大型商场建筑能源管理制度的调查与分析

1 引 言随着我国建筑能耗总量的逐年上升，其在能源总消费量中所占的比例已从上世纪 70 年代末的 10%，上升到近年的 20.7%[1]。其中，以大型商场为代表的公共建筑高能耗问题日益突出。据统计，我国大型公共建筑年耗电量约占全国城镇总耗电量的 22%，每平米耗电量是日本等发达国家同类建筑的 1.5~2 倍[2]。而根据重庆市 2006 年的调查，大型商场单位建筑面积的年耗电量约为 200~300kWh/m2，是普通居民住宅的 10~20 倍[3]。因此，建筑节能主管部门从 2007 年起，逐步加强了对既有建筑的能源管理。在这一背景下，2008~2009 年重庆大学联合重庆市建筑技术发展中心，完成了对重庆市国家机关办公建筑与大型公共建筑的能耗统计与能源审计工作。本文就以该次调查中所收集的能源管理相关数据为基础，对大型商场能耗状况、管理制度、节能意愿等方面进行分析与研究。2 样本概况依据《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则》的要求，样本选取以总建筑面积2 万平米以上为标准，共对重庆市主城区（适当涵盖部分区县）的 200 栋大型公共建筑进行了详细调查。其中，大型商场 44 栋，共计面积约 172 万平方米。由于商场类建筑营业时间长（每天通常的营业时间多在 12 小时以上），人流量大，全年无休，相比于其它类型建筑（例如国家机关办公建筑、医院、学校、写字楼等），无疑是单位面积能耗最高的。从调查的大型商场的建筑物理信息来看，重庆市大型商场通常采用玻璃幕墙作为外墙，室内光环境完全依赖人工照明维持，光效要求高，空调冷负荷大，新风处理量大，供冷季节长。2.1 样本的建筑基本信息从样本建筑基本信息的统计中可以看到，目前涉及的商场类建筑样本 38.64%使用集中式全空气系统，84.09%建筑使用水冷式机组。能源种类以电为主，少部分使用燃气（见表 1）。在建筑围护结构类型方面，目前涉及的商场类建筑 65.91%使用混凝土剪力墙，29.55%建筑使用加气混凝土砌块，87.80%建筑使用单玻单层窗，75.61%建筑使用普通玻璃，75.61%建筑使用铝合金窗框，66.67%建筑无遮阳设置。2.2 样本的耗能情况调查涉及的 44 栋商场类建筑的年单位面积电耗量如图 1 所示，其数值在 10~398kWh/m2 之间，其中年单位面积电耗量最低的商场为 10.05kWh/m2，年单位面积电耗量最高的商场为 397.96kWh/m2。从分项拆分的能耗数据分析中可以看到商场类建筑能耗中，空调系统能耗比例最大约为 48%，紧随其后的为照明及其他设备的能耗，所占比例为 38%，电梯系统占 14％，见图 2。3 样本的能源管理制度3.1 能源的日常管理能源的日常管理主要包括相关文档的收集与管理、设备运行与维修的记录、能耗分项计量几个方面。从数据来看，88%建筑具备能源帐目文件；71%建筑具备用能设备原始文件；35%建筑具备能源管理文件（标准、规范、规定、规程、组织机构等）；76%建筑具备设计图纸（包括建筑竣工图、各大型耗能系统设计图、计算书等）；94%建筑具备运行记录（包括建筑内各大型耗能设备的运行记录，如中央空调、电梯等）；18%建筑有分项计量；24%建筑具有节能奖惩制度；65%建筑进行过节能宣传。通过分析发现，大多数商场类建筑进行了大型耗能设备日常运行管理，各种资料设计图纸管理较完善，但用能系统日常运行管理过于形式化。并且对于大型设备（空调机组）的管理比较重视，而对分散的、小型的末端设备比较忽视。3.2 能源管理的评价对大型商场能源管理的评价依据能源管理的组织、能源系统的计量、能源管理的实施三个方面进行，按照 A、B、C、D 四个等级打分。样本评价结果见表 2。从表2 中可以看出，商场类建筑能源管理基本反映了重庆市大型公共建筑整体能源管理水平，即建筑管理者比较重视建筑节能，但并没有形成完整的建筑节能规章与系统的节能措施；能源管理没有完全融入日常管理之中，能耗的责、权、利不分明；未进行分系统监控和计量能耗。