供熱項(xiàng)目節(jié)能量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

供熱項(xiàng)目節(jié)能量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

0節(jié)能量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立建筑能約占中國(guó)社會(huì)總能耗的三分之一。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑物的能耗比例呈上升趨勢(shì)。其中北方城鎮(zhèn)采暖能耗約占建筑能耗的50%~65%,是建筑節(jié)能關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我國(guó)供熱系統(tǒng)能源綜合利用率僅為35%~55%,遠(yuǎn)低于80%的世界先進(jìn)水平。準(zhǔn)確掌握供熱整體運(yùn)行情況、查找能源“短板”、分析節(jié)能潛力,是節(jié)能規(guī)劃工作面臨的首要問(wèn)題。由于供熱系統(tǒng)的運(yùn)行效率和供熱單位的管理水平良莠不齊,節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)就成為供熱節(jié)能的核心問(wèn)題,其合理性直接決定評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確與否。此外,為了保證節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)政策的實(shí)施與合同能源管理的推廣,以及幫助業(yè)主決策節(jié)能項(xiàng)目,營(yíng)造比學(xué)趕幫超的良好氛圍,節(jié)能量的確定舉足輕重。在對(duì)我國(guó)供熱現(xiàn)狀的廣泛調(diào)研和深入分析的基礎(chǔ)上,明確界定節(jié)能的含義以及節(jié)能量概念;探討三種不同的節(jié)能量評(píng)價(jià)辦法;分別建立以氣象指標(biāo)等能耗影響因素為修正的節(jié)能量評(píng)價(jià)模型和基于度日能耗的節(jié)能量計(jì)算方法。幫助用能單位“看到”節(jié)能項(xiàng)目帶來(lái)的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)收益,為項(xiàng)目決策提供理論依據(jù),也是減少節(jié)能服務(wù)公司與用能單位爭(zhēng)議的有效手段,促進(jìn)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用和合同能源管理的推廣。1提出問(wèn)題1.1加熱系統(tǒng)的節(jié)能評(píng)估方法1.1.1物聯(lián)網(wǎng)在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用節(jié)能后評(píng)價(jià)是指針對(duì)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況,依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo),分析節(jié)能工作取得的成效和存在的不足,借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)供熱信息有效反饋,從而提高節(jié)能決策水平和運(yùn)營(yíng)管理水平,旨在供熱系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化。1.1.2節(jié)能改造效果分析供熱節(jié)能后評(píng)價(jià)辦法包括Delphi法、層次分析法(AHP)、熵技術(shù)法、對(duì)比法以及成功度法等。其中對(duì)比法是我國(guó)項(xiàng)目后評(píng)價(jià)最常用的方法,分為“前后對(duì)比法”和“有無(wú)對(duì)比法”。“前后對(duì)比法”是節(jié)能改造后,比較供熱實(shí)際與預(yù)測(cè),分析二者偏離程度及產(chǎn)生原因;“有無(wú)對(duì)比法”是比較節(jié)能項(xiàng)目實(shí)施前后系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況,無(wú)特殊說(shuō)明本文采用后者。指標(biāo)體系的構(gòu)建是后評(píng)價(jià)工作的最重要內(nèi)容,評(píng)價(jià)指標(biāo)選取是否適宜直接決定評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。