韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本文通過(guò)對我國24個(gè)省市453棟大型辦公建筑基本信息、運行參數以及能耗數據進(jìn)行調研，分別對綜合能耗和電力消耗進(jìn)行了統計分析，在此基礎上分析了建筑固有特點(diǎn)以及運行特點(diǎn)與能耗的相關(guān)性，得出我國大型辦公建筑能耗特點(diǎn)，并對主要能耗影響因素進(jìn)行分析，為既有大型辦公建筑能耗評價(jià)、診斷與優(yōu)化運行工作提供一定的指導。

關(guān)鍵詞:辦公建筑；運行能耗；分項電耗；影響因素

0引言

隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，以及民眾對生活品質(zhì)要求的逐漸提高，我國建筑能耗在社會(huì )整體能耗的占比迅速增長(cháng)。2020年9月22日舉行的聯(lián)合國大會(huì )上，提出中國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現“碳中和"。為響應第十四個(gè)五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議，提出：降低碳排放強度，支持有條件的地方達到碳排放峰值，制定二〇三〇年前碳排放達峰行動(dòng)方案。對于建筑行業(yè)，要實(shí)現“碳中和"這一宏偉目標需要在節能和發(fā)展清潔低碳能源兩方面努力。

2017年，中國建筑運行的總商品能耗為9.63億噸標準煤，約占全國能源消費總量的21%，其中公共建筑能耗2.93億噸標準煤，占建筑能耗總量的30.4%；城鎮居住建筑能耗2.26億噸標準煤，占比23.5%；農村建筑能耗2.43億噸標準煤，占比25.2%；北方采暖能耗2.01億噸標準煤，占比20.9%[1]?？陀^(guān)認識大型公共建筑的能耗特征是開(kāi)展建筑節能工作的基礎，我國各地研究者對一些城市的公共建筑進(jìn)行了大量的能耗調查與節能分析[2-10]。但目前我國基于建筑實(shí)際運行數據大規模調研、分析的研究相對較少。

本文基于全國453棟辦公建筑能耗調研數據，通過(guò)用能現狀、能耗差異及特點(diǎn)分析，客觀(guān)描述了我國大型辦公建筑用能水平及能耗特點(diǎn)，從宏觀(guān)上認識了我國大型辦公建筑的能耗現狀。

1基本概括

本文在全國范圍內調研搜集了453棟2631.5萬(wàn)m2大型辦公建筑相關(guān)數據，樣本分布在全國24個(gè)省，覆蓋嚴寒、寒冷、溫和、夏熱冬冷、夏熱冬暖五個(gè)氣候區，考慮到我國辦公建筑整體分布情況，調研樣本夏熱冬冷、夏熱冬暖及寒冷地區樣本量比較大，嚴寒地區和溫和地區樣本量較少。調研采用問(wèn)卷形式，分為數據初步調研及數據復核兩個(gè)階段。調研內容包括建筑基本信息：建筑所在城市、建筑建成年份、建筑規模、圍護結構、設備信息；用能系統形式：能源類(lèi)型、空調系統類(lèi)型；建筑運行情況：運行時(shí)長(cháng)、建筑功能分區、系統運行邏輯、節能措施；各類(lèi)能源逐月能耗數據。

2大型既有辦公建筑綜合能耗特點(diǎn)分析

2.1綜合能耗特點(diǎn)

大型辦公建筑主要用能系統包括采暖系統、空調系統、照明系統、辦公系統、動(dòng)力系統、綜合服務(wù)系統。對于大型辦公建筑，不同建筑同一系統用能形式不同，如采暖空調系統，除消耗電力之外，還包括燃氣、集中供熱、集中供冷等不同用能形式；同一能源類(lèi)型也可應用于不同建筑系統中，如電力用于采暖空調、照明、辦公等多個(gè)系統。大型辦公建筑能源消耗類(lèi)型及用能系統。

調研的辦公建筑能源類(lèi)型主要包括電力、天然氣、外購熱力三類(lèi)，其中電力是主要的能源類(lèi)型。電力在所有建筑樣本均有使用；有35.98%的樣本有天然氣消耗；10.15%的樣本使用了外購熱力。根據各類(lèi)能耗數據計算建筑等效電，所有建筑年平均總等效電耗為238612.6萬(wàn)kWh，單位面積等效電耗為91.3kWh·m2。

樣本建筑單位面積能耗分布，單位面積能耗處于40~80kWh·m2的建筑數量多，所占比例為49.7%，同時(shí)大多數建筑能耗水平處于80kWh·m2以下，這一能耗水平范圍內的建筑占到總數的66.4%，同時(shí)建筑能耗超過(guò)140kWh·m2的建筑占比6.2%。

