广州市公共建筑空调冷源状况及能耗调查分析
王智超1,2杨英霞1袁涛1李剑东1刘赟1于震1
1中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院
2清华大学热能工程系
摘要：通过现场调研和问卷的形式，对广州市27栋公共建筑的空调冷源和能耗进行了调研和分析，并指出了存
在的问题。
关键词：广州市公共建筑冷源能耗
Investigation and Analysis of the Cold Source of Air Conditioning and Energy
Consumption in Public Building in Guangzhou
WANG Zhi-chao 1,2,YANG Ying-xia 1,YUAN Tao 1,LI Jian-dong 1,LIU Yun 1,YU Zhen 1S1Institute of Building Environment and Energy,China Academy of Building Research
2Department of Thermal Engineering,Tsinghua University
Abstract:Through the methods of investigation and questionnair,the cold source and energy consumption in 27public buildings in Guangzhou were researched and analysed,and the existed problems were pointed out.Keyword:Guangzhou,public building,cold source,energy consumption
收稿日期：2010-4-22作者简介：王智超（1972~），男，硕士，副研究员；中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院；010-********；E-mail:wangzc@https://www.doczj.com/doc/2b19250038.html, 基金项目：“十一五”国家科技支撑计划《建筑室内热湿环境人工控制与改善关键技术研究》（编号：2006BAJ02A09-2）
0引言
不同地区公共建筑的空调系统采用的冷热源类
型各具特点[1，2]
，而且能耗也会由于气候区不同和建筑类型不同而变化[3，4]。广州市处于夏热冬暖地区，夏季
高温高湿持久，空调供冷季节较长，冬季一般不需要考虑采暖的要求。为了分析广州市目前不同类型建筑的冷源状况和空调系统能耗，本课题组于2008年对广州市27栋典型公共建筑的空调冷源和能耗进行了调查统计。
调查的建筑类型包括办公楼、宾馆、商场、超市、图书馆、博物馆等，调查的内容包括建筑物的面积，冷源的种类、容量、数目及耗电量。
调查的方法采用问卷调查的形式，调查问卷主要包括建筑物基本信息、空调设备和能源消耗三部分。
1空调冷源调查结果分析
1.1冷水机组的类型
调查的27栋建筑中有17栋建筑是2000年以后的建筑，有5栋是1990~2000年间的建筑，还有5栋是1990年之前的建筑。所采用的冷源设备及其所占的比例如图1所示。可见，广州市公共建筑冷源设备使用的能源主要是电力。
在所调查的公共建筑中，有48.2%的建筑采用螺杆式冷水机组；其次是离心式冷水机组，占29.6%；有1栋建筑采用了溴化锂吸收式制冷机组；有2栋建筑根据空调负荷的特点，采用了离心式冷水机组和螺杆式冷水机组相组合的形式；1栋建筑进行了高低分区，低区采用螺杆式冷水机组，而高区采用模块化冷水机组；还有部分建筑采用了电制动式冷水机组和溴化锂吸收式冷水机组相结合的方式，在电力紧张
第30卷第1期2011年2月
建筑热能通风空调
Building Energy &Environment Vol.30No.1Feb.2011.35~38
文章编号：1003-0344（2011）01-035-4
时可仅用溴化锂吸收式冷水机组。
图127栋公共建筑冷水机组的类型
