北京市建筑用能现状与节能途径分析

1、暖通空调HV&AC 2004年第34卷第10期 #13#专题研讨北京市建筑用能*现状与节能途径分析清华大学 江 亿m 薛志峰摘要 介绍了北京市现有各类建筑的情况,在现场实测和统计调查的基础上分析了北京市民用建筑的用能情况,讨论了住宅、普通公共建筑和大型公共建筑开展节能工作的障碍,给出了解决途径。关键词 建筑能耗 民用建筑 节能途径EnergyconsumptionstatusandenergyconservationmethodanalysisofbuildingsinBeijingByJiangYinandXueZhifengAbstract Presentsthestatusofexist

2、ingbuildingsinBeijing.Basedontheenergyconsumptionsitetestdataandstatistics,analysestheenergyconsumptionofcivilbuildings.Discussestheobstaclesindevelopingenergyconservationoftheresidentialbuildings,normalpublicandlargepublicbuildings,andgivesthesolvingmethod.Keywords buildingenergyconsumption,civilbu

3、ilding,energyconservationmethodnTsinghuaUniversity,Beijing,Chinay0 引言建国50多年来,北京市开展了大规模的城市建设,极大地改善了市民的生活、工作和学习条件,特别是改革开放20多年来,北京市平均每年竣工各类房屋建筑面积超过1000万m,年增长813%,全市累计新建各类建筑约2.6亿m2。截止到2003年,全市现有房屋及占用土地情况的调查结果显示,北京市行政区域内各类房屋的建筑面积达4.75亿m。表1为按照使用性质和功能划分的各类建筑及其面积,其中工业建筑即工业厂房和仓库的建筑面积为9200万m,占全市总建筑面积的19.4%;其余

4、3.83亿m2为民用建筑,包括了居民住宅、商业服务业及教学医疗和文体等各类公共建筑,占全市总建筑面积的80.6%。222表1 北京市现有建筑分类及其面积1全 市工业建筑民用建筑厂房仓库住宅公共建筑万m247530.16746.62405.81131311096.51546.03140.53918.11127.12179.1220.0502.4401.5农村住宅城镇住宅商业营业用房服务业用房办公用房 一般办公楼 高级写字楼教育用房医疗用房科研用房文化体育用房(包括礼堂、俱乐部、影剧院、体育馆和其他文体用房)其他(包括幼儿园、托儿所、业务用房和宾馆)2933.5ym江亿,男,1952年4月生,博士

5、,教授*北京市科委支持课题(编号:H0218220040720)100084清华大学建筑技术科学系(010)62781339E2mail:jy2dte收稿日期:20040705修回日期:20040826#14#专题研讨 暖通空调HV&AC 2004年第34卷第10期 工业建筑能源的消耗以满足生产需要为主,比如洁净厂房、电子车间等,同时,对工厂和仓库来讲,建筑用能已计入产品的生产成本中,单位产品的能源消耗是衡量生产过程是否达到节能要求以及企业是否具有竞争力的一个重要评价指标,工业建筑的节能可以和工业产品节能结合在一起开展。本文重点论述北京市民用建筑的用能情况、特点及存在的问题和解决方案。1 北京

6、市民用建筑的用能现状然气为13亿m3,占全市总用气量22亿m3的59.1%。此外,民用建筑用电135亿kWh,占全市总用电量427亿kWh的31.6%。建筑使用的煤、天然气和电按照一次能源折算总计约1100万t标准煤,占全市总能耗4700万t标准煤的23.2%。北京市目前每年竣工各类民用建筑面积2000万m以上,约消耗300万t钢材,1000万t水泥2,按照北京市每吨钢材和水泥的能耗水平计算,主要建筑材料能耗约400万t标准煤,占全市总能耗的为便于统计建筑能耗及开展节能工作,民用建筑应根据使用性质和用能特点的不同进行分类,如图1所示。图1 根据使用性质和用能特点的民用建筑分类北京市现有居民住宅

7、建筑面积22400万m2,在民用建筑中占58.5%。普通公共建筑建筑面积为13800万m2,占民用建筑的36.1%。大型公共建筑约500幢,包括高档写字楼150家,大中型商场33家,三星以上的高级酒店239家以及中央各部委的办公大楼、各大医院医疗门诊大楼、电视台、博物馆、体育馆等几十幢,总建筑面积为2070万m2,占民用建筑总面积的5.4%。北京市民用建筑用能主要包括冬季供热和全年用电两大部分。根据1998)2003年清华大学建筑技术科学系对近千户居民家庭的调查统计和对近50幢大型公共建筑的现场实测,得到了如表2所示的北京市居民住宅及各类公共建筑的供热及用电的能耗指标。表2 民用建筑能耗指标住

