2017年度昆明市民用建筑能耗分析报告

2017 年度昆明市民用建筑能耗分析报告

民用建筑能耗统计工作的开展，对于全面掌握民用建筑能耗的实际状况，以便有针对性地加强建筑节能的管理，意义重大。同时，对于因地制宜地制订和调整地方性建筑节能技术政策与设计标准，合理规范民用建筑的节能设计，也具有重要的指导意义。自2009年云南省开展民用建筑能耗统计工作以来，昆明市不断加强统计工作的组织和监督，提高民用建筑信息及能耗统计的质量。2018年，昆明市于5月30日前按照《云南省民用建筑能源资源消耗统计报表制度》有关要求，报送了2017年度民用建筑的基本信息、能耗信息等情况，并基于统计数据，编制本民用建筑能耗分析报告。

一、能耗统计工作总体情况

截至2018年5月30日，昆明市2017年度能耗统计报送工作全部完成。按照《云南省民用建筑能源资源消耗统计报表制度》要求，全市范围内，单体建筑3000平方米以上国家机关办公建筑和20000平方米以上大型公共建筑的基本信息和能源资源消耗情况采取全面统计的方法统计；居住建筑、中小型公共建筑的建筑信息和能耗统计则采取重点调查的方式开展，最低统计数量分别为500栋和300栋。

（一）统计数量

2017年度，昆明市19个区县（倘甸产业园区和轿子山旅游开发区已撤销）均开展了本年度民用建筑能源资源消耗统计工作，共完成2136栋城镇民用建筑信息及能源资源消耗统计，其中大型公共建筑225栋、国家机关办公建筑195栋、中小型公共建筑578栋、居住建筑1752栋；810栋乡村居住建筑的建筑信息及能源资源消耗统计。

相比2016年度，2017年度城镇民用建筑统计数量减少62%，其中居住建筑减少61.3%、中小型公建减少0.34%，统计数量减少后仍然满足最低统计数量要求，大型公建减少11%、国家机关办公建筑减少25%。昆明滇池国家旅游度假区、五华区、盘龙区、晋宁县、官渡区、寻甸回族彝族自治县、市辖区、安宁市、宜良县统计的大型公建和国家机关办公建筑较往年减少，未满足大型公建及国家机关办公建筑全面统计的要求。乡村居住建筑的统计数量较2016年的131栋有较大幅度的增加。

表 1 2017 年度昆明各区县统计数量与 2016 年度比较

图 1 昆明市城镇民用建筑历年统计数量

（二）数据质量

1、数据预处理

（1）能耗转换

把所有的数据转换为统一标准的能耗值（标准煤）。转换标准见下表2。

表 2 标准煤折算系数表

（2）数据的初始化

计算建筑单位面积能耗值（kgce/m ² ），计算公式如下所示：

2、数据的分类和不合理数据的剔除

（1）数据的分类

对于统一能耗数据、按以下分类标志进行分类：国家机关办公建筑、大型公共建筑、中小型公共建筑和居住建筑。

（2）强影响点的删除

鉴于昆明市全部属于温和地区，冬季无集中供暖、夏季制冷需求不大，因此不同类型建筑的单位面积能耗有效区间在国家民用建筑能耗系统所设有效区间基础上适当放宽下限，详见下表3，建筑的单位面积能耗不在此区间范围则认为该数据为强影响点。

表 3 不同类型建筑的单位面积能耗有效区间

（3）异常值的剔除

采用单变量的异常值检验剔除异常值。单变量异常值检验的过程是从单个变量出发检验异常值，结合本项目的数据情况，具体来说就是以每一列数据为一个变量，运用在单变量异常值检验中介绍的某个适合的方法进行检验，挑选出此变量中的异常值。对每个变量进行单变量异常值检验。在结束上述过程后，然后考察每个建筑的具体情况，如果某建筑的能耗数据中被判定为异常值的数据个数超过事先设定的标准，则该建筑的能耗数据就被认定为异常值，将该建筑的所有数据予以剔除。

（4）剔除统一能耗数据表中的不合理数据

由于各类建筑在单位面积能耗数据，较少服从正态分布，故我们不能利用传统的卡方（）检验法进行异常值的剔除。就算各类建筑单位面积能耗都服从正态分布，从数据实证角度来看，采用卡方（）检验法进行检验，剔除的数据过多。由于数据的调查需要花费大量的成本和精力，故我们应该基于谨慎的态度和保护数据的原则来剔除不合理数据。

