公共建筑能效提升效果预测与实践

　　0、引言

　　公共建筑体量大、系统复杂、能耗密度高，2011年我国公共建筑面积达到79.7亿m2,单位建筑面积等效电耗75.7 kWh/（m2.a）[1],其中，单幢建筑面积超过2万平方米以上且采用中央空调系统的公共建筑称之为“大型公共建筑”,是公共建筑中的耗能大户，是建筑节能的重点对象。目前我国有5亿m2左右的大型公共建筑，其耗电量为70-300 kwh/（m2·a），为住宅的10-20倍，消耗民用建筑总用电量的30%[2].上海地区现有公共建筑面积约为2.69亿m2,公共建筑能耗约占建筑总能耗（居住建筑、公共建筑、农村建筑及施工能耗之和）的47.8%,如图1所示，公共建筑能耗水平的控制势在必行。

　　本文基于上海市能耗统计数据，分析公共建筑用能现状并计算用能需求，同时预测干预情景下的公共建筑能耗和节能效益。

　　1、上海地区公共建筑用能现状和需求预测

　　根据统计结果得到，上海地区公共建筑面积及总电耗如图2所示。由图中可看出，自2003年以来，上海地区公共建筑面积逐年增长，平均增长率为9.7%.公共建筑总用电量逐年上升，平均增长率为9.2%,总能耗（电、汽油、柴油、天然气等）近5年的平均增长速率为5.0%.本市公共建筑电耗、总能耗不断提高的主要原因是公共建筑面积逐年增长。依据目前增长趋势，考虑到建筑面积的刚性增长，生活水平的提高，公共建筑服务量的增大，2020年本市公共建筑总面积将达到45677万m2,总能耗达到1516万tce.

　　实际情况下，虽然上海城市发展和人口、空间规模都在持续快速扩张，但基于土地等的资源、环境约束，仍将2020年规划建设用地规模3226平方公里作为“终极规模”予以锁定，在未来几年内各类建设用地的增长幅度将会逐年递减。官方数据显示，2013年底，上海建设用地3070平方公里，只剩下156平方公里的增量空间，因此，“十三五”期间平均每年新增建设用地控制在20多平方公里内。依据《2015年下达区县国有建设用地供应计划表》可看出，公共建筑新增用地面积约占新增建设用地的17-21%,由此得到2014-2020年间，上海地区公共建筑用地面积增量约为30平方公里，考虑到公共建筑的平均容积率[3],预计截至2020年，公共建筑建筑面积增量约为12480万m2（未考虑将工业用地存量调整为建筑用地），十三五期间，平均每年新增公共建筑面积约1600m2.

　　2、公共建筑能效提升后的节能预测

　　公共建筑单位面积能耗、电耗如图3所示。由图中可看出，2010年以来，上海地区公共建筑单位面积能耗、电耗逐年下降。

　　主要原因有：（1）“十二五”期间，上海地区组织开展公共建筑节能改造重点城市示范项目，大力推广公共建筑节能改造，示范项目总面积达到400万m2,改造后单位建筑面积能耗下降20%（含）以上，改造示范项目依据不同改造标准可获得相应的财政补贴。（2）合理用能指南的颁布，规定了大型商业建筑、星级饭店建筑、市级机关办公建筑等6类公共建筑能耗合理值，以及部分类型公共建筑的能耗先进值，使节能责任主体自觉对标，主动采取节能措施，合理用能，有效推动上海公共建筑节能降耗。按照当前的发展趋势预测，在未来五年里，公共建筑单位面积能耗、电耗仍将以一定速率下降。

　　假定2020年，上海地区公共建筑平均能耗降低20%,节能效果如表1所示。由计算值可看出，能效提升20%情形下，2020年公共建筑总能耗将比常态发展情景模式节能约100万tce.

　　3、上海地区公共建筑能效提升路径

　　3.1 调整公共建筑能耗基准线

　　为达到建筑能效提升目标，需要采用约束和激励政策相结合的方式。首先，需要进一步发挥公共建筑合理用能指南的引导作用。随着社会节能意识的普遍提高，节能管理水平的提升，节能改造力度的加大，公共建筑能耗降低明显，某些类型建筑合理用能指南中的合理值和先进值与当前建筑实际能耗水平有一定的不适应性。

　　以本市星级饭店为例，《星级饭店合理用能指南》（下文简称《指南》）在制定过程中，能耗合理值、先进值采用四分位法来确定，即25%的建筑能耗水平高于能耗合理值，25%的建筑能耗水平低于能耗先进值。2014年上海建科院对本市20家三星及以上星级酒店能耗进行对标，结果表明19家酒店能达到能耗合理值，10家酒店达到《指南》能耗先进值水平，如图4所示，当前的合理值和先进值对酒店降低能耗的引导作用减弱。因此，能耗基准线或合理值应基于公共建筑用能现状，选取大量样本数据，结合节能总量控制目标，进行统计学分析得到。并在能耗基准线的基础上，对公共建筑实行一系列的约束政策，如能耗公示、超定额加价等，激励政策如节能量补贴等。

　　3.2 大力实施节能改造

　　根据不同类型的建筑能耗特征选取适宜的节能改造技术，提升建筑能效。公共建筑能耗主要由空调、照明、办公电器设备、电梯等公共服务设备、以及特定功能设备等分项构成[4].在既有公共建筑中，通过强化节能管理，从空调系统、电梯系统、热水系统、照明系统、围护结构、楼宇自控系统等多方面开展节能改造，有效降低单位面积能耗水平。已有文献指出，不同的节能改造技术在实际工程经验中对建筑能耗的贡献如下：照明系统改造全年建筑能耗下降4%-15%,输配系统改造全年建筑能耗下降2%-8%,利用风冷热泵替代传统燃油或燃气锅炉（原有锅炉作为备用）全年建筑能耗下降3%-11%,冷机清洗提升冷机换热器换热效率，全年建筑能耗下降0.4%-0.8%,各项围护结构改造建筑累计负荷下降2%-8%[1].选取适宜的节能改造技术2-3项，可以得到既有公共建筑节能改造技术单位面积能耗下降约15%-20%.

　　4、小结

　　“十三五”期间，本市需要通过制定实施激励和约束政策，编制修订相关能耗标准规范，提高建筑节能管理水平，加大节能改造力度，以达到2020年上海地区既有公共建筑能效提升20%,最终达到本市建筑在满足较高功能需求，保证良好的室内舒适度和健康环境情况下，建筑能源消耗负荷和二氧化碳等有害物质的排放降低，对环境的影响降至较小，同时也为上海地区建筑能耗峰值的实现提供有力保障。

　　参考文献

　　[1]孟根荣。 上海地区公共建筑典型节能改造技术应用效果及经济性分析。绿色建筑。2014.5:69-71

　　[2]徐强，庄智，朱伟峰等。 上海市大型公共建筑能耗统计分析。第七届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集。2011

　　[3]平永泉，任朝钧，张舰。 关于北京市公共建筑建设用地建筑容积率的调查。北京规划建设。1997.6

　　[4]魏庆芃，王鑫，肖贺等。 中国公共建筑能耗现状和特点。建设科技。2012.38-43