2、3)，空调耗能所占比例都在50以上，对热湿环境要求一般的工业家在内湖（如表1中编号4、5、6）空调耗能也都在30以上。可见，降低空调能耗在东莞地区工业建筑节能中占有重要的地位；（2）同时由于东莞市工业建筑节能工作起步较晚，围护结构节能材料的使用不广泛，从以上随机抽取的各栋工业建筑中可以看出，外墙基本以粘土实心砖作为主墙体，而且都没有使用保温隔热材料；（3）在照明方面，白炽灯与节能灯使用比例为17和83，照明系统节能工作仍有空间可以改进。（4）工业建筑能耗特点与夏热冬暖地区民用建筑能耗特点有很大差别，民用建筑年能耗基本上呈“夏高冬低”的变化特点，工业建筑能耗则基本上随季节气候变化表现为随机的规律性。图3为一典型电子工业建筑的年能耗变化曲线，可以看出：2003年至2005年上半年期间该工厂业务和生产总体上处于不断发展的阶段，而工业建筑一直处于原状，所以相应工业建筑能耗每年同期比都在上升；同时，每个时期订单需求变化也会影响建筑能耗，例如2003年5月和6月期间其生产订单减小，建筑使用率降低，相应建筑耗能也随之降低。4.2典型工业建筑能耗分析在对东莞市工业建筑能耗调查中，为比较不同工业建筑的能耗状况，将各建筑能耗折算为单位面积能耗进行比较，采用以下公式进行相关能耗分析计算34， （1） 图3 典型电子工业厂房建筑能耗年变化特点其中 为单位面积折算年耗电量，；为各部分全年建筑耗能求和，；为工业建筑面积，。为了比较不同建筑能耗指标，同时也为了与其他类型建筑耗能指标进行比较，假设调查工业建筑都是全年（365天）处于工作状态，则全年工作状态单位面积折算年耗电量计算可见公式（2）。 （）其中 为假定全年工作状态单位面积折算年耗电量，；为单位面积折算年耗电量；为实际厂房工作天数。由公式（）、（）计算所得结果见表2。从表2可以分析得出：由于各厂房使用时间、热湿环境要求以及建筑结构上的差异，其单位面积折算耗电量也随之差别较大。生产精密产品、特殊工艺等对热湿环境要求较高的厂房建筑耗能指数要高于一般环境要求的厂房；与夏热冬暖地区民用基准能耗建筑比较，厂房1、2、3假定全年工作状态下单位面积折算年耗电量要高出很多4、 表2 工业厂房建筑单位面积折算耗电量编号建筑名称03/04年工业建筑能耗和（kw*h）建筑面积S（m2）单位面积折算年耗电量（kw*h/m2）一年厂房工作天数（D）每天工作时间（h）假定全年工作状态单位面积折算年耗电量N1大根光电厂区4794141.023600203.133024224.62镁业涂装车间869592.54320201.335022209.93华生喷涂车间434194.83510123.724424185.04仟禧厂房266040.0250093.53008113.85东电工厂房185675.3/290077.0420044.2/69.13001053.8/84.16华生组装车间92251.2231039.9244859.77明升厂房170790.4609028.13001034.28永溢佳厂房116606.4750015.53102018.34 结束语工业建筑节能是建筑节能工作中必不可缺少的重要组成部分，是建筑节能工作开展的基础对象，针对于各地区工业建筑能耗状况及构成特点进行调查和分析，可以以制定出适用于本地区工业建筑的节能标准，规范本地区工业建筑的节能设计工作。本文通过对东莞市典型工业厂房建筑能耗情况的调查分析，基本摸清了东莞市典型工业建筑能耗的构成特点和变化规律，对典型工业电子厂房的年能耗变化规律和特点进行了分析研究，计算出典型工业建筑的年能耗量，为东莞地区工业建筑节能设计和法规制定提供了比较可靠的基础研究数据。Investigation of Energy Consuming Structure Status and Characteristics Studyof Industrial Buildings in Dongguan City YANG Wan-sheng， MEI Sheng（Faculty of Construction，Guangdong University of Technology, Guangzhou, P.R China,510006）Abstract: On the basis of investigating the typical industrial buildings energy consuming of Dongguan city, the building energy consuming structure and fluctuating laws are derived in details. The developing characteristics of energy consumption in recent years are studied for some typical electrical industrial buildings by statistics data. All these research results can be the basic data for the energy saving design of industrial buildings in Dongguan city