（热能工程专业论文）建筑能耗的分析与评价方法的研究.pdf

摘要 本文基于统化能源利用评价思想，提出了一套完整的建筑能耗分析与评价 方法。其特点在于可以追踪能源利用的生产供应、网络输配以及用户终端使用全 过程，分层次研究建筑能耗，包括平均能源利用率、单位建筑面积的电耗、建筑 物的耗热( 冷) 量及其一次能源消耗量以及用户终端的采暖( 或制冷) 之燃料单耗等 绩效性指标，为科学地分析与评价建筑能耗创造了条件。 在北方地区建筑能耗中，供暖是占非常重要的部分，供暖的方式很多，有热泵、锅 炉房、电热膜、熟电联产等，而其中热电联产供暖的热电成本分摊问题又是最复杂的， 制定合理的热价是确保热电联产事业健康发展的关键因素，因此热电联产机组供热成本 与热价问题研究是一项重要而紧迫的工作。本文通过统一化评价方法分析研究了热电联 产机组的供热成本与热价问题，并就目前热电厂困难的原因进行了综合分析。 关键词：建筑能耗，统一化评价方法，单耗分析，热电联产， a b s t r a c t b a s e do nat h o u g h ta b o u tu n i f i e de v a l u a t i o ns y s t e mo fe n e r g yu t i l i z a t i o n s ，t h i sp a p e r p r e s e n t sai n t e g r a t ea p p r o a c ho na n a l y s i so fe n e r g yc o n s u m p t i o na n de s t i m a t i o na b o u t a r c h i t e c t u r e i tm a k e st r a c k sf o rt h eo v e r a l lp r o c e s sa b o u tp r o d u c t i o na n ds u p p l y , i n t e m e t d i s t r i b u t i o na n dl a s e rt e r m i n a lu s i n go ne n e r g yu t i l i z a t i o n i ts t u d i e sa v e r a g ee n e r g y u t i l i z a t i o nr a t i oo fa r c h i t e c t u r e ，c u r r e n td r a i no nu n i ta r e a , h e a t ( c o l d ) c o n s n m p t i o n ， c o r r e s p o n d i n ge n e r g yc o n s u m p t i o na n de q u i v a l e n te f f e c ti n d e xo nh e a t i n g ( o rr e f r i g e r a t i o n ) a b o u tu s e rt e r m i n a l ，l e a d i n gt oc r e a t ef a v o r a b l ec o n d i t i o nf o rs c i e n t i f i ca n a l y s i sa n d e s t i m a t i o no ne n e r g yc o n s u m p t i o na b o u ta r c h i t e c t u r e i nt h eb u i l d i n ge n e r g yc o n s u m p t i o n ，t h eh e a t i n gi so n ee x t r e m e l yi m p o r t a n t p a r t c u r r e n th e a t i n gs y s t e m ss e r v i n gt h eg e n e r a lp u b l i ci nu r b a na r e a sa r em a i n l y c l a s s i f i e di n t of o u rt y p e s ，n a m e l