3.3 能源管理的分析样本在能源管理水平上的差异，其根本原因在于商场管理模式的不同。根据龙惟定[4]的划分，商场类建筑的能源管理模式可以划分为节约型、更新型与优化管理型。节约型能源管理模式一般情况下为商家租用物业，商场经营者实际上只负责自有使用设施设备的能耗管理工作，而不会过多考虑整个建筑物的能耗情况。样本中68%的建筑均属于此类情况，特别是以超级市场居多。由于只涉及到末端能耗的控制，能源管理中只能从末端设备，如节能灯具的更换、限制电梯运行时间等方面下功夫。虽然该类型管理模式投入少，见效快，但是难以对整栋建筑的能耗水平产生实质性的影响。更新型能源管理模式主要出现在以重庆百货为代表的大型百货公司建筑中，占样本数的 32%。该类建筑通常属于经营者拥有全部或部分物业产权，经营者配备专门的物业管理部门负责整体建筑的能源管理，并对各部分用能进行统计管理、维护、监控和改造。业主会根据建筑物运行中的实际状况，不断改进和改造建筑用能设备。例如结合建筑物大修或扩建，更换供热制冷主机、楼体维护结构改造等。由于此类改造初期投入较大，存在一定的风险，需要较强的技术支持，且投资回收期难以确定，业主通常比较谨慎。例如在调查中，业主对于节能设备（主要是空调系统）的更换，通常希望在 5 年内能够通过能源费用的节约收回其新增投资，但是由于能源费用的变化、商场经营状况的差异，实现起来并不容易。甚至于在某些个别案例中，如沙坪坝区某百货商场，投入资金改造外墙维护结构后，能耗水平反而上升（主要原因是经营面积的扩大与人流量的增加），导致业主对后续的更新设备犹豫不决。优化型能源管理是通过连续的系统调试（systemcommissioning）使建筑各系统（尤其是设备系统与自控系统）之间、系统的各设备之间、设备与服务对象之间实现最佳匹配。该模式强调能耗的动态追踪与成本的动态管理，这需要专业能源管理公司（EMC）的介入。遗憾的是，在调查中发现，大型商场几乎难以看到合同能源管理。究其原因，主要有以下几点：（1）对合同能源管理的认识不足。在调查中，几乎所有商场均接触过 EMC，但是对于其主要从事的工作并不完全理解，认为其与物业设备管理之间不存在差别。（2）信息不对称引起节能管理市场混乱。EMC 市场还处于发展初期，各类公司或咨询机构鱼龙混杂，由于缺乏国家权威机构的认证，业主只能够从过往的从业经验去判断其管理水平，难以了解其真实的水平，从而不敢聘请。（3）缺乏足够的引导。部分商场有聘请 EMC 的愿望，但是对于 EMC 是否可以获得政府的优惠、如何签订能源管理合同等问题没有把握，希望政府可以通过公示一批好的 EMC、出台指导性意见等方式，引导市场规范化。4 能耗水平与能源管理之间的关系问题大型商场属于提供公共商业服务的设施，其能耗水平的多少，即单位建筑面积一年的能耗 EU（Ienergy use index）不能简单地用来评价其能源管理水平的高低。从调查来看，商场，特别是超级市场的行业利润率比较低，行业平均利润率只有 1%~2%，而其用电负荷却很大（见图1），甚至在个别样本中出现其电费与净利润基本相当的情况。无论用哪类指标来衡量，商场类建筑都属于高能耗建筑，问题是如果强制性向低能耗建筑看齐，例如样本中10.05kWh/m2 的例子，其结果就是不用能就是节能，因为这个商场的室内环境差，甚至还出现过停止营业的情况。因此，能耗水平高的商业建筑并不等同于能源管理水平差，或者能源管理制度有问题。从图 3 中可以看到，在能源管理的组织、能源系统的计量、能源管理的实施三个评价指标的分布上，达到 B 级（较好）的数量与商场能耗水平之间并没有必然的联系，甚至在高能耗商场中，其达到较好水平的数量还要多一些。其原因在于，高能耗商场往往是大型商业集团下属企业，属于前文所说的更新型能源管理模式，能源管理更加规范，但是其营业时间长、人流量大、业务种类多，相应也造成其耗能量更大。所以，对商场类建筑的能源管理进行评价时，能耗水平 EUI 只能作为参考指标，或者在已经建立同类建筑能耗数据库（样本足够大）的条件下，EUI 才可以作为评价能源管理水平的指标。