新闻直通

深入解读-《深圳市大型公共建筑能耗监测情况报告(2020年度)》

2021-08-04 09:38:47 mana 248


前言摘要

在2030碳达峰2060碳中和的新形势下,为提升能耗数据对建筑节能减碳的价值应用,推进本市公共建筑节能发展事业,根据《深圳经济特区建筑节能条例》《深圳市绿色建筑促进办法》等有关要求,今年7月14日深圳市住房和建设局发布了由深圳市建设科技促进中心、深圳市建筑科学研究院股份有限公司共同编制的《深圳市大型公共建筑能耗监测情况报告(2020年度)》(官方链接:http://zjj.sz.gov.cn/xxgk/tzgg/content/post_8975435.html ,本文简称“报告”)。

报告测算了全市公共建筑的总电耗水平,对全市接入能耗监测平台的能耗数据进行了总结、分析,主要内容包括:
①接入、用电指标的总体情况;
②机关办公、综合建筑等六类建筑用电分析;
③疫情时期用电、新接入建筑情况等四项专题分析;
④典型工作日特征曲线、冷源和变压器的设计及运行情况等四项历史分析结论梳理。

本次推送为报告全文的深入解读,对各章节关键内容进行了摘取整理,旨在:①为各区政府节能主管部门了解辖区内及其他行政区大型公共建筑能耗现状,开展大型公共建筑用能监管工作提供参考依据;②建筑用能管理人员及行业内设计单位、节能服务公司了解全市各类建筑的用电水平和关键用能设备的运行现状,为开展节能管理及优化节能设计、节能咨询服务工作提供数据参考。


 01 接入情况


1.1全市公共建筑接入情况


截至2021年1月,深圳市接入能耗监测平台的建筑累计共702栋,扣除监测未满一年和取消监测的建筑后为659栋,监测建筑总面积为3456万平方米。与2019年相比,新增监测建筑83栋,新增监测建筑面积773万平方米。


{解读:《深圳市住房和建设局关于明确公共建筑分项能耗数据传入深圳市建筑能耗数据中心有关事项的通知》要求自2019年10月1日起,新、改、扩建公共建筑均应按照要求由建设单位将分项能耗数据传输至深圳市建筑能耗数据中心,在验收前进行申报上传并获得确认报告。平台至2021年1月共新增了103栋新建及改造建筑,其中83栋已监测满一年。另外有23栋因城市更新、建筑拆迁等原因取消了监测。}



1.2建筑类型分布


平台监测的建筑类型包括国家机关办公建筑、商业办公建筑、商场建筑、宾馆饭店建筑、文化教育建筑、医疗卫生建筑、体育建筑、综合建筑以及其他建筑,主要集中为商业办公建筑157栋数量最多,其次为机关办公建筑和综合建筑均接近120栋,商场建筑为110栋。


图片关键词


图1-1 接入能耗监测平台公共建筑类型分布情况


{解读:2019年数量排名前三的是商业办公建筑131栋,机关办公建筑116栋,商场建筑103栋;2020年新增接入的建筑排名前三的是商业办公建筑26栋,综合建筑24栋,文化教育建筑11栋。综合建筑较多为商业办公+底层商业配套,故2020年深圳市新建公建项目主要是商业办公用途的办公建筑,其次为学校等文化教育建筑。}



1.3建筑规模分布


在单栋建筑面积分布方面,接入能耗监测平台公共建筑面积在2万平方米以上的建筑数量占比为75.0%,在2万平方米以下的建筑数量占比为25.0%。其中,分布在2~5万平方米之间的建筑数量最多,为277栋,占比42.0%;其次为5~10万平方米之间的建筑,为145栋,占比22.0%。

图片关键词

图1-2 接入能耗监测平台公共建筑面积分布情况

 

{解读:2019年之前监测的大部分是1990年代~2010年代的既有建筑,平均每栋的建筑面积约4.7万平方米;2020年新增接入的83栋建筑,平均每栋的建筑面积约9.3万平方米,由此可见当前新建的公共建筑体量要远大于10~30年前建设的公共建筑。}