2、质量情况

数据预处理中，通过大数校核、有效区间和人工核查三种方式对建筑能耗统计数据进行了不同层次的筛选，对单位面积能耗过大和过小的反常数据进行了适当剔除，共剔除无效样本216栋，有效样本共计2534栋，占统计调查总量的92.15%，详见下表4。

表 4 不同类型建筑的数据质量分析

此外，建筑信息填报中，部分建筑存在建筑面积与所填建筑类型不符的情况，如单体建筑低于3000平方米的国家机关办公建筑、单体建筑低于20000平方米的中小型公共建筑误报为大型公建等；部分大型公建和中小型共建未填写建筑功能或建筑功能填写有误等。建筑能源资源消耗情况填报中，大部分建筑仅关注水资源及电能的消耗情况，未全面填报建筑在用的其他能源消耗情况，如太阳能、天然气、人工煤气等。

二、民用建筑资源能源消耗现状分析

（一）能源结构

本报告对昆明市民用建筑用能结构以及不同类型民用建筑用能结构进行了对比分析。昆明市2017年度建筑能源资源消耗统计中，部分建筑对太阳能光热建筑应用有所统计，但因其总量在各类能源消耗总量中的占比不足0.01%，故以下分析中不予考虑。

1、电力是昆明市民用建筑使用过程中最主要的能源形式

从城镇民用建筑2534栋样本的用能结构看，能源消耗由电力、煤炭、天然气、液化石油气和人工煤气构成。由于地处温和地区，冬无严寒、夏无酷暑，昆明地区无集中供热耗热量和集中供冷耗冷量。电力和天然气是最主要的能源形式，分别占各类能源消耗总量的89.41%和8.73%，详见下图2。

其中，城镇和农村居住建筑的电力消耗量在能源消耗总量的占比分别为77.16%和94.4%；中小型公共建筑和大型公共建筑的电力消耗量在能源消耗总量的占比分别为92.62%和96.69%；国家机关办公建筑的电力消耗量在能源消耗总量的占比为96.98%。

图 2 城镇民用建筑能源结构

2、城乡居住建筑用能结构差异较大

虽然电力是昆明市居住建筑使用过程中最主要的能源形式，但在城镇及农村居住建筑总能耗中，电力能源消耗占比差异较大，其他能源构成也略有不同。

图 3 居住建筑能源结构

城镇居住建筑中，电力、天然气和人工煤气是最主要的能源形式，分别占各类能源消耗总量的77.16%、18.52%和4.31%，详见图3-1；农村居住建筑的能源形式包括电力、液化石油气、煤炭、天然气，其在能源消耗总量的占比分别为94.4%、2.6%、1.7%和1.3%，，详见图3-2。

3、公共建筑因其功能不同，能源构成也有差异

在各类公共建筑（样本总量923栋，办公建筑含国家机关办公建筑）中，能源消耗由电力、天然气、液化石油气、人工煤气和煤炭构成，详见图4。其中，商场（44栋）的电力消耗比例最高，占其建筑总能耗的99.17%，其余能源消耗类型为天然气；办公建筑（274栋）的电力消耗占其建筑总能耗的97.72%，天然气、液化石油气、人工煤气、煤炭等能源亦有所使用，但占比普遍不高；与办公建筑类似，文化教育类建筑（495栋）主要能源消耗类型为电力和天然气，其消耗分别占建筑总能耗的94.23%和4.8%，液化石油气、人工煤气、煤炭等能源虽有所使用，但占比亦不高；相对于其他公共建筑，宾馆饭店（28栋）在运行过程中炊事、热水、洗衣所需的天然气、液化石油气消耗比重较大，分别占建筑总能耗的7.48%和1.8%，其余能耗为电力消耗；医疗卫生建筑（39栋）的能源消耗构成为电力和天然气。

图 4 不同功能公共建筑各类能源消耗比例构成

（二）能耗强度

2017年，昆明市民用建筑年能耗强度为6.82 kgce/m ² ，其中，居住建筑为4.09 kgce/m ² 、中小型公共建筑为9.64 kgce/m ² 、大型公共建筑为10.55 kgce/m ² 、国家机关办公建筑为11.36 kgce/m ² ，详见图5。

图 5 2017 年度民用建筑年能耗强度

由于居民对居住环境舒适性的要求越来越高，与2016年相比，2017居住建筑能耗强度提高了0.45kgce/m ² 。由于居住建筑在2017年民用建筑统计中，栋数占比达64%，面积占比达57%，居住建筑能耗强度的提高直接导致全市民用建筑能耗强度较上年度提高了0.47 kgce/m ² 。而随着建筑能源审计、绿色建筑推广、节约型公共机构创建等建筑节能工作的推进，其他类型民用建筑的能耗强度较上年度均有所下降，其中，中小型公共建筑减少了0.34 kgce/m ² 、大型公共建筑减少了3.76 kgce/m ² 、国家机关办公建筑减少了0.34 kgce/m ² 。

