公共機(jī)構(gòu)能源計(jì)量與統(tǒng)計(jì)

公共機(jī)構(gòu)能源計(jì)量與統(tǒng)計(jì)夏建軍中國建筑與建筑能耗高速增長在過去的10年中，隨著工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑能耗近乎翻了一番Note:totalenergy=buildingsiteenergypluslossduringalloftheprocessesindistrictheatingsystemincludingconversionandtransportation商業(yè)建筑能耗分析城市住宅每戶能耗鄉(xiāng)村住宅每戶能耗全球建筑用能概況單位建筑面積全年總能耗UrbanOtherAveragecountries人均建筑全年總能耗Urban以史為鑒：建筑能耗發(fā)展趨勢發(fā)達(dá)國家建筑能耗變化規(guī)律：隨著工業(yè)轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)增長，建筑能耗會迅速增加；當(dāng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定以后，建筑能耗也維持在增長后的較高水平中國如何避免發(fā)達(dá)國家走過的老路，在經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)，保持建筑低能耗美國:kgce/m2.a日本:kgce/m2.a中國當(dāng)前水平不同發(fā)展模式下中國建筑能耗預(yù)測美國辦公建筑能耗的單峰特性Zone1:CDD)<2000

andHDD≥7000.Zone2:CDD<2000

and5500≤HDD<7000.Zone3:CDD<2000

and4000≤HDD<5499.Zone4:CDD<2000

andHDD<4000.Zone5:CDD≥2000

andHDD<4000.美國建筑能耗歷史變遷分析20年來建筑能耗分布變化趨勢：低能耗建筑越來越少，高能耗建筑逐漸增加當(dāng)代中國：雙峰經(jīng)濟(jì)與雙峰能耗深圳,政府辦公樓福州,政府辦公樓成都,商業(yè)寫字樓成都,政府辦公樓雙峰現(xiàn)象分析深圳-政辦福州-政辦成都-商辦成都-政辦峰值1峰值2峰值1峰值2峰值1峰值2峰值1峰值2樣本量803254131141515825置信概率0.7020.2610.9310.8280.4510.8110.0740.110平均值71.6130.862.5123.860.3155.850.7128.6重慶,商業(yè)寫字樓湖北,政府辦公樓中美校園能耗對比為什么相同類型的建筑物，能耗相差好幾倍？建筑設(shè)計(jì)氣候運(yùn)行與控制人員行為建筑維護(hù)Annualhouseholdelectricityusageofsplittypeair-conditionersin2006,Beijing,China.Source:TsinghuaUniversity14辦公室建筑:用電量、不包括采暖清華學(xué)堂4650m2，34kWh/m2.a清華美院6.4萬m2，65.7kWh/m2.a政府辦公樓B3.7萬m2，113kWh/m2.a政府辦公樓

A1.6萬m2，70.1kWh/m2.a上海辦公塔樓28.7萬m2，215kWh/m2.aOfficebuildingA,USA6425m2，364kWh/m2.aOfficebuilding,Lyon1.7萬m2，165kWh/m2.aOfficebuildingB,USA3萬m2，356kWh/m2.a建筑能耗的巨大差異建筑能耗的巨大差異并不只體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)差異之間，同類建筑內(nèi)部，建筑能耗差異也很大究竟是什么原因?qū)е铝巳绱司薮蟮牟町悾绾味糁聘吣芎牡陌l(fā)生MeasuredEnergyUseIntensities(EUI,kBtu/ft2)of100LEED-NCCertifiedBuildingsSource:EnergyPerformanceofLEED?forNewConstructionBuildings,NBI,