1.4各区公共建筑接入情况


2020年深圳市接入能耗监测平台的公共建筑涵盖了福田区、南山区、罗湖区、龙岗区、宝安区、盐田区、光明区、龙华区、坪山区及大鹏新区共10个区。其中,福田区接入建筑数量最多、面积最大,主要接入的公共建筑类型为国家机关办公建筑、商业办公建筑和综合建筑;其次为南山区,主要接入的公共建筑类型为商业办公建筑和文化教育建筑;再次为罗湖区,主要接入的公共建筑类型为综合建筑;龙岗区和宝安区的接入数量均接近70栋,龙岗区主要接入的公共建筑类型为国家机关办公建筑和商场建筑,宝安区主要接入的公共建筑类型为商场建筑;盐田区、龙华区的接入数量在20栋左右;光明区、坪山区和大鹏新区的接入数量均低于10栋。


从新增公共建筑的接入数量来看,宝安区新增接入29栋数量最多;其次为南山区新增接入16栋;龙岗区、福田区和龙华区新增接入均在10栋左右;其他区的新增接入建筑均在5栋以下。


图片关键词

图1-3 各区接入能耗监测平台公共建筑数量


图片关键词

图1-4 各区接入能耗监测平台不同功能公共建筑分布情况 


{解读:市级监测平台建设期纳入监测的500栋公共建筑主要分布在福田、南山、罗湖、龙岗和宝安,这几个行政区具有较好的公共建筑监测基础,在建筑领域的碳达峰碳中和研究上具有一定数据优势。龙华、光明、坪山和大鹏新区近两年因新建公共建筑接入而数量逐步增加,随着深圳西边的宝安、光明和东边的龙岗、坪山开发建设,未来接入的新增建筑数量会愈来愈多,类型会逐渐丰富。}


 02 全市公共建筑用电情况


2.1总用电指标


2020年深圳市全市监测公共建筑单位面积用电指标为96.5 kWh/m2,同比2019年的109.0 kWh/m2下降了约11.5%,主要是商场、宾馆饭店等高能耗强度的公共建筑受2020年新冠疫情影响较大。

图片关键词
 图2-1 各类监测公共建筑用电指标

{解读:2020年受新冠疫情影响,全市公共建筑用电水平均低于2019年,其中商场、宾馆饭店和综合建筑这三类能耗强度较高的公共建筑受疫情影响最大,这三类建筑的用途均属于批发和零售业、住宿和餐饮业,因防控措施要求导致消费人流减少,能耗降幅较大。}



2.2分项用电指标


2020年深圳市全市监测公共建筑四大分项用电指标中,照明与插座用电指标最大,为61.9 kWh/m2,占总用电量比例的64.2%;其次为空调用电,单位面积用电指标为25.9 kWh/m2,占总用电量比例的26.8%。部分监测建筑空调设备如分体式空调、风机盘管、末端风机等用电由于无法单独拆分计量,被计入照明与插座用电中,因此,监测的公共建筑空调系统用电量略低于空调系统实际用电量。

图片关键词
图2-2 全市监测公共建筑分项用电比例

{解读:通过梳理统计,将公共建筑电耗按照国家标准,根据用途和计量线路拆分为①照明、办公设备等照明插座用电;②空调主机、冷冻冷却水泵等空调用电;③电梯、生活水泵、排风机等动力用电;④信息机房设备、厨房设备、洗衣房设备等特殊功能用途的特殊用电。与2019年相比,空调用电占比基本不变,因厨房设备、洗衣房设备等特殊用电主要发生在商场、宾馆饭店类建筑中,受疫情影响特殊用电占比较2019年下降了约1%,动力用电下降了0.7%,导致照明插座用电占比相对增加了1.5%。}


 

2.3逐月用电指标


各月用电指标中,7月份用电指标最高,为11.8 kWh/m2,2月份用电指标最低,为2.8 kWh/m2。这是由于7月份室外平均气温最高,空调用电量最大,月度用电量最高,而2020年2月份因春节假期并受疫情影响,建筑使用强度大幅下降,导致该月指标异常偏低,仅为最高月的24%。
图片关键词
图2-3 监测公共建筑全年逐月用电指标
 

{解读:深圳地处夏热冬暖地区,公共建筑用电与室外气温有较大的关联,从图中可看到逐月用电指标趋势与逐月室外平均气温趋势基本一致,夏季室外气温升高导致空调电耗增加,故深圳市7月份的用电指标最高,而2月份受气温和春节假期影响,用电指标最低。}


 

2.4空调季、通风季、除湿季用电指标


深圳市的通风季是1 月1 日至4 月5 日和10 月8 日至12 月31日两个连续的时间段,共181天;空调季是5 月26 日至10 月7 日,共135天;除湿季是4 月6 日至5 月25 日,共50天。以通风季、空调季和除湿季划分时段对深圳市公共建筑用电量进行分析,结果如图2-4和图2-5所示。