y ，b o i l e rh e a t i n gs y s t e m s ，t h ec h p ( c o m b i n e d h e a ta n dp o w e r ) s y s t e m s ，h e a tp u m ps y s t e m sa n de l e c t r i ch e a t i n g t h ec o s t a l l o c a t i o no ft h ec h pi sm o s tc o m p l e x f o r m u l a t e st h er e a s o n a b l eh e a t i n gp r i c ei s t h ee s s e n t i a lf a c t o ro ft h ec h ph e a l t hd e v e l o p m e n t 。t h e r e f o r et h eh e a t i n gc o s ta n d t h eh e a t i n gp r i c eo ft h ec h pi st h eu r g e n tw o r k t h i sa r t i c l ep r o d u c e st h eh e a t i n g c o s tt h r o u g ht h eu n i f i c a t i o ne v a l u a t i o nm e t h o d j i a n gy u a n y u a n ( t h e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h o us h a o x i a n g k e yw o r d s ：b u i l d i n ge n e r g yc o n s u m p t i o n , u n i f i e de v a l u t a t i o nm e t h o d ，u n i tf u e l c o n s u m p t i o na n a l y s i s 摘要 本文基于统一化能源利用评价思想，提出了一套完整的建筑能耗分析与评价 方法。其特点在于可以追踪能源利用的生产供应、网络输配以及用户终端使用全 过程，分层次研究建筑能耗，包括平均能源利用率、单位建筑面积的电耗、建筑 物的耗热( 冷) 量及其一次能源消耗量以及用户终端的采暖( 或制冷) 之燃料单耗等 绩效性指标，为科学地分析与评价建筑能耗创造了条件。 在北方地区建筑能耗中，供暖是占非常重要的部分，供暖的方式很多，有热泵、锅 炉房、电热膜、热电联产等，而其中热电联产供暖的热电成本分摊问题又是最复杂的， 制定合理的热价是确保热电联产事业健康发展的关键因素，因此热电联产机组供热成本 与热价问题研究是一项重要而紧迫的工作。本文通过统一化评价方法分析研究了热电联 产机组的供热成本与热价问题，并就目前热电厂困难的原因进行了综合分析。 关键词：建筑能耗，统一化评价方法，单耗分析，热电联产， a b s t r a c t b a s e do nat h o u g h ta b o u tu n i f i e de v a l u a t i o ns y s t e mo fe n e r g yu t i l i z a t i o n s ，t h i sp a p e r p r e s e n t sai n t e g r a t ea p p r o a c ho na n a l y s i so fe n e r g yc o n s u m p t i o na n de s t i m a t i o na b o u t a r c h i t e c t u r e i tm a k e st r a c k sf o rt h eo v e r a l lp r o c e s sa b o u tp r o d u c t i o na n ds u p p l y , i n t e r n e t d i s t r i b u t i o na n du s e rt e r m i n a lu s i n go ne n e r g yu t i