1.2影響節(jié)能評(píng)價(jià)結(jié)果的指標(biāo)供熱節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由一系列衡量供熱各環(huán)能效水平的指標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成,是影響節(jié)能評(píng)價(jià)結(jié)果因素的集合。評(píng)價(jià)指標(biāo)主要分三大類,即安全指標(biāo)、工藝指標(biāo)和能效指標(biāo)。安全指標(biāo)是前提,工藝指標(biāo)是保證,能效指標(biāo)是方向。1.2.1安全指標(biāo)保證供熱品質(zhì)是供熱節(jié)能的前提,以國(guó)家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范為約束條件,采取一票否決制。主要包括:(1)室內(nèi)面積率是衡量供熱品質(zhì)的重要指標(biāo),用戶室溫合格率應(yīng)在97%以上。(2)運(yùn)行事故率《城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定供熱系統(tǒng)完好率應(yīng)在98%以上;鍋爐房供熱可靠度應(yīng)在85%以上;設(shè)備事故率應(yīng)在2‰以下。(3)“三個(gè)診斷效率”指反映供熱問(wèn)題經(jīng)查屬實(shí)的戶數(shù)占總用戶的比率,是衡量社會(huì)效益的重要指標(biāo)。1.2.2技術(shù)指標(biāo)用于評(píng)價(jià)供熱系統(tǒng)的先進(jìn)工藝以及保障系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)控手段。(1)鍋爐容量小、臺(tái)數(shù)不足,導(dǎo)致鍋爐長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行熱源配置的合理性直接影響鍋爐效率。一直存在的“大馬拉小車”現(xiàn)象,就是由于選擇鍋爐的容量及臺(tái)數(shù)超過(guò)實(shí)際需求,導(dǎo)致鍋爐長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行,造成資金和能源的極大浪費(fèi)。保證主設(shè)備工作在設(shè)計(jì)負(fù)荷和工況下是節(jié)能的重要途徑。(2)能耗占鍋爐房用電的比例風(fēng)機(jī)、水泵作為鍋爐房的主要耗能設(shè)備,其耗電量占鍋爐房用電量的80%以上。利用變頻調(diào)速技術(shù),當(dāng)轉(zhuǎn)速下降20%,耗電量減少48.8%,節(jié)電效果非常明顯。(3)建筑物的耐熱性建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)狀況及其所在地區(qū)氣候和采暖條件決定了建筑采暖耗熱量指標(biāo)。提高墻體保溫性能以及門窗氣密性能可以極大降低建筑采暖能耗。(4)確保熱量和劃土技術(shù)的安全水力失調(diào)嚴(yán)重影響供熱效果,冷熱不均造成能源的巨大浪費(fèi)?！冻擎?zhèn)供熱系統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定管網(wǎng)水力平衡度應(yīng)介于0.9~1.2。1.2.3效率指標(biāo)(1)鍋爐節(jié)能目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)供熱節(jié)能效果必須最終落實(shí)到熱源處能源的節(jié)省量上,因此鍋爐效率的高低決定節(jié)能目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)?！冻擎?zhèn)供熱系統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)各類型鍋爐能效作出明確規(guī)定。(2)網(wǎng)絡(luò)傳輸效率主要受管道保溫材料、敷設(shè)方式、供熱半徑、泄漏等影響。《城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定室外管網(wǎng)輸送效率不應(yīng)小于90%。(3)采煤量反映供熱系統(tǒng)整體效率,是衡量系統(tǒng)是否節(jié)能的重要指標(biāo)。(4)加熱系統(tǒng)的綜合效率是指建筑物自身用熱量與供熱系統(tǒng)總能耗之比。考慮各環(huán)節(jié)熱損失,是能夠描述供熱系統(tǒng)整體運(yùn)行情況的指標(biāo)。