2008綠色建筑不能保證節(jié)能！90kBtu/ft2(284kWh/m2)2003CBECS氣候圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)備建筑室內(nèi)環(huán)境使用者行為操作者行為能耗建筑能耗影響因素大型公建是建筑節(jié)能的重點(diǎn)大型公建的能耗特點(diǎn)能耗遠(yuǎn)高于一般建筑能源消耗，特別是電耗情況特別復(fù)雜全國大型公建的基本情況數(shù)量和面積我國目前有大型公建約1萬座，總面積約3.3億㎡普通公共建筑幾十萬座，總面積約58.3億㎡耗電量（除采暖外）大型公建能耗折合電力470億KWh/年普通公共建筑能耗折合2270億KWh/年為什么要建設(shè)分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)我國公共建筑的能耗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)條件，已經(jīng)不能適應(yīng)節(jié)能工作的發(fā)展要求問題一：管理者不了解建筑各設(shè)備系統(tǒng)的實(shí)際“用能水平”公共建筑自身缺乏翔實(shí)的能耗數(shù)據(jù)積累建筑之間缺少有效的能耗數(shù)據(jù)交流缺少科學(xué)的用能水平評價(jià)方法問題二：設(shè)計(jì)者不了解各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的實(shí)際“節(jié)能效果”一些節(jié)能技術(shù)手段被濫用一些雖然效果顯著，但概念不夠“響亮”的節(jié)能技術(shù)手段無法得到應(yīng)有的重視一些建筑設(shè)計(jì)采用了大量所謂的“節(jié)能技術(shù)”，但并沒有收到理想的節(jié)能效果為什么要建設(shè)分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)建筑能耗數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控與分析是建筑節(jié)能事業(yè)科學(xué)研究和決策的重要基礎(chǔ)世界數(shù)十個城市正陸續(xù)興建實(shí)時(shí)監(jiān)控管理平臺目前非常急迫需要統(tǒng)一各數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)表述方法，以實(shí)現(xiàn)各平臺之間的相互連接和相互比較對于獲得的大量實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)，需要開展深入的數(shù)據(jù)挖掘工作，以實(shí)現(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確的節(jié)能服務(wù)作用能耗監(jiān)測和分析的好處減少能源浪費(fèi)改進(jìn)建筑運(yùn)行節(jié)能和延長設(shè)備壽命發(fā)現(xiàn)節(jié)能改造機(jī)會改善人員舒適和工作效率證實(shí)可達(dá)到15-30%的節(jié)能效果分項(xiàng)計(jì)量的全面實(shí)施2006年清華建筑節(jié)能研究中心開展分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的研究、開發(fā)和工程實(shí)踐2007年10月建設(shè)部、財(cái)政部聯(lián)合下發(fā)文件，在北京、天津、深圳等重點(diǎn)省市開展試點(diǎn)工作，提供專項(xiàng)資金2008年6月建設(shè)部，發(fā)布分項(xiàng)計(jì)量技術(shù)導(dǎo)則。2008年9月530號、531號國務(wù)院令《民用機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》目前多省市、多房地產(chǎn)集團(tuán)開展建筑用能的分項(xiàng)計(jì)量工作計(jì)量工作的政策軌跡科研院所與政府工程舉例2006年，同濟(jì)大學(xué)為上海市建立了商用建筑信息數(shù)據(jù)庫，集成了95棟商用建筑的基本信息和全年總能耗；2007年，福建省建筑科學(xué)研究院調(diào)研了100多棟建筑的能耗狀況和裝表情況，指出需要盡快加強(qiáng)能耗監(jiān)測和計(jì)量管理工作；2008年，武漢科技大學(xué)調(diào)研了23棟大型公共建筑的能耗狀況；2008年，東南大學(xué)調(diào)研了40家機(jī)關(guān)單位，指出調(diào)研能耗的同時(shí)調(diào)研人員密度的重要性；2009年，中國建筑科學(xué)研究院小結(jié)了北京市已完成的107棟樓宇的分項(xiàng)計(jì)量表計(jì)安裝和數(shù)據(jù)上傳的工作；2009年，重慶大學(xué)完成20棟樓的總能耗審計(jì)和其中三棟樓的總能耗拆分；2010年，重慶大學(xué)調(diào)研了400棟公建，系統(tǒng)的總結(jié)了管理上問題；2010年，西安建筑科技大學(xué)調(diào)研了45棟建筑的用能狀況計(jì)量企業(yè)的發(fā)展發(fā)改委公布的前三批節(jié)能服務(wù)公司共有1734家涉及建筑能耗計(jì)量的公司有151家，占總數(shù)的9%，其中有56家企業(yè)還同時(shí)進(jìn)行節(jié)能診斷的業(yè)務(wù)151家企業(yè)中，京、上、廣三地集中有69家，占46%151家企業(yè)中，對平臺系統(tǒng)有較正確、全面認(rèn)識的企業(yè)只有18家，占12%；這幾家企業(yè)的工程量普遍都有20個以上建筑能耗計(jì)量發(fā)展現(xiàn)狀小結(jié)分項(xiàng)計(jì)量在我國的發(fā)展進(jìn)入了一個快速膨脹階段，這與前些年由部分高校和科研院所完成的示范工程所起到的推動作用息息相關(guān)主要問題對能耗數(shù)據(jù)平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)識不足，對能耗分項(xiàng)沒有深入的認(rèn)識；審計(jì)=計(jì)量，計(jì)量=分項(xiàng)，分項(xiàng)計(jì)量=節(jié)能尚未形成完善的數(shù)據(jù)分析方法體系，使得業(yè)界對建筑能耗數(shù)據(jù)的認(rèn)識水平不能有效地深化建筑運(yùn)行管理水平普遍跟不上計(jì)量系統(tǒng)的要求建設(shè)什么樣的分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)基礎(chǔ)功能：節(jié)能管理平臺核心功能輔助節(jié)能診斷衡量節(jié)能改造效果在線運(yùn)行管理與監(jiān)測建設(shè)計(jì)量系統(tǒng)的基本問題建筑能耗邊界定義不同類型能耗計(jì)算轉(zhuǎn)化建立標(biāo)準(zhǔn)能耗數(shù)據(jù)定義方法建筑分項(xiàng)能耗定義能耗邊界定義Et=Energydeliveredtothebuilding’stechnicalsystemEt=Energydeliveredtothebuilding’stechnicalsystemEr=Energyprovidedbythebuilding’srenewableenergysystemEdo=Energyprovidedbythedistrictheating/coolingsystemEb=Actualheat/coldattainedbyabuildingEdi=Energyusedbythedistrictheating/coolingsystem能耗類型定義能耗來源的重要性能耗類型和量同等重要，例如1m3(天然氣),1kWh(電)能耗統(tǒng)計(jì)的等價(jià)折算方法熱值法Calorificvalue,e.g.1kWhc,1kJc一次能源法Primaryenergy,e.g.1kWhp,1kJp等效電法Equivalentelectricity,e.g.1kWhe,1kJe分項(xiàng)能耗定義不統(tǒng)一定義不統(tǒng)一，無法進(jìn)行橫向比較，對比失去意義建筑A:照明+辦公建筑B:照明+風(fēng)機(jī)盤管