1、建筑能耗分布情况

由于建筑规模和功能的不同，建筑能耗水平差异较大，本报告应用直方图分析各类建筑能耗分布频率情况，详见下图6。

通过分析，国家机关办公建筑年单位面积能耗平均值为9.91 kgce/m ² ，分布在1.04-72.78kgce/m ² ，未呈正态分布，其中大多数分布在1.04-11.24kgce/m ² 之间，占总量的77.3%；大型公共建筑年单位面积能耗平均值为10.77 kgce/m ² ，分布在1-82.88kgce/m ² ，未呈正态分布，其中大多数分布在1-17.28kgce/m ² 之间，占总量的89%；中小型公共建筑年单位面积能耗平均值为8.95 kgce/m ² ，分布在1-101.42kgce/m ² ，未呈正态分布，其中大多数分布在1-11.38kgce/m ² 之间，占总量的82%；居住建筑年单位面积能耗平均值为4.03 kgce/m ² ，分布在1-49.24kgce/m ² ，未呈正态分布，其中大多数分布在1-5.62kgce/m ² 之间，占总量的79.1%。

图 6 不同类型民用建筑单位面积能耗分布直方图

2、不同竣工年度建筑能耗强度

2017年度民用建筑能耗统计数据中，统计的建筑竣工时期从1947年至2017年，表5、图7为昆明不同竣工年度民用建筑建筑2017年的能耗强度。

本次统计中，1979年以前竣工建筑26栋，1980-1989年竣工建筑103栋，1990-1999年竣工建筑354栋，2000-2009年竣工建筑1069栋，2010-2017年竣工建筑982栋。

表 5 不同竣工年度建筑 2017 年度能耗强度

从能耗上看，在1979年以前竣工的民用建筑能耗强度最高，为9.05 kgce/m ² ，随着标准的日益完善，建筑设计日趋合理，建筑节能技术不断发展，建筑材料日新月异，1980年以后竣工的建筑单位面积能耗开始出现回落。尤其在2010年大力推进节能减排工作以后竣工的民用建筑，其能耗强度为6.42 kgce/m ² ，显著低于此前竣工的民用建筑。

图 7 不同竣工年度建筑 2017 年度能耗强度

3、不同功能公共建筑能耗强度

2017年，公共建筑中办公建筑（含国家机关办公建筑）、宾馆饭店和文化教育建筑单位面积能耗分别为9.91 kgce/m ² 、17.89 kgce/m ² 和7.97 kgce/m ² ，且其在不同规模公建中的差异不大。

中小型公建中上报的商场建筑主要是一些用能密度高的大型超市，且样本量较少（6栋），导致其商场建筑的单位面积能耗较高，为36.89 kgce/m ² ；大型公建中上报的商场建筑主要是综合型购物广场，其单位面积能耗较低，为10.24 kgce/m ² 。

医疗卫生建筑单位面积能耗为16.56 kgce/m ² 。该类建筑的用能强度与其规模、等级关系较大，大型公建中医疗卫生建筑单位面积能耗为18.1 kgce/m ² 、中小型公建中医疗卫生建筑单位面积能耗为11.28 kgce/m ² 。

其他功能建筑是公共建筑中能耗强度最高的建筑，为19.79 kgce/m ² ，由于本次上报的建筑样本量较少（43栋），功能类型较单一，主要有通信建筑、交通物流建筑和警务用房等，其中普遍配置机房，其用能强度对本次统计的该类型公共建筑的影响较大，属于强影响点。

图 8 不同功能建筑能耗强度

（二）水资源消耗情况分析

2017年，昆明市民用建筑水资源消耗情况见下图9。根据上报的统计数据，全市单位面积水资源消耗强度为0.46 m ³ /m ² ，其中，农村居住建筑单位面积水耗最高为0.98 m ³ /m ² （人均水耗为98 L/d人）；国家机关办公建筑次之，单位面积水耗为0.93 m ³ /m ² ；中小型公共建筑单位面积水耗为0.67 m ³ /m ² ；与农村居住建筑相比，城镇居住建筑的单位面积水耗要少得多，为0.44 m ³ /m ² ；，大型公共建筑近年来开展的节水行动成效显著，大型公建是各类型建筑中单位面积水耗最低的，为0.36 m ³ /m ² 。根据云南省地方标准《用水定额标准（DB53/T 168-2013）》，温带（Ⅲ区）农村居民生活用水定额为30-45 L/d·人（分散供水），昆明地区农村居住建筑用水量高、节水潜力大，应是下一步昆明市民用建筑节水工作的重点。

