俞方英,吴 锋,曹 帆

(杭州市城市建设科学研究院,浙江 杭州 310003)

目前,我国95%以上的建筑都是高能耗建筑,单位面积的能耗量是发达国家的3倍以上[1],尤其是大型公共建筑能耗,总面积仅占城镇总建筑面积的5%～6%,但其用电量为70～300 kWh/(m2·a),是普通住宅运行能耗的10～20倍[2]。由此可见,公共建筑的节能工作对于我国的建筑节能工作具有重要意义。掌握准确的建筑能耗现状,是分析公共建筑节能潜力,制定用能标准和能耗定额的基础。为全面掌握我国的建筑能耗情况,2007年住房和城乡建设部开始试行《民用建筑能耗统计报表制度》。2009年《民用建筑能耗统计报表制度》开始在全国范围内推行。近年来,杭州市在民用建筑能耗统计工作中,积累了一定量的统计数据,包含建筑基本信息(建筑类型、建筑功能、竣工时间、建筑层数、供暖方式、执行的建筑节能设计标准情况等)和建筑能耗信息,对这些数据进行汇总、整理,分析杭州市公共建筑能耗现状和特点,可以为杭州市民用建筑节能工作的开展提供科学的参考依据,推动杭州市建筑节能工作的发展。

1 样本选取及数据预处理

杭州市从2009年开始开展民用建筑能耗统计工作,统计数据的数量和质量逐年增加和完善,调查的公共建筑项目以写字楼、商场、宾馆饭店、医疗卫生建筑数量居多。为提高分析结果的代表性,本次公共建筑能耗数据分析选取数据较为完整的近五年(2013—2017年)调查的写字楼、商场、宾馆饭店、医疗卫生建筑为分析样本,经剔除统计参数不全或明显有误的后,该连续五年中公共建筑的统计概况见表1。

表1 杭州市公共建筑能耗统计情况表

由表1可以看出,剔除后各使用功能建筑的单位面积电耗分布范围仍然很大,离群情况也很严重,可能存在统计过程中收集、记录或处理的误差和偶然错误,为提高数据可信度,采用格拉布斯(Grubbs)检验法对其进行离群数据筛除整理。选取检出水平α=0.005,那么置信概率P=1-α=0.995,查格拉布斯临界值表(样本数量大于100的按100计)可以得出G=3.754。将年单位面积电耗按上述参数进行离群处理后,各使用功能建筑信息概况见表2。

表2 各功能类别建筑信息概况表

为进一步分析《公共建筑节能设计标准(GB 50189—2005)》执行前后,建筑单位面积电耗的差异,将2005年及以前竣工的公共建筑视为非节能设计建筑,考虑到标准实施到竣工的时间差,将2010年及以后竣工的公共建筑视为节能设计建筑,将各功能类型公共建筑按节能设计与非节能设计进行划分,结果见表3。

表3 各功能类别建筑节能不节能建筑数量统计表

2 各类公共建筑能耗水平及分布状况分析

由于除电力外,其他能源消耗统计不够全面,本文只分析电耗数据。将各使用功能建筑单位面积电耗大小按50 kWh/(m2·a)的间隔进行划分,即<50 kWh/(m2·a)、50～100 kWh/(m2·a)、100～150 kWh/(m2·a)、150～200 kWh/(m2·a)、>200 kWh/(m2·a)……,四类建筑的单位面积电耗分布情况见图1～4。

图1 写字楼建筑单位面积电耗分布图

图2 商场建筑单位面积电耗分布图

图3 宾馆饭店建筑单位面积电耗分布图

图4 医疗卫生建筑单位面积电耗分布图

从电耗分布图可以看出,写字楼建筑较其他三类建筑单位面积电耗低很多,单位面积电耗在100 kWh/(m2·a)以下的占比高达87.49%；其次是商场建筑和宾馆饭店建筑,但商场建筑高电耗部分的相对较多；医疗卫生建筑整体电耗水平最高,单位面积电耗在100 kWh/(m2·a)以上的超过半数。