从调查结果发现，广州市公共建筑采用的冷源类型比较单一，使用的能源主要是电能。没有一栋建筑利用新的技术和新设备，如地源热泵技术、冰蓄冷技术等。
1.2冷水机组和建筑类型的关系
不同建筑类型所采用的冷水机组类型及比例如图2所示。可见，商业建筑所采用的冷水机组类型包括离心式、螺杆式和溴化锂吸收式冷水机组，其中主要是离心式冷水机组，占60%。而办公建筑主要利用螺杆式冷水机组（占83.3%）。宾馆类建筑采用的冷水机组类型中，离心式和螺杆式冷水机组所占的比例相同，均占1/3，还有1/3的宾馆采用了几种冷源设备相组合。文化教育类建筑的冷源形式较为单一，均是采用了螺杆式冷水机组。综合性建筑的冷源设备类型呈多样化，离心式冷水机组占了40%，螺杆式冷水机组、离心式+螺杆式冷水机组和溴化锂吸收式+离心式冷水机组分别占了20%。
图2不同类型建筑采用的冷水机组类型
1.3冷水机组和建筑面积的关系
图3所示的是不同建筑面积的建筑所采用的冷水机组类型。可见，所调查的3栋建筑面积小于10000m2的建筑均是采用了螺杆式冷水机组。调查的建筑面积在10000~20000m2的建筑物数量最多，采用的冷水机组类型包括离心式冷水机组、螺杆式冷水机
组、溴化锂吸收式冷水机组以及螺杆式+模块化冷水机组，其中一半的建筑采用螺杆式冷水机组。调查的建筑面积在20000~30000m2的建筑只有1栋，采用的是螺杆式冷水机组。建筑面积在30000~40000m2的建筑主要采用离心式和螺杆式冷水机组。建筑面积在40000~50000m2的建筑主要采用螺杆式冷水机组以及螺杆式+离心式冷水机组。建筑面积在50000~100000m2的建筑采用的冷水机组类型包括离心式冷水机组、离心式+螺杆式冷水机组以及螺杆式+离心式+溴化锂冷水机组。而建筑面积大于100000m2的建筑采用的冷水机组类型包括离心式、螺杆式以及溴化锂吸收式+离心式冷水机组。
图3不同建筑面积建筑采用的冷水机组类型
由此可见，建筑面积小于20000m2的普通公共建筑中，主要采用的是螺杆式冷水机组（60%以上），原因是螺杆式冷水机组具有单机制冷量不大（典型制冷量范围为700~1000kW），冷量无级调节的优点，另外还具有结构紧凑、运转平稳、操作简便、体积小、重量轻及占地面积小等优点，在负荷不太大的高层建筑物中具有独特的优越性。而建筑面积大于20000m2的大型公共建筑中，离心式冷水机组和螺杆式冷机组所占的比例基本相同，另外还有多种冷源设备相组合的方式，以相互弥补各自的不足。
2能耗分析
2.1建筑能耗
调查的建筑中有3栋建筑运行记录不全，故对其中的24栋的建筑能耗进行分析，通过调查计算得出不同类型建筑的单位建筑面积能耗如图4所示。
由图4中可以看出，办公建筑能耗较低，在（150kWh/（m2·a））以下，除了极个别的办公建筑的能耗很低（50kWh/（m2·a）），大部分办公建筑的能耗约在100kWh/（m2·a）左右。宾馆类建筑受旅游季节变化和入住率波动的影响，多数时间是在部分负荷下工作，宾
2011年
建筑热能通风空调·36·
馆的能耗相差较大，最低的在75kWh/（m2·a），大多数的宾馆能耗较大，在200kWh/（m2·a）左右。商业类建筑每天营业时间较长，且全年营业，其内部发热量大，空调开启时间也较其它公共建筑长，因此能耗较大，最高达到了230kWh/（m2·a）。在所有类型的建筑中，文化教育类建筑的能耗最低，平均低于100kWh/（m2·a）。综合建筑中的大部分建筑能耗在100~150kWh/（m2·a）），但也有个别建筑接近200kWh/（m2·a），这与综合建筑的建筑功能有关，需要对不同建筑功能建筑的能耗进行单独分析，以分析不同建筑功能的能耗情况。
图4不同类型建筑单位建筑面积能耗
可见，广州市商业类建筑的建筑能耗最高，其次
是宾馆类建筑，办公类建筑居中，文化教育建筑最低。
2.2不同类型建筑空调系统能耗
所调查的建筑中，只有部分建筑安装了空调系统独立的计量装置，而且也没有分项计量，故无法对建筑的空调系统的能耗做出分析，只能对建筑总的空调能耗进行分析。对于没有空调系统用电单独计量的建筑，假设全年的照明和动力用电是基本稳定的，将空调季节用电各月电耗增加的部分作为空调系统的电耗，从而计算得出建筑的空调系统用电量。
