夏热冬冷地区大型公共建筑能耗现状及改进分析
贾磊，王
磊，张秀平，戴
琳
（合肥通用机械研究院，安徽
合肥230088）
摘要：以合肥市和重庆市为例，分析能耗的主要来源，发现空调系统共建筑的全年能耗中空调、
照明系统构成了其两大能耗主和照明系统是大型公共建筑最主要的耗能部分；总结夏热冬冷地区大体，空调用电占43%，照明用电约在34%，而其他设备等耗电占型公共建筑用能普遍存在的问题，并提出了相应的改进措施。23%。而空调系统内各部分能耗以冷热水机组所占的比例最关键词：夏热冬冷地区；大型公共建筑；能耗；节能大，达54%左右，除此之外，末端设备全年耗电比例达25%，水中图分类号：
TU201.5文献标识码：A
输送系统的能耗比例也相当大，达18%。
文章编号：1007-7359(2010)04-0035-03
再以重庆市商场类建筑为例，全市商场建筑面积约为1概述
272.86×104m2，而其能耗密度又非常之大，因此其耗电量是十分巨大的。统计结果如图2所示，商场能耗主要由空调系统、照明系统及动力系统三大部分构成，其中空调系统和照明系统占根据《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）对我国建筑气较大的比重。
候的区划，地处我国中部的长江流域及其周围广大地区，属“夏热冬冷”地区。又由于其处于我国北方寒冷地区与南方炎热地照明22%
区之间，通常也俗称“夏热冬冷地区”。
夏热冬冷地区气候的显著特点是夏季闷热，冬季湿冷，昼夜温差小，年降水量大，日照偏小。该地区最热月的平均温度为冷源设备46%
25℃~30℃，而且以28℃~30℃居多。多数地方高于35℃的酷热电梯8%天气长达半个月至1个月。该地区涉及16个省、自治区、直辖市，是我国人口最密集，经济、文化较为发达的地区，政治、经济风机盘管2%
地位极为重要。
新风机2%
在该区域所在省市，存在大量大型公共建筑。大型公共建空调机8%
筑是指建筑面积在20000m2以上，采用空调的公用和商用建筑。目前我国此类建筑仅占城镇总建筑面积的5%~6%，但其冷却水泵7%
冷冻水泵5%
用电量为100kWh/（m2·a）~300kWh/（m2·a），为住宅建筑用电量图1
重庆市商场建筑各用能设备总安装功率比例
的10倍以上
（不包括供暖）。因此大型公共建筑的节能是我国当前节能工作的重点。
3用能存在的问题
2夏热冬冷地区大型公共建筑用能状况
大型公共建筑单位面积能耗偏大，主要是三个因素造成
的：①建筑结构的因素，主要是建筑围护结构等未能考虑节能表1是夏热冬冷地区部分城市大型公共建筑的用能统计
要求；②建筑内部运行设备的因素，主要是设备配置不合理及情况，从表中可以看出，商场类建筑能耗最高，均在200运行管理不善等方面原因；③人的因素，主要是缺乏节能意识。kWh/m·2
a以上，办公类建筑能耗最低，除上海外，大多数仅为
3.1建筑结构导致高能耗
商场类能耗的1/3左右。
大面积玻璃幕墙的使用是造成大型公共建筑高能耗的主
夏热冬冷地区四城市大型公共建筑的建筑平均能耗统计表1
要原因之一。在夏季，强烈的太阳辐射会透过玻璃进入室内，使建筑类型重庆武汉上海合肥室内温度迅速上升，而夜间室内的热量又很难散发出去，增加宾馆饭店167.8266191139了空调负荷。并且，很多采用玻璃幕墙的公共建筑在外立面都大型商场354.6267225306.5没有相应的遮阳措施，进一步恶化了室内热环境。
办公98.610214185.0另外，公共建筑一般体积都比较大，与外界直接接触的表面积也很大，因此通过外围护结构的传热损失就很大。而目前医院
108.9
210
212
98.2
许多既有大型公共建筑在设计建造的时候都还未执行节能标（单位：kWh/m2·a）
准，其围护结构的保温隔热性能都相对很低。由于各种公共建