2.2建筑固有特點(diǎn)與能耗相關(guān)分析

2.2.1不同地區建筑能耗分析

氣候因素是影響建筑能耗的主要因素之一，比較五個(gè)氣候分區的建筑能耗的整體水平，對樣本建筑統計，可以看出，能耗水平較高的是嚴寒地區，單位平米能耗為110.1kWh·m2，能耗水平低的是溫和地區，單位平米能耗為70.2kWh·m2，夏熱冬冷地區與寒冷地區差異不大。

2.2.2不同年份建筑能耗分析

37.1%的樣本建筑建成年份主要為2011到2015年，占比高，其次是2006到2010年，1990年以前及2016年以后樣本較少。對不同建成年份的建筑總能耗進(jìn)行統計，2006-2010年建成的建筑能耗較高，年平均單位面積能耗在100.9kWh·m2左右。

2.2.3不同圍護結構建筑能耗分析

圍護結構熱工性能是影響建筑能耗的重要因素之一，根據GB50189—2005《公共建筑節能設計標準》顯示，2005年之前的辦公建筑，其建筑填充墻材多為實(shí)心黏土磚、空心黏土磚或者加氣混凝土砌塊等，其熱工性能較差，一般在2.0W/(m2·K)左右；2005年之后建造的建筑，圍護結構的熱工性能上有了較大的提升。圍護結構性能影響著(zhù)建筑暖通空調負荷水平，圍護結構熱工性能越好，建筑暖通空調的能耗越低。調研樣本的外墻主要包括加氣混凝土塊、灰砂磚等5類(lèi)材料，能耗對比結果，從能耗分布來(lái)看，除其他類(lèi)外墻，加氣混凝土砌塊能耗高，灰砂磚建筑能耗分布能耗差異性大，空心黏土磚建筑能耗比較集中，實(shí)心黏土磚類(lèi)型建筑平均能耗低，為73.3kWh·m2。

不同外窗類(lèi)型建筑能耗水平，對于單層玻璃建筑和中空雙/三層玻璃建筑，其能耗水平接近，單層玻璃建筑平均值均為79.0kWh·m2，中空雙/三層玻璃建筑平均值均為80.6kWh·m2，其他外窗類(lèi)型建筑樣本能耗高，能耗均值為100.1kWh·m2。單玻窗建筑平均能耗接近雙玻建筑，分析其原因，主要在于單玻窗樣本建筑能耗低于63.5kWh·m2的占一半，拉低了該類(lèi)建筑能耗平均水平，與該部分建筑服務(wù)質(zhì)量有明顯關(guān)系。雙玻/三玻窗建筑存在部分高能耗樣本建筑，這部分樣本為辦公建筑，服務(wù)水平較高，建筑能耗相對較高。

2.3建筑運行特點(diǎn)與能耗相關(guān)性分析

2.3.1不同功能類(lèi)型建筑能耗分析

樣本建筑按照具體功能可分為一般辦公、金融、IT、媒體、混合及其他功能辦公6類(lèi)，按照金融/IT/媒體、一般辦公、混合功能及其他類(lèi)型進(jìn)行能耗統計。一般辦公、混合及其他功能辦公建筑能耗較低，中位值分別為72.1kWh·m2、67.5kWh·m2；金融/IT/媒體類(lèi)建筑能耗高，中位值75.2kWh·m2，大值231.2kWh·m2，平均值97.5kWh·m2。一般辦公能耗數據相對集中，其它辦公建筑能耗差異明顯，建筑功能是影響建筑能耗水平的主要因素之一。

2.3.2不同運行情況建筑能耗分析

(1)建筑每天運行時(shí)長(cháng)。建筑運行方式是影響建筑功能效果的重要因素之一，工作運行時(shí)長(cháng)是體現建筑不同運行方式的重要指標。樣本建筑由于具體功能、服務(wù)對象的不同，其每日工作時(shí)長(cháng)也存在差異，大多數建筑工作時(shí)長(cháng)為8~10h，占比40.2%，其次為工作時(shí)長(cháng)小于8h，占比32.5%，部分建筑工作時(shí)長(cháng)超過(guò)12h，例如部分大型辦公建筑采用24小時(shí)工作制，該部分建筑數量占比17.2%。不同工作時(shí)長(cháng)建筑單位面積能耗，相同工作時(shí)長(cháng)建筑能耗差異性較大，整體趨勢來(lái)看建筑單位面積能耗隨工作時(shí)長(cháng)增加而增加。