建筑C:照明？？統(tǒng)一定義的分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)盡量細(xì)致的分項(xiàng)劃分?jǐn)?shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到數(shù)據(jù)中心至少一小時(shí)采集一次數(shù)據(jù)ISOStandard12655建筑能耗計(jì)量平臺物理架構(gòu)平臺結(jié)構(gòu)(續(xù))建筑性能監(jiān)測工具和系統(tǒng)圖表來源:EnergyInformationSystem,Jessicaetal,LBNL.能耗分項(xiàng)規(guī)范化執(zhí)行的困難實(shí)際配電的復(fù)雜性造成現(xiàn)場調(diào)研的困難對支路勉強(qiáng)分類，降低數(shù)據(jù)質(zhì)量在下級支路安裝更多電表改配電線路，實(shí)現(xiàn)分項(xiàng)配電引入間接計(jì)量能耗分項(xiàng)規(guī)范化執(zhí)行的困難丟數(shù)、錯數(shù)、倒閘等問題影響數(shù)據(jù)質(zhì)量非正常曲線尖峰負(fù)數(shù)解決計(jì)量困難的根本途徑建立標(biāo)準(zhǔn)化的配置文件，管理配電系統(tǒng)信息計(jì)量方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)分項(xiàng)計(jì)量方案本身的一部分包含兩層：配電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息末端設(shè)備信息建筑整體能耗概覽分項(xiàng)能耗分析建筑間能耗比較逐時(shí)運(yùn)行特性比較能耗數(shù)據(jù)報(bào)表打印能耗評測綜合大量建筑的能耗信息，對建筑用能水平予以評價(jià)診斷平臺案例分析中美四棟辦公建筑按照建筑用能類型，拆分能耗依據(jù)統(tǒng)一的建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量模型本例中只有電能數(shù)據(jù)，沒有燃?xì)獠膳荆?1.15~3.15231能耗拆分(建筑A為例)逐時(shí)能耗分析(建筑A為例)231工作日>休息日白天>晚上暖通空調(diào)設(shè)備早上有顯著的開機(jī)尖峰負(fù)荷中午能耗下降：人行為造成

冬季>夏季>過渡季能耗橫向?qū)Ρ冉ㄖ偰芎腁&B≈

中國典型建筑C&D<美國典型建筑暖通空調(diào)B最小，主要采用分散式空調(diào)D最大，老式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，室內(nèi)溫濕度參數(shù)，通風(fēng)量較大照明A&B>C&D(燈具類型;自然采光;人流量傳感器)中國典型建筑<美國典型建筑(統(tǒng)計(jì)結(jié)果)辦公設(shè)備D最大，晚間大量電腦待機(jī)，大量私人專用風(fēng)機(jī)等數(shù)據(jù)來源:*AnnualreportonChina’sbuildingenergydevelopment;**CaliforniaCommercialEnd-useSurvey(CEUS).能耗異?，F(xiàn)象：冬季比夏季高空調(diào)A&B<C(夏季)A&B>C(冬季)D一直很高，9月份最高C采用水蓄冷系統(tǒng)，高峰在晚上出現(xiàn)工作日與休息日能耗比A>D>B>C能耗橫向?qū)Ρ菳uildingABCDAverageweekday-weekendenergyuseratio2.941.361.242.06能耗橫向?qū)Ρ萈eak-baseloadratio