l i z a t i o n i ts t u d i e sa v e r a g ee n e r g y u t i l i z a t i o nr a t i oo fa r c h i t e c t u r e ，c u r r e n td r a i no nu n i ta r e a , h e a t ( c o l d ) c o n s u m p t i o n ， c o r r e s p o n d i n ge n e r g yc o n s u m p t i o na n de q u i v a l e n te f f e c ti n d e xo nh e a t i n g ( o rr e f r i g e r a t i o n ) a b o u tu s e rt e r m i n a l ，l e a d i n gt oc r e a t ef a v o r a b l ec o n d i t i o nf o rs c i e n t i f i ca n a l y s i sa n d e s t i m a t i o no ne n e r g yc o n s u m p t i o na b o u ta r c h i t e c t u r e i nt h eb u i l d i n ge n e r g yc o n s u m p t i o n ，t h eh e a t i n gi so n ee x t r e m e l yi m p o r t a n t p a r t c u r r e n th e a t i n gs y s t e m ss e r v i n gt h eg e n e r a lp u b l i ci nu r b a na r e a sa r em a i n l y c l a s s i f i e di n t of o u rt y p e s ，n a m e l y ，b o i l e rh e a t i n gs y s t e m s ，t h ec h p ( c o m b i n e d h e a ta n dp o w e r ) s y s t e m s ，h e a tp u m ps y s t e m sa n de l e c t r i c h e a t i n g t h ec o s t a l l o c a t i o no ft h ec h pi sm o s tc o m p l e x f o r m u l a t e st h er e a s o n a b l eh e a t i n gp r i c ei s t h ee s s e n t i a lf a c t o ro ft h ec h ph e a l t hd e v e l o p m e n t ，t h e r e f o r et h eh e a t i n gc o s ta n d t h eh e a t i n gp r i c eo ft h ec h pi st h eu r g e n tw o r k t h i sa r t i c l ep r o d u c e st h eh e a t i n g c o s tt h r o u g ht h eu n i f i c a t i o ne v a l u a t i o nm e t h o d j i a n gy u a n y u a n ( t l l e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h o us h a o x i a n g k e yw o r d s ：b u i l d i n ge n e r g yc o n s u m p t i o n , u n i f i e de v a l u t a t i o nm e t h o d ，u n i tf u e l c o n s u m p t i o na n a l y s i s 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文建筑能耗的分析与评价方法的研究， 是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 r 明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：三塾塑塑整日期：竺鱼! i ! ! 