(5)具有良好的原則性綜合單耗全面地反映了供熱系統(tǒng)的總體能耗水平,具有良好的可比性。供熱節(jié)能評(píng)價(jià)須以確保社會(huì)效益和環(huán)境效益為前提,以降低能耗為目標(biāo),以綜合單耗評(píng)價(jià)為重點(diǎn),以節(jié)能措施為加分項(xiàng)。1.3相關(guān)概念1.3.1能耗管理節(jié)能技術(shù)必須走出“減少能耗就是節(jié)能”的誤區(qū)。節(jié)能是一個(gè)相對(duì)的概念,是指在不影響生產(chǎn)發(fā)展和生活質(zhì)量前提下的用能管理;主要包括工藝節(jié)能、技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能。本文主要是指技術(shù)措施節(jié)能。1.3.2能源消費(fèi)支出數(shù)量的測(cè)定“節(jié)能量”是指滿足同等需要或達(dá)到相同目的條件下,一定時(shí)期內(nèi)能源消費(fèi)減少的數(shù)量。需選定基準(zhǔn)指標(biāo),通過(guò)對(duì)比得出。本文將其界定為立足現(xiàn)有規(guī)模設(shè)備,剔除氣象等因素影響的供熱系統(tǒng)實(shí)際節(jié)能量。2實(shí)際監(jiān)測(cè),計(jì)算產(chǎn)出節(jié)能量是節(jié)能改造項(xiàng)目最重要的產(chǎn)出,是合同能源管理的核心產(chǎn)品,也是政府落實(shí)節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)政策的主要依據(jù)。但節(jié)能量不屬于直觀的產(chǎn)出,必須通過(guò)實(shí)際監(jiān)測(cè)或計(jì)算得到。下文將詳細(xì)探討節(jié)能量評(píng)價(jià)辦法。2.1節(jié)能模型式中Eb/Ea———節(jié)能改造前/后系統(tǒng)能耗/tce。本文以改造前后能耗偏差為基準(zhǔn)模型,以理論實(shí)踐為支撐,對(duì)該結(jié)果進(jìn)行修正。2.2分采暖用水式中eb/ea為節(jié)能改造前/后建筑端單位熱量能耗;Pa———節(jié)能技改后采暖建筑用熱量。值得注意的是,為衡量供熱系統(tǒng)整體能效,須考慮熱源及熱網(wǎng)效率,故計(jì)算單位熱量能耗e時(shí),分子選取熱源側(cè)總能耗量,分母選取建筑實(shí)際用熱量。2.3合同資源管理對(duì)供熱的影響節(jié)能效果主要取決于供熱系統(tǒng)能效,同時(shí)受諸多外界因素約束。缺乏消除擾動(dòng)量影響的有效措施,極大地制約了合同能源管理在供熱領(lǐng)域的應(yīng)用。為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)真實(shí)節(jié)能量,必須將供熱能耗修正到基準(zhǔn)條件下,這直接決定了節(jié)能量評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。2.3.1修訂后的室內(nèi)熱環(huán)境系數(shù)e首先,必須構(gòu)造相同的熱環(huán)境條件。修正公式如下式中to———室外計(jì)算溫度;tb/ta———節(jié)能改造前/后室內(nèi)平均溫度。2.3.2日氣形象修正供熱能耗受室外氣象環(huán)境的影響較大。采用基于采暖度日數(shù)的氣象修正辦法,構(gòu)造相同室外環(huán)境。修正公式如下式中HDDd———當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)采暖度日數(shù)/℃·d;HDDr———當(dāng)年實(shí)際采暖度日數(shù)/℃·d。2.3.3tb/ta—系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間修正系數(shù)ηr系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間也是導(dǎo)致能耗差異的重要因素。修正公式如下式中tb/ta———節(jié)能改造前/后運(yùn)行時(shí)間/h。必須注意,同一地區(qū)暖/寒差異引起采暖天數(shù)的調(diào)整,納入公式(2)的氣象修正更為合理。2.3.4l加熱負(fù)荷修正系數(shù)l供熱面積變化容易導(dǎo)致供熱能耗的大幅增減。修正公式如下式中Ad/Ar———系統(tǒng)設(shè)計(jì)/實(shí)際供熱面積/m2。