（2）上海公共建筑空调能耗现况
《上海公共建筑能耗现状及节能潜力分析》文中对9幢办公楼和商办楼全年空调能耗的调查结果：平均能耗为1.8GJ/m2·a（析算年一次能耗）。比日本办公楼节能标准1.256GJ/m2·a大，说明节能潜力较大。
2．供热空调系统的节能对全年能耗的影响
（1）供热空调的节能系统（见表12）
表12 供热空调的节能系统
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项目 |
节能系统 |
机器 |
项目 |
节能系统 |
机器 |
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1 |
可变流量方式 ·VAV方式 ·VWV方式 ·台数控制 |
·VAV机组 ·风机转速控制 ·水泵转速控制 |
2 3 4 |
高效率控制系统 辐射采暖空调 蓄能系统 |
·计算机控制 ·低温地板辐射采明 ·立式蓄热槽 ·潜热蓄热 |
（2）节能措施对供热空调能耗的影响
① 节能对象办公楼建筑（见表13、表14）
表13 建筑面积2万m2的办公楼
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项目 |
内容 |
指标 |
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建筑面积 空调面积 设计人数 实际人数 冷源 热源 合同电力 空调风量 新风量 |
20000 m2 12000 m2 2000人 1000人 2100kw 1600kw 800kw 200000 m3/h 40000 m3/h |
60（55~75%） 1人/6空调m2 50（40~60）人/千m2（建筑面积） 105（70~140 w/m2） 80（55~120）w/m2 40（30~40）w/m2 10（10~20）m3/m2·h 2（2~4）m3/m2·h |
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热源动力 空调泵 空调机 送排风机 卫生泵 电梯 照明、万能插座 其它 合计 |
260kw 80kw 150kw 80kw 50kw 60kw 500kw 20kw 1200kw |
13（4~15）w/m2 4（2~8）w/m2 7.5（4~10）w/m2 4（3~9）w/m2 2.5（2~6）w/m2 3（2~7）w/m2 25（20~35）w/m2 60（50~100）w/m2 |
表14 不同用途能耗及比例
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项目 |
燃气量 |
1次能GJ/a |
1次能合计 |
比例% | ||
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直燃机（含补机） |
170千m3/a |
7829 |
7829 |
21 | ||
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项目 |
设备容量 kw |
最大负荷 kw |
Mwh/a |
1次能GJ/a |
热源 |
比例% |
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冷热机组（含补机） 空调用泵 空调机 送排风机 卫生泵等 电梯 照明、万能插座 其它 合计 |
260 80 150 80 50 60 500 20 1200 |
180 50 100 40 20 40 350 20 800 |
360 200 330 200 100 160 1400 150 2900 |
3692 2051 3384 2051 1026 1641 14358 1538 29742 |
3692 热输送 5436 动力 4718 14358 1538 37572 |
10 14 13 38 4 100 |
合同电力800kw 单位面积能耗1879MJ/ m2·a
② 节能措施（共8项）（见表15）
表15 节能项目及节能率
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节能项目 |
减少用气量（千m3/a） |
减少用电量（MW/a） |
节能率（换算为一次能） |
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变更空调设定温度 缩短空调时间 减少新风量 减少空调机风量 白天、休息日熄灯 节约照明用电 夜间自动售货机关灯 小计 换算为一次能 |
17 8.5 14.3 39.8 1833.GJ/a |
36 46 64.3 72 39 50 48 355.3 3644GJ/a |
3.0 2.3 3.5 2.0 1.1 1.4 1.3 14.6% |
·变更空调设定温度：当将夏季空调室内设定温度提高1℃，冬季采暖设定温度下降1℃时，能减少冷（热）源能耗10%，即减少夏季空调燃气量170千m3/a ×0.1=17千m3/a；减少空调、采暖用电量360MWh/a×0.1=36MWh/a。