大型公共建筑的用能，包括照明、办公设备、电梯、空调、供热等多个系统，夏季由于集中空调系统的使用，用电量要明显基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重大项目（编号：2006BAJ03A06）
高于其他季节。
收稿日期：
2010-06-04作者简介：贾磊（1978-），男，河南人，高级工程师，主要从事制冷空以合肥市的大型公共建筑的能耗为例，整个合肥市大型公
调、
建筑节能领域科研开发工作。建筑节能与应用
安徽建筑
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筑的用途和使用特点的不同，一般对围护结构的节能改造重视不够，在这方面的实践很少，因此其热工性能日益衰减。3.2设备选型及运行原因导致高能耗
从统计数据来看，建筑内空调系统的能耗占了相当大的比例，但空调系统还存在着一些突出的问题。空调系统的能耗主水系统、风系统的能耗构成，其中冷热源系统要由冷热源系统、
在调查中发现冷热水机组配备容量普遍偏能耗占有较大比例。
大，大部分时间在部分负荷下低效率运行，造成了很大的投资和能源浪费。主机余量过大造成了其他输送动力的容量也过大，冷却、冷冻水泵均没有得到合理的匹配，整个管路特性远离最佳工作点，以至于总体能耗过大。
空调系统的控制管理水平较低也是造成空调系统高能耗的原因之一。系统在实际运行中没有根据人员的变化和实际负荷进行必要的调整，致使供冷量、供水量和送风量都大于实际的需求。即使进行调节，也具有随意性和滞后性，由此造成大量的能量浪费。
既有大型公共建筑中的电梯和照明系统也是主要的用能部分。电梯和照明系统的使用受季节变化的影响很小，基本是全年运行的，因此全年的能耗很高。电梯的使用带有一定的随机性，若没有合理的控制程序和变频措施，耗电量很大。而照明系统在不同区域有不同的使用规律，若采用统一的开关方式甚至24h的“长明灯”都是极大的浪费。宾馆饭店、大型商场室外的亮化照明灯也是照明系统高能耗的一个原因。
另外，有些大型公共建筑中装有电热水炉，这部分的能耗往往会被建筑物业管理者所忽视，而实际上这些设备的能耗非常大。因为一般的电热水炉都要保证工作时间内随时供应热水，所以热水炉里都有储水箱，并维持一定的水温，而实际的用水需求却是不定时的，这就造成了能源的极大浪费。3.3人为因素导致高能耗
以空调系统为例，在很多的办公共建筑筑内，不合理的建筑通风及温度设定导致空调冷量过高。如较为常见的开窗通风，导致室内外空气流通过快，造成室内得热过多而形成的空调冷负荷，有时可达总的冷负荷的50%以上，浪费大量能量。还有在很多的办公共建筑筑内，工作人员喜欢夏季将空调温度设在较低的水平，如通常设在23℃，甚至有些地方设在18℃，远远低于夏季提倡的26℃，这也造成了许多不必要的能源消耗，而且也不符合人体的舒适度要求。
在商场及办公共建筑筑内，不论天气好坏，不论是人多区域还是无人区，灯具几乎是全天候开启，照明用电明显存在浪费现象。如果工作人员增强节能意识，对此进行节能管理，每年亦可节约用电。
幕墙还有窗的开启方式应该是透明维护结构部分。通过对窗、改近，并且合理选用遮阳技术来达到节能目标。4.2空调系统节能
从设计角度，全年动态设计要求主机的容量配置及容量调节方式需要与用户侧负荷需求相适应，输配系统动力调节能与主机负荷变化相适应。通过在管道上安装测试仪表，根据系统通过DDC控正常运行要求达到的数据，对运行参数进行监测。制实现部分负荷下的设备及系统的高效运行，采用控制手段实时控制确保不同工况转换条件的实现。
对于大型公共建筑的冷热水系统，采用变水量系统或大温差空调水系统可节约水泵运行能耗，由于流量的变化于功率的变化比成三次方关系，因此对于空调系统，增大送回水温差，减小水流量就能保证水系统设备的能耗明显降低。同时采用变流量技术，改善水泵运行工况，使其保持在最高效率点运行，以达到节能的目的。