（2）使用率。建筑使用率反映了建筑的整體使用情況。采用使用率可明確的建筑樣本對能耗與使用率相關(guān)性進(jìn)行分析。不同使用率建筑單位面積能耗，隨使用率增加，建筑單位面積能耗逐漸增加。

（3）常駐辦公人數。常駐辦公人數反映了建筑的規模，辦公人數與建筑能耗水平密切相關(guān)。不同辦公人數與建筑單位面積能耗呈現正相關(guān)關(guān)系，隨著(zhù)辦公人數的增加，單位面積能耗逐漸增加。結合樣本建筑特點(diǎn)，辦公人數越多的建筑，建筑規模越大，通常為服務(wù)量大，服務(wù)質(zhì)量高的辦公建筑，其單位面積能耗相對小型辦公建筑較高。

2.3.3不同HVAC系統建筑能耗分析

暖通空調系統為建筑主要系統之一，其系統形式及運行方式，密切影響了建筑整體能耗水平。對于建筑HVAC系統的調研內容主要包括建筑暖通空調形式、系統相關(guān)參數設定和控制方式、系統調試情況和節能措施等，通過(guò)調研不同系統及運行方式下的建筑能耗，分析HVAC系統與建筑能耗的關(guān)系。

根據調研結果，目前我國辦公建筑主要的空調形式主要是定風(fēng)量系統、變風(fēng)量系統、風(fēng)機盤(pán)管+新風(fēng)系統、多聯(lián)機系統、分體空調等，其中風(fēng)盤(pán)+新風(fēng)系統占比高，達到32.9%，其次是分體空調和多聯(lián)機系統，分別占21.6%、19.6%。

不同空調形式的樣本建筑能耗為：定風(fēng)量系統平均能耗水平為84.7kWh·m2，中位值能耗為71.1kWh·m2，高能耗為178.7kWh·m2，變風(fēng)量系統平均能耗水平為93.6kWh·m2，中位值能耗為76.0kWh·m2，高于定風(fēng)量系統，其高能耗為154.7kWh·m2。風(fēng)機盤(pán)管+新風(fēng)形式系統建筑平均能耗為86.0kWh·m2，分體空調建筑平均能耗為81.6kWh·m2，多聯(lián)機系統建筑平均能耗為95.2kWh·m2，多聯(lián)機系統建筑整體能耗水平高。

3建筑耗電量分析

3.1總電耗分析

在大型辦公類(lèi)建筑中，電力是主要的能源形式，大型辦公建筑電力消耗比較集中，主要分布在15kWh·m2~152kWh·m2，平均值為74.87kWh·m2。部分辦公建筑因其自身特殊性，電耗明顯高于其他建筑，可達均值的7倍以上。

3.2分項電耗分析

通過(guò)對各分項電耗數據統計分析，暖通空調系統能耗比重高，占總電耗的41.9%，其次是照明電耗，占總電耗26.4%，然后是動(dòng)力系統能耗，占總電耗的18.3%，特殊電耗占比13.4%。

對于采暖空調電耗來(lái)講，不同機構消耗占比差異明顯，樣本建筑空調能耗主要占比28%~55%，個(gè)別樣本采暖空調電耗比例高達81%，該差異主要與建筑空調采暖系統形式及運行方式有關(guān)；照明系統電耗比例主要為12%到38%，造成該差異的原因主要為照明設備的節能性以及運行策略的合理性；動(dòng)力系統電耗、特殊電耗比例的差異相對較小，該部分耗電設備種類(lèi)較為固定，且本身能耗占比較小?？梢钥闯?，空調采暖系統以及照明系統為大型辦公建筑主要能耗組成部分，是節能的主要工作。

4Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

（1）概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。用戶(hù)僅需購買(mǎi)安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數據服務(wù)。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

（2）應用場(chǎng)所

本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

（3）平臺結構

（4）平臺功能

◆電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設備運行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數，并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控

配電圖

◆能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現從能源數據采集、過(guò)程監控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機結合起來(lái)，運用數據處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

◆預付費管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶(hù)及權限分配，查看系統日志等功能；

2）系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置；

3）用戶(hù)管理：對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作；

4）售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；

5）售水管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)等操作；

6）報表中心：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢(xún)，本系統所有的報表及記錄查詢(xún)，都支持excel格式導出。

預付費看板

◆充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。

充電樁看板

◆智能照明

智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測，也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