结合各季段的天数计算后,全市空调季日平均用电指标为0.33 kWh/m2·天,除湿季日平均用电指标为0.25 kWh/m2·天,通风季日平均用电指标为0.22 kWh/m2·天。空调季日用电指标是除湿季日用电指标的1.33倍,是通风季日用电指标的1.53倍。

图片关键词

图2-4 主要功能公共建筑空调季、通风季、除湿季用电指标情况对比


图片关键词
图2-5 空调季、通风季、除湿季用电指标占比
 
{解读:2020年通风季的日平均用电指标与2019年相近,而空调季、除湿季的日平均用电指标均低于2019年,主要还是受疫情影响的原因。}



03 各类公共建筑用电指标分析


2019年至2020年的各类建筑用电指标对比如图3-1所示,2020年室外平均气温与2019年基本持平,但2020年上半年各类建筑使用强度均受到疫情不同程度影响,能耗指标较2019年均有所降低


图片关键词

图3-1   2019-2020年各类建筑用电指标对比情况

 

{解读:各类公共建筑的用电指标大小排序与往年相同,依然是商场>宾馆饭店>商业办公>综合建筑>机关办公>文化教育。受疫情影响2020年用电指标均低于2019年,其中国家机关办公建筑同比下降最小,综合建筑同比下降最大,综合建筑主要为商业办公+底商或商业办公+酒店,底商和酒店功能区域的电耗量受疫情影响降幅较大,而总电耗基数相对商场和宾馆饭店偏小,故下降比例最大。


04 疫情时期的用电分析


4.1全市公共建筑疫情时期总用电分析


报告以一周为时间粒度进行分析,跨度为春节前一周至复工第七周,进行2019年和2020年的同期对比,如图4-1所示。

图片关键词

图4-1  全市监测公共建筑疫情时期周平均电耗同比


{解读:全市监测公共建筑疫情时期电耗表现:①春节假期及假期前,2019年与2020年全市公共建筑的日平均电耗同比接近;② 2020年2月复工至3月受疫情影响较大,假期复工后的第一、二周全市公共建筑电耗仍处于较低水平,从第三周开始逐步恢复,至3月底即复工第五周恢复到去年93%的水平。} 


4.2各类公共建筑疫情时期用电分析


报告以2020年1月春节假期前一周的平均日电耗为基准,进行疫情防控前后的对比分析,如图4-2所示。 


图片关键词

4-2  全市各类建筑疫情防控前后日平均电耗对


商场建筑、综合建筑和宾馆饭店建筑受疫情防控影响较大,复工第四周仍未恢复正常水平,结合全年同比数据进行分析,如图4-3所示。


图片关键词

图4-3  2019年与2020年商场等建筑逐月用电对比


{解读:结合深圳市公共建筑在疫情时期的用电表现和室外气温因素进行各行业的复工情况分析,各类建筑的能耗表现如下:①医院在春节假期仍持续保持较高的能耗水平,深圳市医疗卫生从业人员在假期一直保持高强度工作,复工第二周深圳的疫情已逐步获得控制;②国家机关办公建筑的电耗恢复速度远高于其他各类建筑,深圳市政府机关工作人员因控制疫情需要,春节假期间仍在办公,并从延长假期开始逐步加大办公强度,至复工第四周恢复正常水平;③商业办公建筑在复工第三周开始接近春节前一周电耗水平,整体复工速度较快;宾馆饭店受疫情影响至7月份才恢复正常运营水平,且在当年第三、第四季度营业水平有“报复性”增长;商场建筑和含底商的综合建筑受疫情影响最严重,用电强度低于2019年。} 


05 冷源机组运行情况分析


5.1冷源装机容量设计情况


各类公共建筑的冷源装机容量设计指标统计结果如图5-1所示。


图片关键词

图5-1 各类建筑冷源装机容量设计指


{解读:《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调动力》1.3.2节提供了各类工程冷负荷指标的估算取值范围,从装机容量的统计结果可以看到,86%的办公建筑、75%的商场建筑和93%的宾馆饭店建筑冷负荷设计指标均超出了估算范围,冷负荷实际设计值偏大。}