日学位论文作者签名：= 燃! 坠 日 期：竺缝! 刍! ：q 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它 复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学 术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发 表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：善锨 日期- ：铲坐 导师签名： 闳啊驽 哟、，f ? 华北电力大学硕士学位论文 1 1 我国能源现状 1 1 1 我国的能源资源情况 第一章绪论 我国是一个能源生产大国，同时也是一个能源消耗大国。国民经济的快速发展 导致能源需求的快速增长。2 0 0 4 年我国能源生产总量为1 8 4 5 亿吨标煤，比2 0 0 3 年 增长1 5 ，其中煤炭产量1 95 6 亿吨，原油产量17 5 亿吨，天然气产量4 0 8 亿立方 米。2 0 0 4 年，全国电力装机容量达到44 亿千瓦，比2 0 0 3 年增加约1 3 。2 0 0 3 年 能源消费总量为1 6 7 8 亿吨标煤，其中煤炭占6 71 ，石油消费量达到26 7 亿吨， 进口达到9 7 0 0 万吨。 改革开放以来，我国能源工业发展迅速，基本上满足了国民经济发展的需要， 曾一度出现供大于求的局面。但是我国毕竟是一个发展中国家，随着工业化和城市 化发展速度的加快，特别是我国政府提出全面建设小康社会，2 0 2 0 年比2 0 0 0 年g d p 翻两番的发展目标后，经济发展速度加快，能源需求急速增长，能源供应不足的“瓶 颈”问题再次出现，电力、石油、煤炭供应全面紧张，2 0 多个省、市、自治区不同 程度拉闸限电，煤炭供应不足，价格一路上涨，电力价格也随之上调。能源问题成 为社会各界关注的焦点之一。 1 1 2 我国能源消费的特点： f 1 1 能源消费以煤为主，环境问题日益突出。2 0 0 2 年，煤炭消费量1 4 2 亿吨，比1 9 9 0 年增长3 4 ，年均增长25 。近7 0 的原煤没有经过洗选直接燃烧，燃煤造成的 二氧化碳和烟尘排放量约占排放总量的7 0 8 0 4 ，二氧化硫排放形成的酸雨面积已 占国土面积的三分之一；化石燃料二氧化碳排放是我国温室气体的主要来源。 f 2 1 优质能源比重上升，石油安全不容忽视。2 0 0 2 年，石油、天然气、水电等优质能 源消费量占能源消费总量的3 37 ，比1 9 9 0 年提高99 个百分点，其中石油占消费 总壁的比重由1 9 9 0 年1 6 6 4 提高到2 3 5 ，提高6 9 个百分点。2 0 0 3 年石油净进口 量9 7 0 0 万吨，对外依存度达3 5 ，2 0 0 4 年石油净进口量大于1 0 0 0 0 万吨，对外依 存度达4 5 2 。 f 3 、工业用能居高不卜，结构调整任重道远。2 0 0 2 年，一、二、三产业和生活用能分 1 华北电力大学硕士学位论文 别占能源消费总量的44 、6 9 3 、1 49 和1 l4 。其中，工业用能占6 8 3 ， 自1 9 9 0 年以来始终保持在7 0 左右的水平，虽然统计口径不完全可比，但与国外 能源消费构成相比，我国工j 【k 用能比重明显偏高。在推进工业化的进程中，调整经 济结构的任务十分艰巨。 ( 4 ) 生活用能有所改善，用能水平仍然很低。2 0 0 2 年，城乡居民生活用电2 0 0 1 亿千 瓦时，天然气和煤气1 7 7 亿立方米，液化石油气1 1 6 9 万吨，占生活用能的比重分别 是1 9 9 0 年的37 、16 6 、卜7 2 上升到1 44 、68 、1 1 8 。但用能水平仍然 很低，人均生活用电量1 5 6 千瓦时，仅相当于日本的7 7 、美国的4 。