(peak:7am–7pmBase:7pm–7am)SpringSummerFallWinterBuildingA5.355.334.474.20BuildingB1.942.222.041.68BuildingD2.542.652.112.44A&D白天能耗總是較高A晚上能耗較低，中午有明顯的下降峰值:谷值A(chǔ)>D>B2314能耗橫向?qū)Ρ入m然這些建筑的總能耗很接近，但能耗的構(gòu)成卻存在很大差異.節(jié)能潛力:建筑A&B–照明;采暖相關(guān)設(shè)備建筑C&D–辦公室插座設(shè)備從建筑B中認(rèn)識到分散空調(diào)具有更高的總體效率從建筑

A中認(rèn)識到用戶行為、管理者行為可以有效降低用能峰值，進(jìn)而減少總能耗冷機(jī)分析2314春季工作日夏季休息日冷機(jī)頻繁起停iSagy客戶端截圖2314基于能耗監(jiān)測系統(tǒng)的一些節(jié)能診斷案例冷機(jī)低負(fù)載運(yùn)行能耗分析冷機(jī)的額定功率為73kW每天的穩(wěn)定運(yùn)行階段，冷機(jī)能耗只在50kW左右冷機(jī)負(fù)載率長期維持在68.5%冷機(jī)沒有真正發(fā)揮其效能冷機(jī)的效率會隨著負(fù)載率的降低而降低節(jié)能潛力提高冷機(jī)負(fù)載率，節(jié)能潛力約11.3萬度電/年冷機(jī)工作點(diǎn)偏移冷機(jī)常年運(yùn)行老化，特別是吸收式冷機(jī)密封不嚴(yán)，導(dǎo)致冷機(jī)整體性能下降，無法維持高效運(yùn)行案例：某科研單位冷機(jī)老化，更換冷機(jī)年節(jié)省電耗9.4萬kWh冷機(jī)兩器換熱案例：某商場冷機(jī)清洗冷凝器結(jié)構(gòu)，年節(jié)省電耗4.2萬kWh供冷二次泵選型偏大能耗分析水泵輸送能耗較大從空調(diào)系統(tǒng)能效指標(biāo)中可以看出，冷凍水輸送系數(shù)低于指標(biāo)底限值35節(jié)能潛力檢查水系統(tǒng)目前運(yùn)行狀況，是否存在大流量小溫差現(xiàn)象等檢查水泵的性能和實(shí)際工作點(diǎn)節(jié)能潛力約2.2萬度電/年夜間電耗能耗分析觀察電梯和室內(nèi)照明的逐時(shí)能耗曲線與其他建筑對比，在夜間運(yùn)行階段有的建筑該部分電耗并沒有下降至零，存在運(yùn)行不當(dāng)之處節(jié)能潛力說明運(yùn)行管理在夜間存在疏漏建議加強(qiáng)管理制度，特別針對夜間問題，徹底關(guān)閉不需要使用的設(shè)備節(jié)能潛力約4.1萬度電/年新風(fēng)量過大編號額定風(fēng)量（m3/h）實(shí)測風(fēng)量（m3/h）實(shí)際換氣次數(shù)：5新風(fēng)風(fēng)量回風(fēng)風(fēng)量新風(fēng)閥開度回風(fēng)閥開度總風(fēng)量新風(fēng)比132100505920100%0%50592100%432100468722916070%100%7603262%53420091384325480%90%5239217%651500506922613690%100%7682866%725600737722037100%100%2941425%8366001432715951100%100%3027847%11366001605726318100%100%4237537%1252700367122194100%70%2586514%1352700153370100%0%15337100%新風(fēng)量過大(續(xù))風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)，年節(jié)省電量19.2萬kWh太陽輻射案例：某車站大范圍玻璃幕墻導(dǎo)致太陽輻射量較大室內(nèi)負(fù)荷計(jì)算時(shí)取室內(nèi)溫度為30℃，室外溫度為34℃照明改造案例：某商場照度超標(biāo)一層商場照度平均為1800lux，二層照度平均為2000lux在大中城市中，商場照度設(shè)計(jì)值一般在900lux上下一層照度二層照度更換燈管選取光效較高的同系列產(chǎn)品3根16W燈管的光通量約為2根32W燈管的60%燈管長度不同使得燈箱也需更換削減燈管將現(xiàn)有商場的燈管數(shù)量