監控頁(yè)面

◆安全用電

安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線(xiàn)溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實(shí)現及時(shí)的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然"的目的。

◆智慧消防

通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。原先針對“九小場(chǎng)所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"、用電管理“精細化"的實(shí)際需求。

（5）系統硬件配置

5結語(yǔ)

大型辦公建筑是公共建筑的主要建筑類(lèi)型之一，分析大型辦公建筑能耗特點(diǎn)及其影響因素是深入了解我國公共建筑能耗情況的重要手段。本文通過(guò)全國453棟綜合大型辦公建筑能耗及影響因素統計分析，得出我國大型辦公建筑能耗現狀及能耗特點(diǎn)。

我國大型辦公建筑年均單位面積能耗（等效電）為91.3kWh·m2，66.4%樣本建筑能耗水平低于

80kWh·m2，代表大多數大型辦公建筑能耗水平，部分高能耗建筑年均單位面積能耗超過(guò)140kWh·m2，占總樣本數量的6.2%。

我國大型辦公建筑電力消耗主要分布在15~152kWh·m2，平均值為74.87kWh·m2。對于辦公建筑分項電耗，采暖空調耗電量明顯高于照明插座耗電量，高于動(dòng)力系統，特殊電耗占比低，采暖空調節能潛力高。

辦公建筑能耗除受?chē)o結構、氣候區等因素影響外，不同地區經(jīng)濟因素、建筑運行狀態(tài)、服務(wù)功能等對建筑能耗影響也很明顯。由于辦公建筑用能系統較復雜、運行工況差異明顯、能耗影響因素眾多，再加上在設計、施工、使用及運行維護等環(huán)節的粗放式管理因素的不利影響，使得大型辦公建筑的節能工作成為了一個(gè)系統的復雜工程，需針對具體建筑的使用特點(diǎn)，科學(xué)地進(jìn)行能耗分析與節能診斷，合理選擇低成本的節能改造方案，有效降低節能改造的風(fēng)險、提高大型辦公建筑節能改造升清潔能源的使用比例。明確將各類(lèi)工業(yè)和民用綠色建筑、超低能耗建筑、建筑可再生能源應用、裝配式建筑、既有建筑節能綠色改造、綠色照明改造、綠色園區建設與改造等列為綠色債券支持項目，本市適時(shí)開(kāi)展綠色建筑“碳中和債"、節能改造金融配套資金引導，做好政策設計和規劃，引導金融資源向綠色發(fā)展領(lǐng)域傾斜，為建筑業(yè)主、節能改造公司提供綠色金融支持。從而實(shí)現建筑行業(yè)的綠色轉型和綠色發(fā)展。

四是強化監管體系。建立基于全市建筑全生命周期碳排放數據、可再生能源應用數據、碳匯量的監測與動(dòng)態(tài)管理，加快推進(jìn)建設項目設計、施工、驗收監管，強化工程現場(chǎng)的執法監督檢查以及各類(lèi)標識（綠建級、能效標識等）評價(jià)，保證綠色/低碳建筑技術(shù)在建筑全生命周期的實(shí)施效果。加強上海公共建筑能耗對標與公示管理。在已出臺的9類(lèi)建筑合理用能指南的基礎上，適時(shí)推動(dòng)建筑運行階段能耗強制對標制度的建設，制定更加細化的能耗公示相關(guān)管理辦法，逐步分類(lèi)推動(dòng)各類(lèi)型建筑能耗排行榜單的落實(shí)，并在此基礎上，推動(dòng)建筑綠色低碳各項考核機制。推動(dòng)區區、新城、各類(lèi)型樓宇之間的降碳比對和排名。

五是創(chuàng )新發(fā)展體系。推動(dòng)研究攻關(guān)低碳建筑、低碳社區、零碳社區建筑技術(shù)及產(chǎn)品，推動(dòng)超低能耗建筑規?；こ虘?。在五個(gè)新城中選取規模適宜、功能復合的片區作為綠色低碳試點(diǎn)區，探索建立適合建筑領(lǐng)域的碳排放權交易機制。目前建筑領(lǐng)域主體多元、單個(gè)建筑碳減排量小的現狀，探索行政、園區或行業(yè)，如行政區、五大新城、高校等的建筑碳排放交易機制。

以節能減碳目標為導向，以監管平臺為抓手，貫徹“共建互聯(lián)共享"，引導社會(huì )各界等共同參與和管理，履行降碳節能監管責任，助力上海早日實(shí)現碳達峰碳中和目標。

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作者簡(jiǎn)介：

韓歡慶，安科瑞電氣股份有限公司