既有城市社區(qū)能源利用現(xiàn)狀調(diào)研及評估方法研究
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劉鵬
山東同圓設(shè)計集團有限公司
摘 要：本文通過對寒冷氣候區(qū)的典型既有社區(qū)調(diào)研，反映了該社區(qū)的實際能耗現(xiàn)狀，進而提出了既有城市社區(qū)能源利用現(xiàn)狀的評估方法，即能源偏差法。根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)得出該社區(qū)供暖偏差率為51.8%，電能偏差率為7%，燃氣偏差率為20.6%，為社區(qū)能源系統(tǒng)的節(jié)能改造提供了一定的參考方向。
關(guān)鍵詞：嚴(yán)寒氣候區(qū)既有城市社區(qū)能源偏差法節(jié)能改造
0 引言
最近幾年我國建筑節(jié)能改造的項目越來越多，改造的重點主要放在單體既有建筑上。在對單體建筑進行節(jié)能改造之前，需要對建筑物的實際能源利用情況進行調(diào)研統(tǒng)計，根據(jù)調(diào)研的數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的改造措施。隨著城市化進程的加快，單獨建筑物作為一個獨立的能源系統(tǒng)越來越少，相反以社區(qū)形式存在的建筑物越來越多，既有城市社區(qū)能源系統(tǒng)的改造也需要進行社區(qū)能耗數(shù)據(jù)調(diào)研，但是對調(diào)研數(shù)據(jù)的處理相比于單獨建筑物要復(fù)雜得多，由于社區(qū)包含的建筑物類型較多，以及社區(qū)所處的氣候分區(qū)和社區(qū)的主要功能不同，其能源利用情況也會不同，寒冷地區(qū)既有城市社區(qū)能源利用系統(tǒng)主要有三方面，即集中供熱系統(tǒng)、燃氣輸配系統(tǒng)、供電輸配系統(tǒng)，無論是集中供熱系統(tǒng)還是燃氣及供電輸配系統(tǒng)，社區(qū)內(nèi)都有相應(yīng)的換熱站、燃氣調(diào)壓站以及配電變壓器進行用戶側(cè)二次管理。
1 既有城市社區(qū)能源利用現(xiàn)狀調(diào)研
調(diào)研社區(qū)位于山東省濟南市，社區(qū)類型為工業(yè)型社區(qū)，社區(qū)始建于1958年，以住宅建筑為主，共有8300多戶居民約31000人，配套公共設(shè)施有幼兒園、中小學(xué)、醫(yī)院、銀行、體育場館、商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點等�？傉嫉孛娣e約120萬m2，其中建筑占地面積為90萬m2。總建筑面積約74.8萬m2，其中住宅建筑面積約57.6萬m2，公共設(shè)施建筑面積約11.2萬m2。社區(qū)集中供熱系統(tǒng)單獨由自己工業(yè)生產(chǎn)的余熱廢熱資源提供，燃氣及電力系統(tǒng)由市政管網(wǎng)提供。該社區(qū)集中供熱系統(tǒng)調(diào)研數(shù)據(jù)如表1。
該社區(qū)年總用電量為16823900 kWh，單位建筑面積用電量22.5 kWh/m2，社區(qū)各類建筑物用電量情況如圖1。
社區(qū)年用氣量如表2。
2 既有城市社區(qū)能源利用現(xiàn)狀評估方法
為了更加客觀地反映社區(qū)實際能源的利用情況，采用能源偏差法對調(diào)研數(shù)據(jù)進行整理。能源偏差法是指實際調(diào)研能耗與社區(qū)設(shè)計能耗之間的偏差率，計算公式如下：
式中：x為能源利用偏差率；p為社區(qū)能源利用實際值；q為社區(qū)能源利用標(biāo)準(zhǔn)值。
由于社區(qū)內(nèi)含有多種功能型的建筑物，不同功能類型建筑物其能源利用標(biāo)準(zhǔn)不同，因此需要將社區(qū)能源利用標(biāo)準(zhǔn)值重新計算，其公式如下：
式中：A為社區(qū)總建筑面積，m2;A i為社區(qū)內(nèi)第i種功能建筑物面積，m2；p i為社區(qū)內(nèi)第i種功能建筑物能源利用標(biāo)準(zhǔn)值。