5.2冷源运行台数及峰值负荷率


(1)冷源运行台数分析

定义冷高峰盈余台数百分比为在用冷高峰时刻,未开启空调主机数量与空调主机总数量之比。经过统计分析近几年数据,办公建筑、商场建筑和宾馆饭店建筑的数据如图5-2所示。


图片关键词

图5-2  各类建筑冷机台数盈余百分


{解读:在冷源机组的实际运行中,台数盈余率的平均水平为33%左右。办公建筑都存在台数盈余情况,商场和宾馆饭店的盈余台数平均水平基本一致,宾馆饭店要稍好一些。}



(2)冷源峰值负荷率

本节所指的冷源运行峰值负荷率为全年建筑空调冷源系统运行最大冷负荷除以该建筑冷源装机容量,计算未考虑无法拆分计量的分体空调、VRV等设备负荷。各类建筑的冷源峰值负荷率分析结果如图5-3所示。

图片关键词

图5-3 各类建筑冷源峰值负荷率分


{解读:从图中可知:①办公建筑、商场建筑及宾馆饭店建筑的冷源实际运行峰值冷负荷率均低于设计冷负荷,最大峰值负荷率均在90%左右;宾馆饭店高峰值负荷率的建筑数量最多,而商场和办公楼的峰值负荷率相对偏低。建议未来新建建筑空调冷负荷计算结合实际建筑冷源峰值负荷率情况,合理地优化设计冷负荷。}


5.3冷水机组运行负载特性


冷水机组运行负载特性指单台冷水机组在全年运行小时的负载率分布情况,本节将负载率按IPLV的25%、50%、75%、100%进行区间划分。统计分析运行的单台冷机的逐时运行负载特性,如图5-4所示。

图片关键词

 图5-4 各类建筑启用冷机逐时负载率分布时间占


{解读:经过统计分析,办公建筑、商场建筑和宾馆饭店建筑的冷源装机容量设计都偏大,实际运行的峰值负荷率主要集中在(25%,75%]之间,这三类建筑的冷源机组全年实际运行有30%左右的时间在一半负载率以下。因此对于设计容量偏大的既有建筑,应加强空调系统节能运行管理,合理地进行节能改造。}


5.4典型建筑冷机运行分析


D大厦为某商业办公建筑,于2007年建成,总建筑面积8.4万平方米,空调系统形式为中央空调,末端为全空气系统和风机盘管加新风系统。该建筑配有3台制冷量为2461kW的离心机和1台制冷量为1151kW的螺杆机,冷源装机容量指标为101W/m2。运行模式为空调季用冷高峰同时开启2台离心机,除湿季一般开启1台离心机,通风季开启1台螺杆机。


结合监测数据进行统计,如图5-5所示,该建筑全年逐日最大负荷率为53%,发生在6月10日,该日开启的2台离心机负载率分别为95%和96%。

图片关键词

图5-5  D大厦全年逐日负荷


D大厦4台冷机的全年逐时运行负载率如图5-6所示。从图中可看到,1#离心冷机和4#螺杆冷机的运行负载率相对2#、3#要偏低,平均运行负载率分别在30%和55%左右。建议检测1#、4#冷机的运行COP,并通过冷源系统调适、群控优化等技术措施提高冷机运行能效,经测算节能率约10%,年节约电量10万kWh左右

图片关键词

图5-6  D大厦冷水机组全年逐时运行负载


{解读:报告通过一个建筑案例,介绍了冷水机组的运行分析思路,为监测建筑的用能管理人员如何利用市级监测平台的监测数据,分析大楼的冷机运行情况提供方法参考。}


06 建筑变压器运行情况分析


6.1变压器容量设计情况


将监测建筑的变压器设计容量指标按国家机关办公建筑、商业办公建筑、商场建筑、宾馆饭店建筑四类进行统计分析,各类型建筑变压器容量设计指标分布如图6-1所示

图片关键词

图6-1 各类建筑全年峰值负载率统


{解读:《全国民用建筑工程设计技术措施-电气》(2009年版)2.7.6节提供了各类建筑物的变压器容量指标估算范围。从图中可知,商场建筑和宾馆饭店建筑的实际设计容量都接近设计规范的上限指标,国家机关办公建筑和商业办公建筑的实际设计容量均在设计指标范围内;34%的宾馆饭店建筑设计容量超出设计标准上限值。}


6.2变压器运行台数及峰值负载率


各类建筑的变压器峰值负载率,用每栋建筑全年最大小时的用电量除以变压器设计容量来计算,峰值负载率统计结果如图6-2所示。在建筑全年最大用电量的时刻,统计建筑变压器未开启数量与装机总台数,分析变压器盈余台数情况如图6-3所示