·缩短空调时间1h：当将50%空调系统在开业、停业时缩短运行1小时，即（1h/10h=0.1→10%）时，减少供热空调用气量为前项的1/2，即8.5千m3/a；减少供热空调用电量（360+200+360）MWh/a×0.5×0.1=46MWh/a。
·减少新风量：当减少新风量一半时，即25000 m3/h时，减少的能耗（夏、冬季）为25000m3/h×1.2kg/m3× 29.3KJ/kg×1500h/a=1320GJ/a。若燃气、电各为一半时，减少供热空调用气量（315Gcal/a×0.5）/11000kcal/m3=14.3千m3/a；减少供热空调用电量（315×0.5）/2450kcal/kwh=64.3MWh/a。
·降低空调机送风量：当转速减少20%时能减少电耗40%，即360MWh/a×0.5×0.4=72MWh/a。
·白天熄灯1小时：当照明器具的一半白天熄灯1小时时，减少耗电量为300kw×0.5×1h/d×260d/a=39MWh/a。
·减少照明用电：通过降低照度减少照明负荷削减的耗电量为，1000MWh/a×0.05=50MWh/a。
·自动售货机照明关，夜间关：自动售货机照明关削减的耗电量为10台×0.1kw×8000h/a=8MWh/a；自动售货机夜间关削减的耗电量为10台×1kw×4000h/a=40MWh/a。
从以上分析可知，节能系统不仅降低了供热空调系统的运行能耗，而且还减少了供热空调系统的装机容量。在计算分布式能源系统的运行能耗时，应充分考虑节能措施的效果。
四、公共建筑电力负荷是设计分布式能源的重要参数
1．我国公共建筑耗电的现况（见表16、表17）
表16 北京部分宾馆电耗的构成（%）
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亮马河大厦 |
新世纪饭店 |
天桥饭店 |
宝辰饭店 |
香山饭店 | |
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空调系统 照明系统 锅炉 电梯 给排水 办公设备 |
55 17 2 9 9 8 |
44 20 2 9 17 8 |
50 17 4 13 12 4 |
40 22 16 16 6 |
50 6 5 14 16 9 |
注：摘自《商业建筑空调节能改造技术指南》
表17 办公楼电耗的构成（%）
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总用电量100 |
照明33.3 |
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冷暖空调41.4 |
制冷机14.2 空调动力27.2 | |
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其它动力（电梯、电脑、冷排水） |
25.3 |
注：摘自《商业建筑空调节能改造技术指南》
2．照明、办公设备电负荷有增长的趋势
当前我国办公室的照度标准为100~2001x，电力负荷约为12~25w/m2，随着办公楼照度水平的提高，照明标准将增长至400lx，照明电负荷和照明用电量将有增长的趋势。
当前我国办公楼的智能化水平较低，办公用电设备少，照明和插座容量的电气负荷约为14w/m2，占办公楼总电气负荷40w/m2的35%。日本照明和插座电气负荷约为30 w/m2。
3．建筑规模不同、空调冷（热）源方式不同对公共建筑的电力负荷有较大的影响（见表18）。
从表18可知，空调冷（热）源方式不同，对电负荷及用电量有很大影响。
燃气空调冷（热）源电负荷为4~15w/m2，电驱动制冷机为8~37w/m2，分散式为23~36w/m2。燃气空调用电量为103~106kwh/m2，电驱动制冷机动为152~242kwh/m2，分散式为73~195kwh/m2。
表18 办公大楼的设计参考数据
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冷（热）源方式 |
A：直燃机（含GHP） |
B：+电驱动制冷机 |
C：分散式 | |||||||||||
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建筑面积m2 |
2万~5万 |
~2万 |
大于 5万 |
2万~5万 |
2万~5万 |
~2万 | ||||||||
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建筑名称 |
A1 |
A2 |
A3 |
A4 |
A5 |
B1 |
B2 |
B3 |
B4 |
C1 |
C2 |
C3 |
C4 | |
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职工人数 人/千m2 |
74 |
50 |
64 |
40 |
43 |
48 |
35 |
53 |