对全空气系统，可以改定风量为变风量系统，还可以利用热交换器回收排风中的能量，减小新风负荷。如果在系统中设置新排风热交换器，则最多可节约处理新风耗能量的70%~80%。合理控制送风温差，避免冷热抵消，减少空气输配过程中的冷热损失。
定期对送风管道及空气处理设备进行清洗，减少输送能耗。对全天和全年运行空调的建筑,还应加强夜间冷空气和过渡季节新风的利用，开发气候资源优势。4.3照明系统节能
照明系统能耗主要受照明设备功率及设备使用时间影响，因此其节能途径主要有两个方面：一是节能灯具的使用，在满足照度的前提条件下采用高效节能型照明产品，不仅能降低照明系统的能耗，而且也能减少空调系统的能耗；二是照明系统控制方式的自动化、智能化，采取合理的自控方式能大大降低照明系统的能耗，同时又不会对室内光环境需求产生不良影响。4.4运行管理节能
对大型公共建筑的节能运行管理应从制度和技术方面双管齐下。制度方面，在对建筑能耗进行分项计量的基础上，对空调系统、照明系统等用能状况进行审计以确定整体节能潜力的大小，同时确定管理节能的潜力大小，进而采用定额管理、合同管理、目标管理等措施，对运行管理者进行约束和激励，达到管理节能的目的；技术方面，节能技术的运用才是具体管理措施实施的工具，因此，还应对运行管理人员、运行操作人员进行专业节能培训，使之掌握正确的节能理念和有效的节能技术。
建
筑节能与应用
5结束语
夏热冬冷地区的大型公共建筑节能工作是一项复杂的系
4改进措施分析
统工程,涉及自然地理环境、规划、建筑设计、设备选型以及使
4.1围护结构节能
安徽建筑
用方式等多种因素。从统计结果来看，大型商场类建筑、宾馆饭店类建筑是大型公共建筑中能耗最高的两类建筑，其余类型的大型公共建筑的能耗也远远高于居住建筑，同时也具有相当大的节能潜力。从建筑围护结构、空调系统、照明系统、运行管理等方面加以分析和改进，可以显著降低大型公共建筑的运行能耗，只有采取综合集成研究方法进行深入研究，做好建筑节能过程中的每一个环节的工作，才能使大型公共建筑节能的效果
（下转第40页）
相关分析表明，优化围护结构可以显著降低空调系统的能耗。围护结构系统优化主要包括建筑窗户材料、面积与开启方式的优化、建筑外墙与屋面保温隔热方式的适宜化、建筑遮阳方式设置的合理化和维护结构的整体热工性能平衡等。对于既有大型公共建筑，围护结构系统改造的投入比较大，其实施的可操作性相对较差。根据夏热冬冷地区的气候特征，改造重点
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⑤石膏砌块。石膏砌块是以建筑石膏为原料，经料浆拌合、浇筑成型、自然干燥或烘干而制成的轻质块状隔壁材料。在生填充料、纤维增加材料、发泡剂等辅产中还可加入各种轻集料、
助原料。也是用高强石膏粉或部分水泥代替建筑石膏，并掺加粉煤灰生产石膏砌块。
⑥预制及现浇混凝土墙体。
⑦玻璃幕墙。玻璃幕墙是指作为建筑外墙装潢的镜面玻璃，这种镜面玻璃实质上是在钢化玻璃上涂上一层极薄的金属或金属氧化物薄膜而制成的。它呈现金、银、石铜等颜色，既能像镜子一样反射光线，又能像玻璃一样透过光线。
处加挂宽度不小于200mm的钢网；
訛内墙与梁、輵輥板、柱结合处的抹灰层中，沿缝长方向加贴宽度不小于200mm纤维网布或其他措施作防裂处理。3.2施工防治措施
①施工单位应选择当地具有准用证的合格生产商。签订合同时，要明确砌块进入施工现场时间，生产商必须保证龄期的问题，并承担相应责任。
②施工单位应对进场砌块加强检测。
③砌块进场后，尽快运入已放好线的施工楼层，分散堆放至砌筑位置，并应事先做好防水措施，保证主体结构养护用水，为尽量增加砌块龄期，宜在间隔7d后再以及雨水不流入楼层。
进行砌筑，并且应采用电热法测定砌块含水率，当含水率低于15%时，方允许施工。
④针对砌块的特点，在砌筑前，不应再提前浇水湿润，以避免因浇水不均匀造成砌块含水量增大。而应采取在砌筑时，铺砂浆前，在砌筑面上适量浇水的做法。