2 0 0 4 年我 国人均g d p 超过1 2 0 0 美元，但也只有发达国家的1 2 0 ，说明我们的能耗是很高的。 1 1 3 科学用能和节约能源的必要性 按环比法算法，1 9 9 1 - - 2 0 0 2 年的1 2 年间，累计节约和少用能源约7 亿吨标准 煤，能源消费以年均3 6 的增长速度支持了国民经济年均9 7 的增长速度。节约和 少用能源相当于减排灰渣1 7 亿吨，减排二氧化硫排放1 0 5 0 万吨，减排二氧化碳 3 1 亿吨。节能对缓解能源供需矛盾，提高经济增长质量和效益，减少环境污染， 保障国民经济持续、快速、健康发展发挥了重要作用。 但同时也要看到，我国的能源利用效率与国外有相当的差距。单位产值能耗多， 2 0 0 0 年按现行汇率计算的每百万美元困内生产总值能耗，我国为1 2 7 4 吨标准煤， 比世界平均水平高2 4 倍，比美国、欧盟、日本、印度分别高2 5 倍、4 9 倍、8 7 倍和0 4 3 倍。 单位产品能耗高，2 0 0 0 年电力、钢铁、有色、石化、建材、化工、轻工、纺织 8 个行业主要产品单位能耗平均比国际先进水平高4 0 ，如火电供电煤耗高2 2 5 ， 铜冶炼综合能耗高6 5 。水泥综合能耗高4 5 3 ，大型合成氨能耗高3 1 2 ，纸和纸 板综合能耗高12 0 。 总的能源利用效率比国际先进水平低1 0 个百分点。能源利用中问环节( 加工、 转换和贮运) 损失量大，浪费严重。国内与国外能源利用效率差距明显，节能潜力 巨大。根据测算，按单位产品能耗和终端用能设备能耗与国际先进水平比较，目前 我国的节能潜力约为3 亿吨标准煤。 现阶段节能工作面临的形势严峻，任务繁重。党的十六大明确提出了“全面建 设小康社会，在优化结构和提高效益的基础上，国内生产总值到2 0 2 0 年力争比2 0 0 0 年翻两番”，并且提出“到2 0 2 0 年基本上实现工业化”的奋斗目标。随着人口增加、 工业化和城镇化进程的加快，特别是重化工业和交通运输的快速发展，能源需求量 将大幅度上升，经济发展面临的能源约束矛盾和能源使用带来的环境污染问题更加 突出。如按近三年能源消费的增长趋势发展，到2 0 2 0 年能源需求量将高达4 4 亿吨 2 华北电力大学硕士学位论文 突出。如按近三年能源消费的增长趋势发展，到2 0 2 0 年能源需求量将高达4 4 亿吨 标准煤。如此巨大的需求，在煤炭、石油和电力供应以及能源安全等方面都会带来 严重的问题。按照能源中长期发展规划”，在充分考虑节能因素的情况下，预计到 2 0 2 0 年能源消费总量需要3 0 亿吨标准煤。即便如此，要满足这一需求，无论是增 加国内能源供应还是利用国外资源，都面临巨大的压力。 节能是缓解能源约束矛盾的现实选择，是解决能源环境问题的根本措施，是提 高经济增长质量和效益的重要途径。不加大力度节约能源，国民经济难以持续快速 协调健康发展。所以必须从战略高度充分认识节能的重要性，提高能源利用效率， 加快建设节能型社会，才能保证2 0 2 0 年全面小康社会目标的实现。 1 2 我国建筑能耗的现状 1 2 1 我国建筑能耗的情况 建筑能耗是指建筑物( 包括商业、民用及其它非物质生产部门) 建成以后，消耗 在建筑中的采暖、空调、降温、电气、照明、炊事、热水供应等所消耗的能源，包 括下面三个主要方面：一是建筑本身的能耗( 主要包括外围护结构豹传热及冷风渗 透耗热) ；二是为维持室内热环境、冷( 热) 源设备及系统的能耗；三是各种余热、 废热及自然能的得热。 目前，全世界建筑能耗约占能源总消费量的3 0 ，其中住宅能耗约为商用建筑 的2 倍。建筑能耗与人民生活水平关系甚大，工业化国家建筑能耗占全球建筑能耗总 量的5 2 ，东欧和前苏联占2 5 ，发展中国家占2 3 。我们建筑能耗占总一次能源消 耗的比例将由2 0 0 0 年的1 6 2 提高n 2 0 2 0 年的2 5 o 2 6 7 “1 ，而且比例也将随着人 民生活水平的提高而逐步上升。 我国房屋建筑规模十分巨大，近几年每年建成房屋达1 6 亿2 0 亿平方米。每年 每人平均新增房屋面积1 3 1 5 7 方米；人口也在不断增加，每年增加约9 0 0 万人。 