47 |
- |
32 |
45 |
40 | |
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冷 (热) 负 荷 |
冷负荷w/m2 热负荷w/m2 合同电力w/m2 空调风量m3/m2h 新风量m3/m2h |
137 136 33 11 3 |
119 123 40 11 3 |
102 77 44 19 3 |
116 116 44 11 3 |
110 101 41 12 4 |
117 77 56 20 3 |
124 90 53 14 5 |
59 54 44 10 2 |
127 125 60 28 5 |
95 78 65 14 3 |
141 128 70 36 3 |
87 81 63 11 2 |
113 125 35 23 5 |
|
电力负荷 |
热源w/m2 输送w/m2 动力w/m2 照明、插座w/m2 小计 |
4 11 12 25 52 |
11 7 9 24 51 |
12 13 10 30 65 |
15 8 14 23 60 |
9 10 6 24 49 |
16 17 13 62 108 |
8 11 17 21 57 |
11 12 11 25 59 |
37 16 6 36 95 |
24 8 26 27 88 |
36 7 13 54 110 |
23 7 11 24 65 |
24 6 7 18 55 |
|
用能量比例 |
用能量MJ/m2 用电量kwh/m2 热源% 输送% 动力% 照明、插座% 其它% |
1450 112 33 15 12 30 10 |
1360 118 38 10 14 35 3 |
1490 126 28 19 6 43 4 |
1470 126 36 10 16 33 5 |
1230 103 31 15 8 42 4 |
1860 171 24 16 10 46 4 |
2210 186 29 14 23 32 2 |
1570 152 23 21 13 39 4 |
2300 242 27 18 6 45 4 |
1860 195 21 10 24 38 7 |
1750 186 29 8 11 48 4 |
1590 164 26 12 13 45 4 |
900 73 49 9 30 30 3 |
4．公共建筑电力负荷的特点如下：
① 用电量夏季大、冬季少；平日多，星期六、星期日少。
② 当使用吸收式制冷机时，夏季用电量不增加，但输送系统仍需用电。
③ 照明、办公用电有逐年增长趋势，但全年负荷比较稳定。
5．电力负荷取值是确定发电机装机容量的主要依据
发电机装机容量的取值是一项优化设计的问题，主要依据是系统的经济性和节能性最佳。从已实施的分布式能源系统工程可知，发电机装机容量约为公共建筑电力峰值负荷的60%时，经济性较好。
五、分布式能源系统运行方式的优化
运行是保证分布式能源系统经济效益高，热回收量多的重要手段，也是保证分布式能源系统与建筑达到最佳融合的重要手段。
燃气内燃机（GE）发电和燃气轮机（GT）发电，一般与公用电网联网运行。
1．GE发电时由下列设备组成，供给冷（热）水、生活热水和工艺用蒸汽。
① GE：驱动发电机发电 ② 排热回收装置：以热水形式回收内燃机排热后供给热水 ③利用排热的吸收式制冷机：用内燃机排热作为驱动热源，供给冷水 ④直然机：用天然气作为驱动热源，供给冷水或热水 ⑤ 蒸汽锅炉：供给工艺用蒸汽。
运行方式如下：① 当用电量＞发电能力时，GE在全负荷条件下运行，多余排热排向大气。② 当用电量＜发电能力时，为了使大电网购买电力不要超过合同电力，必须采用台数控制，并使GE满负荷运行。③ 当用电量＜合同电力时，原则是尽量提高发电机的运行率。
2．GT发电时，将从与透平连接的排气锅炉中发生的蒸汽供给工艺、双效用吸收式制冷机、采暖用汽-水换热器等。运行方式与GE相同。
3．优化运行方式
一般可采用下列三种运行方式：① 满足电力负荷的运行方式（电主热从）。② 满足热负荷的运行方式（热主电从）。③ 发电机出力接近100%的运行方式（符合与公用大电网并联，并不逆送电的原则）。当电力负荷达到80%时，采用台数控制的运行方式。当夜间电力负荷大量减少时，采用停止发电机的运行方式。从已实施工程项目的运行可知，运行方式③比较合理。
六、复合能源系统
对公共建筑用户来说，提高供热空调系统的可靠性、舒适性，降低系统的运行费是首要的追求目标。复合能源系统是实现上述目标的可行方案。
复合能源系统指的是以电力和燃气、电力和燃油、电力和蒸汽驱动冷热源机组的方式。机组的组合方式有：离心式+直燃机+蓄冷装置，螺杆式（离心式）+蓄冷装置+蒸汽双效吸收式+燃气锅炉、分布能源系统+离心式（螺杆式）+蓄冷装置等。
复合能源系统是一种发展趋势。该系统既能保证系统安全运行，又能缓解电力供应的昼夜峰谷差和燃气供应的季节峰谷差，因此能最大限度地利用昼夜电价差和冬夏燃气价差，从而能降低运行费用。
参考文献：
[1] 同济大学 龙惟定等《上海公共建筑能耗现状及节能潜力分析》 建筑节能 1998.N0.2
[2] 日本 古泽岑生《从节能诊断看大楼的节能》 冷冻 2001.4