8、宅普通公大型公共建筑共建筑用电能耗指标/(kWh/m2)10204060150350折算为一次能耗/(GJ/m2)0.120.240.480.721.684.2供暖能耗指标/(kWh/m2)254020451030折算为一次能耗/(GJ/m2)0.270.430.220.490.110.322003年北京市用于供暖的煤耗为530万t,占全市总煤耗量2620万t的20.2%。用于供暖的天8.7%。北京市建筑业全年用电约16.8亿kWh,占全市总用电量的4%,折合标准煤约62万t,占全市总能耗的1.3%。综上所述,包括建筑材料、建筑建造和建筑使用过程,北京市民用建筑用能已占到全市总能耗的33.2%

9、,达到发达国家的建筑能耗水平。随着国民经济和社会的快速发展,北京市各类房屋,特别是住房及配套服务用房的需求将大幅增长。此外,随着我国加入WTO以及2008年奥运会的日益临近,写字楼、公寓、饭店、会展中心等大型公共建筑也会大幅增加。根据规划部门研究,未来北京市各类建筑面积将达到7亿m2,建成国际一流大都市。北京市将继续调整产业结构,第三产业的比重在目前60%的基础上还要继续增大,工业方面将大力发展低能耗的高科技企业。因此,工业能耗将不断降低,而建筑能耗及其占全社会的比重也将大幅增加,能源供需矛盾也会愈加突出。随着产业结构调整的深入和各类房屋面积的快速增长,建筑耗能将对北京市能源建设和环境保护造成

10、巨大压力,并制约北京市的经济发展。建筑节能已成为北京市当前的一项重要工作。2 北京市民用建筑的用能特点北京地处冬季严寒地区,民用建筑的供热是建筑用能的重要组成之一,此外建筑物内照明、空调、家用电器和办公设备以及各类风机水泵用电是建筑用能中的另一重要组成。民用建筑中,住宅、普通公共建筑和大型公共建筑的用能特点各不相同。2.1 住宅的用能特点按照一次能源折算,住宅用能中60%70%用于供暖,其余30%40%用于照明、家用电器及空调。对全市近1000户居民家庭用电的调查发现,暖通空调HV&AC 2004年第34卷第10期 专题研讨#15#城镇住宅全年耗电量平均约20kWh/m2,其中夏季空调用电平均

11、约为5kWh/m2,占全年家庭总用电量的25%左右。近年来,北京城市化进程加快,郊区农民生活水平日益提高,农村百户拥有空调的数量已超过50台,照此估算,农村住宅全年电耗约为10kWh/m2。北京市住宅供热有城市热网集中供热、燃煤或燃气区域锅炉房供热、各类热泵供热、分户燃气炉供热、电热膜供热等多种方式。从承担的供热面积照明用电占20%40%;电梯、办公和其他设备用电占10%30%。大型公共建筑总面积虽然仅占北京市民用建筑总面积的5%,其电耗却占到了全市民用建筑总用电量的25%,与全市居民生活用电的一半相当。大型公共建筑用电的最大特点是相互之间的差异大。以宾馆为例,扣除入住率的影响,相同星级的酒店

12、之间用电量的差别高达两倍。对北京市几个大型商场的测试同样表明,营业额相近的商场之间上讲,以集中供热和区域锅炉房供热为主。住宅供热能耗为2540W/m2。根据对北京市部分居民住宅和一批燃煤、燃气锅炉房的调查和测试结果,按照建筑节能标准建造的房屋,建筑耗热量为24W/m2,由于末端不可调节导致的供热损失为9W/m2,区域供热的庭院管网热损失为5W/m2,城市集中供热管网热损失2W/m2,末端不可调节造成的热损失和各种管网热损失就占到供热系统总的能源消耗的近50%。2.2 普通公共建筑的用能特点普通公共建筑的供热能耗与住宅基本相同,电耗指标则是普通居民住宅的23倍。按照一次能源折算,普通公共建筑的用

13、能中30%40%用于供暖,其余60%70%用于照明、办公设备及空调。根据对普通办公建筑的用电量调查,普通公共建筑的用电量为4060kWh/m2。由于普通公共建筑白天亮灯现象较为普遍,因此照明用电占到总用电量的50%以上。照此估算,全市1.38亿m2的普通公共建筑,仅照明电耗一项就达到近35亿kWh,是全市农民生活用电的近3倍。2.3 大型公共建筑的用能特点大型公共建筑由于其内部发热量大,冬季供热能耗不大,供暖季平均供热量仅为1030W/m2,冬季供热总能耗为0.10.3GJ,供热能耗低于普通居民住宅。大型公共建筑的能耗主要是全年电耗。大型公共建筑是民用建筑中单位面积耗电量最多的,根据对数十家大