⑤加强圈梁、构造柱的设置，墙长超过4m应设构造柱，墙高超过3m应设圈梁。墙长及层高较大且有门洞时，构造柱的设置应首先保证洞口两侧，以避免洞口角部收缩裂缝。当主体结构未留钢筋或位置偏差时，必须采用植筋。
⑥由于易受空气湿度影响，以及与框架结构存在变形差，宜将墙体两侧拉结筋拉通，提高抗裂能力。
⑦严格按照操作规程施工，保证砂浆强度，以及灰缝饱满（尤其是竖缝）。
⑧砌筑完成后，要坚持洒水养护，以减少砂浆的干燥收缩。
3施工要求及措施
3.1施工要求
新型墙体材料在施工过程中有许多要注意的应用要点，常见的砖类、砌块类新型墙体材料应注意有以下施工要点：
①砌块和砂浆的强度等级等性能指标须符合设计要求；②施工时所有砌块的产品养护龄期不应小于28d；③在天气干燥火热的情况下，砌筑时可提前洒水湿润；④砖或砌块在砌筑时可提前洒水湿润，普通混凝土砌块、
新
材料新工艺研究与应用
轻集料混凝土砌块的含水率宜为5%~8%；加气混凝土砌块的含水深度以表层8mm~10mm为宜；灰砂砖的含水率宜为20%，
含水率宜为8%~12%，严禁使用干砖或含水饱和的砖；烧结多孔砖、烧结空心砖含水率宜为10%；
⑤砌筑时，砖或砌块错缝搭砌；
⑥砌体的水平灰缝应平直，砂浆应饱满，不得出现瞎缝、透明缝；
⑦砌体灰缝要均匀划一，水平灰缝厚度和竖向灰缝宽度宜为10mm，但不应大于12mm,也不应小于8mm，加气混凝土砌体的水平灰缝宜为15mm，竖向灰缝宜为20mm；
⑧砌块转角处和纵横墙交接处应同时咬槎砌筑；⑨砌块填充墙应与钢筋混凝土柱或剪力墙拉结，墙长超过5m时宜加设构造柱;
⑩各类砌体日砌筑高度控制在1.4m~1.8m；
訛当填充墙砌至接近梁、輯輥板底时要留约200mm空隙，待填充墙砌筑完并应至少间隔7d后，再用配套砌块将其补砌挤紧，同时必须保证灰缝的饱满；
訛严格按设计要求做好外墙、輰輥厨厕等部位的防水措施；訛开挖管线采用机械开界挖槽，輱輥严禁人工敲凿墙体；訛抹灰在砌体完工7d后方可施工；輲輥
訛外墙抹灰应在砌体上作界面处理，輳輥保证抹灰质量，加气灰砂砖体内外墙抹灰应在砌体上作界面处理；混凝土砌块、
訛高层建筑外墙抹灰，輴輥在砌体与梁柱结合处和门窗洞边框
、安徽建筑
4展望
节能、节地、利废、保温、隔热的新型墙体材料及其形成的砌体结构有着广阔的应用前景，为其推广应用我国各级都制度了相应，对其研究也投入了一定的人力、物力和财力，即使开展一些并取得了一定成果。但有些问题尚未开始研究，
研究还不够深入，现在结论还有待于进一步检验。笔者认为，进一步开展的研究课题主要有新型墙体材料砌块承重墙体的抗震及抗疲劳性能；砌块砌体的弹、塑性行为；砌块砌体结构的可靠度；水灾（高温下）后砌块砌体的力学行为；砌块砌体的施工方法；砌块砌体结构震后修复方法等。
参考文献
［1］汪黎明，等.常用建筑材料与工程检测[M].郑州：黄河水利出版社，
2002.
［2］湖南大学，天津大学，同济大学，东南大学，等.建筑材料[M].北京：
中国建筑出版社，2001.
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调，2005(5).［3］吴祥生，刘兆勇，信
海，等.重庆市现有公共建筑能耗调查分析[C].
真正的体现，获得长远的社会效益和经济效益。
参考文献
［1］GB50352-2005，民用建筑设计通则[S].北京：中国建筑工业出
2005.版社，［2］江
亿.我国建筑耗能状况及其有效的节能途径[J].暖通空
全国暖通空调制冷2008年学术会议论文集，2008.
［4］徐强.上海市公共建筑用能特征与节能策略[J].上海节能，2008(5).［5］陈进军，张建波，龙恩深.重庆市大型商场能耗调研分析[C].全国暖通
空调制冷2008年学术会议论文集，2008.
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