图 9 不同建筑类型单位面积水耗

2017年，昆明不同功能公共建筑单位面积用水量见下图10。由图可知，建筑功能对水耗的影响较大，大型公建和中小型公建筑单位面积用水量在不同建筑功能中呈现出相同的规律，医疗卫生类公共建筑的用水强度最高，为1.28 m ³ /m ² ；宾馆饭店的用水强度次之，为0.85 m ³ /m ² ；文化教育类公建单位面积水耗为0.47 m ³ /m ² ；写字楼与商场的单位面积水耗差别不大，分别为0.19 m ³ /m ² 和0.22 m ³ /m ² 。

图 10 不同功能公共建筑单位面积水耗

三、节能效益与途径分析

（一）建筑能耗定额及基线分析

由于不同功能的公共建筑在用能特点、用能总量上存在较大差异，所以应针对不同功能建筑给出相应的定额。公共建筑根据功能不同可以分为：国家机关办公建筑、大型公共建筑（办公楼建筑、商场建筑、宾馆饭店建筑和其他建筑），同时由于公共建筑用能系统复杂，建筑内不同用能系统要求不同、特点不同，所以针对不同的用能分系统给出相应的定额。目前确定建筑能耗定额的方法有以下三种：①基于实测数据，获得不同功能建筑不同系统的大致能耗水平；②采用模拟手段，理解和解释实际数据，摒弃掉其中的不合理的设计和运行因素，得到建筑的合理用能定额；③需要根据建筑不同的使用状况，如使用时间等，对用能定额进行合理修正。

现采用建筑能耗定额基于实测数据的确定方法对昆明市2016年建筑能耗定额进行初步研究：

对于相同功能建筑，对同一用能指标X进行统计分析，求出样本的统计平均值和标准差，即：

通常可认为公共建筑中各项用能指标X服从正态分布，当对大量样本进行统计分析之后，某项用能指标的定额R可确定为：

根据昆明市2017年建筑能耗统计情况，建立建筑能耗数据表。应用上述基于实测数据的方法初步确定昆明市2017年各类建筑能耗定额，主要包括国家机关办公建筑、大型公共建筑、中小型公共建筑和居住建筑这几类建筑类型的能耗定额，如下表6所示：

表 6 昆明市各类建筑能耗定额标准

利用上述方法确定的建筑能耗定额侧重于建筑物实际用能水平，由于统计样本量较少，且未考虑其他因素的修正，因此会存在较大误差，实际按此定额标准进行建筑节能控制会存在一定难度，后续将采用其他方法进行对比分析，以确定最终的云南省建筑能耗定额标准。

按照上表中各类建筑确定的建筑能耗定额标准，对昆明市2017年统计的建筑能耗进行对比分析，得出各建筑类型中建筑能耗超过标定额的建筑物数量共计109栋，占总统计建筑数的4.3%，各建筑超定额标准的建筑数量如表7所示。从表中可以看出国家机关办公建筑和大型公共建筑中的商场建筑和宾馆饭店建筑有较大的节能空间。

表 7 昆明市各类建筑能耗超定额标准的栋数

（二）建筑能耗总量测算及节能潜力预测分析

1、建筑能耗总量测算

昆明市2017年统计建筑物基础信息的建筑物栋数共2750栋，建筑面积共4718万m ² 。其中国家机关办公建筑195栋，大型公共建筑225栋，中小型公共建筑578栋，居住建筑1752栋。

表 8 昆明市 2017 年建筑统计信息汇总表

建筑能耗定额及基线分析，可以估算出2017年统计后的建筑物的建筑能耗总量为607050tce。各建筑类型的总建筑能耗分别如下表9所示：

表 9 昆明市 2017 年建筑统计信息汇总表

2、节能潜力预测分析

根据实测数据确定得到的各类建筑能耗定额标准和2017年建筑能耗高于标准的建筑数统计，估算出各建筑类型节能潜力如下表10所示。利用各建筑类型的平均值估算出昆明市2017年民用建筑单位面积建筑能耗的节能量，针对昆明市2017年统计的建筑而言，总建筑面积为4718万m ² ，按上述比例估算超定额标准的建筑面积164.51万m ² ，实施相应的建筑节能措施，降低超定额建筑单位面积能耗，预计每年可节约能源31560.7tce。

表 10 昆明市各类超定额建筑节能潜力预测表