图片关键词

图6-2 各类建筑全年峰值负载率统


图片关键词

图6-3  各类建筑峰值用电时刻的变压器台数情


{解读:从图6-2中可看到,办公建筑、商场建筑及宾馆饭店建筑的变压器实际运行峰值负载率主要集中在[25%,50%)的范围内,商场的变压器高负载率数量最多,宾馆饭店由于设计容量偏大,低负载数量最多。尽管各类建筑变压器大部分峰值负载率小于50%,然而从图6-3中可看到变压器全部开启的情况较多,建议结合变压器经济运行的负载率区间和现场变压器联络送电进行调节,提升变压器经济运行减少变压器基础电费。}


6.3变压器运行负载率分布


取25%、50%、75%作为负载率分界点,结合监测建筑的变压器全年逐时运行电耗和变压器容量、功率因数信息,对各台变压器进行运行负载率分析,结果如图6-4所示

图片关键词

图6-4  各类建筑变压器各负载率区间运行时间占


{解读:国家机关办公建筑和商业办公建筑处于低负载率(<25%)运行的时间占比最长,均超过了80%;其次为宾馆饭店建筑,78.1%。因运行负载率偏低的时长较多,既有建筑可在运行时考虑优化供配电模式,新建建筑可在设计时考虑合理降低变压器容量。}


6.4典型建筑变压器负载率的设计与运行对比


A建筑为某商业办公建筑,于2009年建成,总建筑面积为8.8万平方米,依据设计图纸资料,该建筑配置变压器容量为11660kVA,设计负载率约为80%。


A建筑全年单位面积电耗指标为208.5kWh/m2,高于全市同类限额值及平均水平,变压器设计容量指标为132VA/m2,其全年变压器总负载率逐时分布情况如图6-5所示,可看到A建筑变压器总负载率全年最大值为34.5%,出现在6月24日10点。有82.8%的时间在(0,25%)区间;17.2%的时间在[25%,50%)区间;运行负载率未超过50%。


图片关键词

图6-5  A建筑变压器总负载率2019年逐时分


从图6-6中可看到A建筑变压器总负载率在25%至50%之间主要发生在7点至22点,属于此楼正常办公和夜间加班时间


图片关键词

图6-6  A建筑变压器总负载率区间时刻占比分


{解读:报告通过一个商业办公建筑案例进行了变压器设计负载率与实际负载率的比较,变压器设计负载率约80%,2019年实际运行负载率大部分时间处于25%以下,最大负载率为34.5%,设计值超过实际最大值2倍以上。建议设计人员合理地降低变压器设计容量,减少工程造价的同时也提高变压器的实际运行负载率,促进变压器经济运行。}


07 建筑节能运行常见问题


7.1空调水系统运行异常现象


(1)“一机多泵”异常


3331.png

图7-1 某建筑空调水系统“一机多泵”运行现


{解读:水泵开启台数和主机开启台数应一一对应,避免“一机对多泵”不合理现象。如图7-1所示,物业管理单位或使用单位从监测数据即可发现此节能空间,后续可进一步对空调水系统进行检测,分析“一机对多泵”、流量不均造成的原因并根据建筑的负荷特点进行调适,使水泵运行处于最佳状态点。}


(2)冷却水泵运行异常


图片关键词

图7-2 某建筑空调冷却水泵运行异常现


{解读:水泵一般与主机开启时间对应,有时候为节能运行也会适当延长冷冻水泵的运行时间,但主机与冷却水泵的关停时间通常保持一致。如图7-2所示,从个别建筑中会发现在主机关停时,冷却水泵仍保持运行状态,导致能源浪费。}


 7.2空调水泵常年定频运行


图片关键词


图7-3 某建筑空调水系统逐时监测用电情


{解读:冷水机组负载率下降时即表明当即时间冷负荷需求下降,空调水泵具备变频节能的潜力。如图7-3所示,部分建筑的空调水泵仍有变频运行的节能潜力,物业单位或使用单位后续可进一步对空调冷冻泵和冷却泵开展变频改造,通过楼宇智能控制系统实现水泵变频控制,达到最优节能运行。}


7.3设备夜间能耗浪费


图片关键词

图7-4 某建筑电热水器逐时监测用电情


{解读:夜间属于建筑用电低谷时段,除医院、酒店等24小时运营的建筑,办公、商场等建筑的非特殊用能设备应处于关闭或待机状态。然而,如图7-4所示,从监测平台上仍能发现部分建筑的设备如电热水器存在夜间能耗浪费现象。通过加强物业单位或使用单位的节能管理培训,充分利用能耗监测数据,实现节能运行管理的精细化。}