在全面建设小康社会目标的指引下，我国城镇化将加速发展，人民生活水平不断提 高，2 1 世纪头2 0 年内，建筑业仍将迅速发展。全国城乡房屋建筑面积2 0 0 2 年底共计 为3 8 8 亿平方米，其中城市1 3 1 8 亿平方米。预计到2 0 1 0 年底，全国房屋建筑面积为 5 1 9 亿平方米，其中城市1 7 1 亿平方米；估算到2 0 2 0 年底，全国房屋建筑面积达6 8 6 亿平方米，其中城市为2 6 1 亿平方米。 我国建筑用能的特点是：1 ) 建筑规模大：近几年由于住房制度改革，建筑增长速 度快，以北京市为例，每年增加的房屋面积达1 2 0 0 万平方米。2 ) 建筑热工性能差： 数量如此巨大的房屋建筑保温，隔热和气密性却很差，由于空气渗透的热量占全部 华北电力大学硕十学位论文 落后，供暖效率低成本高，对环境污染大，同时系统内室温冷暖彳；匀现象严重。 在建筑能耗中以采暖能耗数量最多。据北方3 5 个城市的调查统计，有2 4 个城市 居住建筑供暖单位建筑面积的平均耗煤量比1 9 8 0 至1 9 8 1 年住宅通用设计计算耗煤量 高出3 48 ，与此同时，供暖期度日数相近的城市，其平均供暖能耗相差达1 2 倍。 据统计，我国以供暖空调为主的建筑能耗占全网能耗的1 07 ，占供暖地区社会总能 耗的2 l4 。 冬季采暖与夏季空调，是造成电力负荷峰谷差最主要的因素。2 0 0 2 年全国各电 网空调制冷负荷共达4 5 0 0 万k w ，相当于25 个i 峡电站的满负荷出力。尽管加紧进 行电力建设，2 0 0 3 年夏季，高温酷暑，多数电网负荷连创历史新高，全国电网差不 多全面告急，至少有1 0 个省市不得不拉闸限电。由于空调制冷的日益普及，预计到 2 0 1 0 年，全国制冷电力高峰负荷将增加一倍以e ，即达到约相当于5 个三峡电站的满 负荷出力；预计至1 j 2 0 2 0 年，全国制冷电力高峰负荷还要再翻一翻，达到约相当于1 0 个三峡电站的满负荷出力。因此，电力系统的峰谷差问题将更为严重。 目前我国每年新建建筑中，只有1 0 1 5 能达到国家制定的强制性节能标准， 8 0 以上为高耗能建筑；既有的4 0 0 亿平方米建筑中，9 5 以上是高能耗建筑，单位 面积采暖所消耗能源相当于气候条件相近的发达国家的3 倍，但热舒适度却不及人 家，这是因为我们的建筑维护结构保温隔热性能差，采暖用能的2 3 白白跑掉了；中 国正处于房屋建筑的高峰期，预测在未来的1 5 年，还将建成约2 0 0 亿平方米的房屋。 这对社会造成了沉重的能源负担和严重的环境污染，制约了我国的可持续发展。 仅以建筑供暖为例，北京市在执行建筑节能设计标准前，一个采暖期的平均能 耗为3 0l 瓦平方米，执行节能标准后，一个采暖期的平均能耗为2 0 6 瓦平方米， 而相同气候条件的瑞典、丹麦、芬兰等国家一个采暖期的平均能耗仅为1 1 瓦平方 米。因建筑能耗高，仅北方采暖地区每年就多耗标准煤1 8 0 0 万吨，直接经济损失达 7 0 亿元。我国现有建筑总面积4 0 0 多亿平方米，随着城镇化的发展，预计至t 1 2 0 2 0 年将 新增建筑面积约3 0 0 亿平方米。如果城镇建筑全部达到节能标准，至1 j 2 0 2 0 年每年就可 节省3 3 5 亿吨标准煤、减少8 0 0 0 万千瓦时空调高峰负荷，相当于每年节省电力建设 投资约1 万亿元。 1 2 2 我国建筑能耗与发达国家的差距 我国建筑不仅耗能高，而且能源利用效率很低，单位建筑能耗比同等气候条件 下国家高出2 3 倍。目前，我国绝大多数采暖地区围护结构的热功能都比气候相近 的发达国家差许多，外墙的传热系数是他们的35 4 5 倍，外窗为2 3 倍，屋面为3 6 倍，门窗的空气渗透为3 6 倍。欧洲国家目前住宅的实际年采暖能耗已普遍达到6 升 f t t m 2 ，大约相当于8 5 7 k g m 2 标准煤。而就国内建筑节能工作做得比较好的北京地 华北电力大学硕士学位论文 6 倍，门窗的空气渗透为3 6 倍。欧洲国家目前住宅的实际年采暖能耗已普遍达到6 升油，m 2 ，大约相当于8 5 7 k g m 2 标准煤。而就国内建筑节能工作做得比较好的北京地 区而言，目前节能5 0 的采暖耗能也要达到1 2 5 k g m 2 标准煤，约为欧洲国家的1 5 倍。 