2.3.5修正模型的構(gòu)建以設(shè)計(jì)條件或節(jié)能技改前為基準(zhǔn),對(duì)氣象條件等四個(gè)主要影響因素進(jìn)行修正,構(gòu)建了節(jié)能量評(píng)價(jià)的修正模型公式(7)改變了目前供熱節(jié)能評(píng)價(jià)多為定性評(píng)價(jià)的局面,推動(dòng)企業(yè)節(jié)能改造項(xiàng)目的開(kāi)展以及節(jié)能量獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制的完善,也為合同能源管理提供了節(jié)能量認(rèn)定方法。2.4基于日常能耗的節(jié)能量模型2.4.1供暖日益值是指采暖期室內(nèi)溫度與室外溫度差值的和。計(jì)算公式如下式中Tn———室內(nèi)基準(zhǔn)溫度/℃一般取18℃;Ti———室外日平均溫度/℃;2.4.2采暖季綜合能源消耗量tce的計(jì)算方法單位面積度日能耗,下文簡(jiǎn)稱度日能耗,是指采暖期單位面積建筑室內(nèi)溫度每提升1℃的綜合能源消耗量。計(jì)算公式如下式中∑E———采暖季綜合能源消耗量/tce;A———熱源帶暖面積/m2。2.4.3單位采暖周期內(nèi)供熱系統(tǒng)節(jié)能量和e將采暖季同期能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,計(jì)算度日能耗差值Δqhdd,得到單位采暖周期內(nèi)供熱系統(tǒng)節(jié)能量ΔE。計(jì)算公式如下由于消除了氣象條件干擾,節(jié)能量ΔE主要取決于供熱系統(tǒng)效率和節(jié)能管理能力,作為供熱節(jié)能量評(píng)價(jià)指標(biāo)具有普遍適用性。3節(jié)能量模型對(duì)比某高校建立了基于物聯(lián)網(wǎng)的供熱節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)(如圖1),通過(guò)對(duì)能耗的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,使節(jié)能管理更加科學(xué)、細(xì)致,實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)。該校供熱系統(tǒng)于2011年10月和2012年10月進(jìn)行了兩次節(jié)能改造,改造前后供熱數(shù)據(jù)如表1所示。采用上文所述三種模型確定該校采暖節(jié)能量,模型中各參數(shù)計(jì)算結(jié)果如表2所示。容易看出:利用三種不同模型得到的節(jié)能量指標(biāo)存在一定差異。其中“國(guó)標(biāo)法”得到的節(jié)能量最少。分析其產(chǎn)生原因,發(fā)現(xiàn)“國(guó)標(biāo)法”在保證建筑側(cè)用熱量基本不變時(shí),評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確可靠;而當(dāng)技術(shù)措施實(shí)施前后有較大變化時(shí),其計(jì)算值存在一定誤差,導(dǎo)致節(jié)能量核查結(jié)果的虛增或低估。而由于帶暖面積和氣候條件等因素影響,這種情況往往普遍存在。這也是“國(guó)標(biāo)法”的主要不足。三個(gè)采暖季的單位面積度日能耗如表2所示,度日能耗指標(biāo)呈下降趨勢(shì),主要源于工藝技術(shù)的優(yōu)化和節(jié)能監(jiān)管力度的加強(qiáng)。其中2012~2013年采暖季度日能耗指標(biāo)下降幅度較大,這要?dú)w功于節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和績(jī)效考評(píng)體系的合理構(gòu)建。值得注意的是,表1中2012~2013年采暖季的綜合能耗最高,主要是因?yàn)椴膳竟嶝?fù)荷面積的擴(kuò)充以及采暖期氣候較往年偏冷,此外,為改善師生工作、學(xué)習(xí)環(huán)境延長(zhǎng)供暖5天。利用方法二的節(jié)能量修正模型,消除采暖能耗影響因素的干擾,得到相對(duì)公平準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果。該高校2012~2013年采暖季完成環(huán)比節(jié)能1552.7tce。累計(jì)節(jié)約能源成本240多萬(wàn),約減少排放CO26000t,SO240t,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益三方共贏。4節(jié)能量修正模型中的參數(shù)變化從影響能耗的主要影響因素入手,建立基于外因修正的節(jié)能量模型,得到供熱系統(tǒng)真實(shí)節(jié)能量,實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)節(jié)能成效量化評(píng)比;而度日能耗指標(biāo),剔除了氣象環(huán)境的干擾,