仅对除综合建筑以外的建筑类型（办公、宾馆、商业和文化教育）的空调系统用电量进行分析。部分建筑因为没有逐月的用电量情况，故仅计算得出12栋建筑的空调系统用电量占总用电量的比例（表1）。
图5是某酒店（宾馆A2）2008年逐月的总耗电量和空调用电量情况。可以看出，酒店的耗电量全年变化幅度不大，仅在空调使用较多的6~9月，总的耗电量出现峰值，6~9月的空调用电量所占总空调用电量的比例最大，约占41.7%。
图6所示的是某办公楼（办公建筑B2）2008年逐月的总耗电量，可见，办公建筑的耗电量季节性非常明显，从次年11月份到第二年3月份各月的耗电量基本相同，空调季节的总耗电量明显上升。
表1广州市公共建筑空调系统用电量
占总电量的比例
图5某酒店2008年逐月耗电量情况
图6某办公楼2008年逐月电耗
图7所示的是某商厦（商业建筑C1）2008年逐月的总耗电量，与宾馆建筑类似，用电量全年变化幅度不大，4~11月的空调用电量较多，总用电量在8月达到峰值。
图8所示的是某博物馆（文化教育建筑D1）2008年逐月的总耗电量。可以看出，广州市的文化教育建筑除了1~3月份基本开启空调时间较少，其它月份均需要开启空调。
以上分析可见，即使是同一类型的建筑，空调用电量占总用电量的比例也不尽相同，说明空调能耗的差别较大。宾馆建筑和商业建筑的逐月用电量呈现相同的趋势，每年的4~11月是空调用电的高峰，全年的空调系统耗电量占建筑总用电量的比例在20%~40%之间；对于办公建筑和文化教育建筑，空调用电呈现明显的季节性变化，全年空调系统的用电量占总用电量的一半左右。因此，根据调查结果，广州市的宾馆建筑和
王智超等：广州市公共建筑空调冷源状况及能耗调查分析
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商业建筑的照明和动力能耗占有很大的比例，空调系统的节能潜力不大；而办公建筑和文化教育类建筑的空调系统具有较大的节能潜力。
图7某商厦2008年逐月用电量
图8某博物馆2008年逐月用电量
3结论及建议
通过本文研究，可得出以下结论：
1）广州市公共建筑的冷源以离心式冷水机组和
螺杆式冷水机组为主。商业建筑的冷源主要是离心式冷水机组，办公建筑的冷源主要是螺杆式冷水机组，宾馆建筑的冷源类型是离心式和螺杆式冷水机组各
占1/3，文化教育类建筑的冷源均是螺杆式冷水机组，综合建筑的冷源比较多样化。
2）建筑面积在20000m 2以下的公共建筑的冷源主要是螺杆式冷水机组，建筑面积大于20000m 2的大型公共建筑中，离心式冷水机组和螺杆式冷机组所占的比例基本相同，另外还有多种冷源设备相组合的方式。
3）广州市公共建筑中，单位建筑面积能耗最大的是商业建筑，其次是宾馆建筑，办公建筑居中，文化教育建筑最低。
4）广州市公共建筑中，宾馆建筑和商业建筑的全年空调系统用电量占总用电量的比例在20%~40%之间；办公建筑和文化教育建筑的全年空调系统用电量占总用电量一半左右，空调系统具有较大的节能潜力。
5）广州市的公共建筑空调的冷源选择不够合理，以电制冷占绝对优势，建议今后加大新技术、新能源和天然能源的利用。空调系统应注重节能技术和措施（如热回收技术）的应用，并建议对空调系统用电进行单独计量。
参考文献
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1）计算空调典型日能量回收时，采用全天温湿度日平均值，较逐时计算方法存在一定误差，约为4%。
2）新排风不等时热回收效率出现显著下降；新排风比过小时导致回收能量过小，转轮效率大幅下降。
3）新排风相等时，热回收装轮运行依据室内外空气焓差判断。上海地区转轮夏季新排风焓差>10kJ/kg 时（夏季室外温度>25℃），冬季焓差>6kJ/kg 时（冬季室外温度<9℃）可开启转轮，此时净回收能量为正。实测新排风比过小时（新风量为排风量的43%），新排风焓差>15kJ/kg ，才能保证净回收能量为正。
4）通过经济性分析，在上海地区，由于热回收使
得制冷机和锅炉减少的投资费用足以抵消转轮热回收的初投资费用。
参考文献
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