14、型商场、高级写字楼和星级宾馆的现场测试,商场电耗为210370kWh/m2,写字楼和星级酒店电耗为100200kWh/m2。北京市大型公共建筑的全年电耗平均为150kWh/m2,是普通城市住宅单位面积用电量的510倍。大型公共建筑的电耗中空调用电占30%60%;的用电量差别也高达两倍以上。3 北京市建筑节能工作的问题及解决途径3.1 住宅的供热节能近年来北京市住宅建设发展迅速,新增住宅面积数量极大,住宅在民用建筑总面积中占比重最大,因此北京市的建筑节能工作多年来也一直以住宅节能为主。住宅用户即普通居民的节能意识近年来不断增强,在改善生活水平的同时,多数家庭对节电较为重视。市场竞争的加剧也促进了

15、彩电、冰箱、特别是房间空调器厂家开始不断提升产品性能。用户的节电意识和产品性能的提高推动了住宅节电工作。与住宅节电相比,住宅节能中的冬季供热问题要复杂得多。近年来,墙体改革工作取得了较大的成绩,北京市新建的住宅小区多数保温性能良好,满足围护结构的节能要求。针对集中供热由于末端不可调节导致的热损失问题,建设部近日已出台了要求集中供热/分户计量、分户可调0的政策,如切实得以执行,这一问题可得到较好解决。除了墙改和供热计量以外,对供暖问题而言,还应重视两方面的工作。一是对既有的供热管网和集中供暖用户,逐步改造管道保温和末端调节手段,减少热量输送过程中以及末端不均匀导致的热损失。另外,由于包括集中供热

16、热源容量的限制等多种原因,一些新建居民小区不能接入集中供热管网,采用何种供热方式是当前政府、媒体和普通居民都极为关注的一个问题,如何通过技术手段和制定相应的推动机制来降低这部分新建住宅的供热能耗是集中供热应重视的另一方面。3.2 普通公共建筑的照明节电普通公共建筑的节能潜力主要是照明电耗的减少。一方面是促进办公室工作人员的节能意识,培养随手关灯的习惯,另一方面可采用一些技术手#16#专题研讨 暖通空调HV&AC 2004年第34卷第10期 段,比如类似宾馆插牌取电或者投币式的节能开关等。3.3 大型公共建筑节能大型公共建筑节能工作的重点是降低电耗,根据对部分大型公共建筑的节能改造经验,通过加强

17、运行管理,杜绝/跑冒滴漏0的浪费现象,可节能5%10%;通过提高水泵风机等输配设备的运行效率及应用变频调速技术,可节能10%20%;通过改善过渡季节设备运行方式、避免冷热不均、增成后通过详细地模拟计算对建筑本身、能源转换及设备系统、可再生能源这三项与建筑节能密切相关的内容进行评估,通过节能评估后开发商才能获取开工许可证,准予施工建设。另外,对新建和既有的大型公共建筑均给出合理用能配额,政府节能监察部门定期检查其能耗情况,结合气候变化、入住率、设备状况等实际使用条件下的能耗分项计量数据,判断该建筑运行管理是否节能高效,从而罚劣奖优,比如对超出合理用能配额的能源消耗征收高加自动控制系统等措施,还可

18、节能10%20%。大型公共建筑的综合节能潜力为30%50%。大型公共建筑能源消耗大,单幢建筑物的能耗就相当于成百上千户家庭的总能耗,而且节能潜力大,近年来针对宾馆饭店等建筑的节能工作已引起相关部门的重视,目前深入开展此类建筑的节能工作存在的主要障碍一是缺少详细的能耗分项计量手段,二是缺乏有效的节能管理机制。对于大型公共建筑而言,能源消耗情况非常复杂,以空调系统为例,其组成包括制冷机、冷水泵、冷却水泵、冷却塔、空调箱、风机盘管、供暖泵等多个环节,目前北京市的各类大型公共建筑基本上是一块总电表,因此业主、物业公司以及统计部门得到的仅是数万m2的大楼的总电耗一个数据,对开展节能工作需要的各耗能环节的

19、状况往往难以了解,能耗不合理的部分存在的问题被掩盖,同时也无法确切了解各节能措施的效果。近年来国内一些建筑节能改造项目开始按照合同能源管理的模式执行,效果并不是很好,究其原因,一个重要的因素就是合同双方对最终节能量的认可存在差异,如果建筑内各耗能环节不能实现分项计量,则不可能从根本上解决这一问题。大型公共建筑节能属于市场机制失灵的部分,应通过罚款或征税、财政补贴等执法措施来实现。现有的各类节能标准包括即将出台的公共建筑节能设计标准如切实得以执行,可避免在设计方案中采用大面积高透过率的玻璃幕墙、不合理的空调系统、低效率的能源转换系统等/先天不足0的问题。但是大型公共建筑包括从设计、施工、调试到运行管理的全过程,目前尚缺乏监察执法机制检查建造前设计方案是否符合节能标准,设备采购和施