2.1集中供熱系統(tǒng)能耗評估方法
社區(qū)供暖能耗不僅與建筑物的圍護結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件及使用功能有關(guān)，單獨給出一個社區(qū)的供暖耗熱量指標(biāo)值不能反映實際存在的能源系統(tǒng)問題，需要與相應(yīng)氣候區(qū)、相應(yīng)功能類型建筑物的能耗規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對比，才能反映出目前社區(qū)的實際供暖能耗與設(shè)計供暖能耗之間的差別，進而發(fā)現(xiàn)社區(qū)可能存在的能源系統(tǒng)問題，根據(jù)該社區(qū)建筑物的建造年代查閱相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，由式(2)可得出整個社區(qū)耗熱量標(biāo)準(zhǔn)值（表3）。
將數(shù)據(jù)代入式(1)可得出供暖偏差率為34%，即社區(qū)采暖系統(tǒng)能耗高于設(shè)計采暖能耗34%，因此需要對社區(qū)的集中供暖系統(tǒng)進行必要的節(jié)能改造。
2.2燃氣、電力系統(tǒng)能耗評估方法
燃氣與電力系統(tǒng)的評估方法也是采用能源偏差法，但與集中供暖不同的是燃氣耗量與電耗電量在設(shè)計之初是沒有標(biāo)準(zhǔn)值的，因此燃氣、電能的實際消耗量與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之間的偏差率也無法根據(jù)式(1)求得，為了更加客觀地反映電能與燃氣的標(biāo)準(zhǔn)值，采用5個同類建筑的實際能耗最低值作為參考標(biāo)準(zhǔn)，其公式如下：
式中P i為社區(qū)內(nèi)第i種功能建筑物能源利用標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研值。
根據(jù)五個同類型建筑物調(diào)研數(shù)據(jù)得出燃氣實際消耗與標(biāo)準(zhǔn)值之間的偏差如表4。
燃氣偏差率為20.6%，說明該社區(qū)實際燃氣用量比同類型社區(qū)最低值高出20.6%。因此燃氣系統(tǒng)有必要進行相應(yīng)的節(jié)能改造。
同理，電能實際消耗與標(biāo)準(zhǔn)值之間的偏差如表5。
電能偏差率為7%，說明該社區(qū)實際耗電量比同類型社區(qū)僅最低值高出7%，不建議對電力系統(tǒng)進行節(jié)能改造。
3 總結(jié)
既有城市社區(qū)能源利用的評估方法與單體建筑評估方法不同，需要考慮不同功能類型建筑物在社區(qū)內(nèi)的比例，在對社區(qū)能源利用情況評估時需要參考相應(yīng)的能源利用標(biāo)準(zhǔn)，對于集中供暖系統(tǒng)，可以根據(jù)相應(yīng)氣候區(qū)相應(yīng)功能類型建筑物查閱對應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但電能與燃氣沒有相應(yīng)的規(guī)范作為標(biāo)準(zhǔn)，需要對相同類型建筑物進行調(diào)研，取調(diào)研數(shù)據(jù)最小值作為標(biāo)準(zhǔn)。
該社區(qū)集中供暖實際耗熱量為0.445 GJ/(m2a)，社區(qū)耗熱量標(biāo)準(zhǔn)值為0.293 GJ/(m2a)，根據(jù)能源偏差法計算得出供暖偏差率為51.8%，集中供暖系統(tǒng)存在著很大的節(jié)能空間，建議對其進行節(jié)能改造。燃氣系統(tǒng)偏差率為20.6%，說明該社區(qū)實際燃氣用量比同類型社區(qū)最低值高出20.6%，建議對燃氣系統(tǒng)及相應(yīng)設(shè)備進行節(jié)能改造。社區(qū)耗電量偏差率為7%，說明該社區(qū)實際耗電量比同類型社區(qū)僅最低值高出7%，節(jié)能潛力不大，不建議對電力系統(tǒng)及相應(yīng)設(shè)備進行節(jié)能改造。