将各类公共建筑中节能设计建筑和非节能设计建筑按单位面积电耗进行分档对比,由图5～8可以看出,写字楼、宾馆饭店和医疗卫生三类建筑,单位面积电耗在100 kWh/(m2·a)以下的节能设计建筑占比明显高于非节能设计建筑,100 kWh/(m2·a)以上的节能设计建筑占比大幅度低于非节能设计建筑,说明节能设计建筑有良好的降低单位面积电耗的效果。商场建筑中节能设计与非节能设计建筑从对比结果上看不出单位面积电耗的明显差距,可能与新建的节能商场建筑中大型综合性购物中心和大型超市比例高有关系,而老旧的商场建筑中市场的比例很高,整体电耗低。

图6 商场节能设计与非节能设计建筑电耗对比图

图7 宾馆饭店节能设计与非节能设计电耗对比图

图8 医疗卫生节能设计与非节能设计电耗对比图

3 杭州市公共建筑节能效果分析

2005年7月1日,《公共建筑节能设计标准(GB 20189—2005)》开始实施,至今已有大量的节能建筑竣工投入使用,为判断杭州市建筑节能效果,将各使用功能建筑按节能设计与非节能设计进行划分后,分别以总能耗除以总面积计算单位面积平均电耗值并进行对比,结果见表4和图9。

表4 各类建筑节能设计与非节能设计单位面积电耗对比表

图9 各类建筑节能设计与非节能设计电耗对比

根据上述图表可以看出,除商场建筑外,其他三类建筑中的节能设计建筑比非节能设计建筑单位面积平均电耗降低幅度很大,采用节能设计措施后节能效果相当明显。四类建筑节能率从大到小依次为：医疗卫生建筑>宾馆饭店建筑>写字楼建筑>商场建筑。从建筑基本信息看,商场建筑之所以节能不明显,和统计的节能设计建筑样本中大型超市和综合性商场占比要比非节能设计建筑中的占比大很多有关系。

4 杭州市公共建筑能耗对标分析

根据浙江省地方标准《商场、超市单位电耗、综合能耗限额及计算方法(DB33/T 759—2009)》《饭店单位综合能耗、电耗限额及计算方法(DB33/T 760—2015)》《医疗机构单位综合能耗、电耗定额(DB33/T 738—2016)》《行政机关单位综合能耗、电耗定额及计算方法(DB33/T 736—2015)》,选取单位综合电耗限额≤280 kWh/(m2·a)作为商场建筑的参考标准；选取单位综合电耗限额≤145 kWh/(m2·a)作为宾馆饭店建筑的参考标准；选取单位综合电耗限额≤155 kWh/(m2·a)作为医疗卫生建筑的参考标准；由于写字楼建筑与行政机关办公建筑用能较为相似,因此选取省级行政机关单位面积电耗定额值≤90 kWh/(m2·a)作为写字楼建筑的参考标准。

表5 各类型建筑单位面积电耗对标结果

由表5可见,年平均单位面积电耗由大到小排序为：医疗卫生建筑>商场建筑>宾馆饭店建筑>写字楼建筑。医疗卫生建筑高于定额的比例高达33.14%,具有较大的改造必要性和潜力,可列为重点改造对象。高于电耗定额或限额值的比例由大到小排序为：医疗卫生建筑>宾馆饭店建筑>写字楼建筑>商场建筑。

5 结 语

本文通过对杭州市2013—2017年度能耗统计中写字楼、商场、宾馆饭店和医疗卫生四类公共建筑的能耗统计数据进行汇总整理,分析各使用功能公共建筑年单位面积电耗分布情况,对比节能设计建筑与非节能设计建筑单位面积电耗的差异,分析各使用功能建筑节能效果,对标电耗定额值,得出以下结论：

1)杭州市公共建筑能耗统计数据按类别区分后,各类别样本数量不多,若能加大统计量,可以提高分析结论的代表性和准确性。

2)从平均单位面积电耗对标结果来看,医疗卫生建筑超出浙江省限额标准的比例最高,改造潜力较大。

3)四类建筑年平均单位面积电耗由大到小排序为：医疗卫生建筑>商场建筑>宾馆饭店建筑>写字楼建筑；高于电耗定额或限额值的比例由大到小排序为：医疗卫生建筑>宾馆饭店建筑>写字楼建筑>商场建筑。

4)根据各使用功能建筑中节能设计与非节能设计建筑平均单位面积电耗的对比可知,节能效果从大到小依次为：医疗卫生建筑>宾馆饭店建筑>写字楼建筑>商场建筑。