围护结构的传热系数是衡量建筑热工性能的主要指标。1 9 7 3 年世界石油危机以 来，发达国家不断修订建筑标准，英、法、德等国至今已修订了4 次，每次修订标准 都要求迸一步改善建筑围护结构热工性能。几十年来，这些国家建筑围护结构热工 性能指标已提高3 8 倍。我国城乡建筑围护结构保温隔热和气密性能差、采暖空调 系统能源效率低下，与发达国家不断提高的建筑节能要求相比，差距越拉越大。大 体上说，与发达国家对比，我们的外墙、屋顶单位面积能耗为他们的3 5 倍，窗户 能耗为他们的2 3 倍。我国已经编制和正在编制的居住建筑与公共建筑节能设计标 准，都是在原有能耗基础上，通过改善建筑围护结构保温隔热性能，以及提高设备 和系统能源利用效率，做到节能5 0 。这些标准都己经通过充分的技术经济论证， 是符合我国国情、经过努力完全可以做得到的。现在，就是要通过执行节能标准把 节能潜力挖掘出来。实践证明，新建居住建筑节能投资和既有建筑节能改造成本， 约为8 0 1 2 0 元m 2 ，只要采取经济实用、切合实际的节能措施，一般可以通过产生 的节能效益在5 年左右得到回收。 德国采暖度日数与北京一带相近，有对比条件。目前德国新建建筑能耗已降低 至3 0 年前消耗量的1 4 1 6 。而我国到2 0 0 2 年只在城市中累计建成节能建筑2 3 亿平 米，仅占全国城市建筑面积的2 1 ，其中约有一半建在北京和天津。因此，从总体 上说，我国现在的建筑能耗水平与传统建筑相比变化并不大。我国家用电器的能源 效率与国际先进水平相比，仍有明显差距，节能潜力很大。目前，我国正在研究制 订新的家用电器能效标准，新标准以节能技术为基础。规定各类家电产品的最低能 效限定值，由此可测算出实施新标准的节能率和节能量。 建筑能耗不仅仅影响国家能源供应，而且能源使用效率的高低还影响环境，根 据建设部统计资料，建筑能耗的总量逐年上升，因此开展建筑能耗分析与评价研究， 为建筑节能设计与管理提供理论依据其有非常重要的意义。 1 3 我国热电联产的发展情况 1 3 1 我国热电联产的发展现状 到2 0 0 4 年底为止，我国热电联产的情况：全国城市蒸汽集中供热能力为9 8 2 6 2 吨 时，其中：热电厂7 6 1 9 5 吨时，占7 7 5 4 ，锅炉房2 0 7 6 0 吨时，占2 1 1 3 ；供热总量 - 华北电力人学硕士学位论文 在运行的热电厂中，规模最大的为太原第一热电厂，装机容量1 3 8 6 万千瓦， 在北京、沈阳、吉林、长春、郑州、邯郸、秦皇岛、天津和太原这些中心城市已有 一批2 0 万千瓦，3 0 万千瓦大型抽汽冷疑两用机组在运行，星罗棋布的热电厂不仅 在大江南北、长城内外迅速发展，就连黑河、海拉尔、石河子和海南岛这些边疆城 市也开花结果，区域热电厂也从城市的工业区，蔓延到了乡镇工业开发区，苏州地 区一些村镇办热电厂也在发挥着重要作用。一些工矿企业也逐步认识到热电联产的 优势，积极建设自各热电站。 在负责城市集中供热的热力公司中，规模最大的为北京市热力公司，现有八座 热源厂，有供热管网3 2 8 公里。供热面积4 3 4 9 万平米，供应蒸汽1 0 5 个工业用户 8 9 7 t h ，大小热力站1 0 1 5 个。 到2 0 0 3 年底，全国共有6 6 0 个设市城市，其中已有3 2 1 个城市建集中供热设施， 占4 8 6 4 ，2 0 0 3 年底集中供热的供热能力：蒸汽9 2 6 吨时，热水1 7 1 5 万兆瓦 时。供热量：蒸汽5 9 1 亿g j 年，热水1 2 9 亿c j 年。2 0 0 3 年底全国集中供热面 积为1 8 9 亿平米。比上年增长2 1 5 4 。热水管道总长度已达蒸汽1 1 9 万公里， 热水5 8 万公里，东北、华北、西北地区，集中供热面积约占全国集中供热面积的 8 0 ，热化率3 0 ，全国集中供热从业人员共2 4 万人。 在总热量中热电联产的蒸汽占8 0 4 6 ，热水占2 5 9 。城市民用建筑集中供热 面积增长较快，并向采暖过渡区发展。全国集中供热面积中，民用建筑占6 9 3 1 ， 其它占7 1 1 ，民用建筑集中供热有如下特点：三北地区集中供热以民用建筑为主， 如北京市民用建筑为7 2 6 6 ，河北省为6 6 5 4 ，辽宁省为6 7 5 ，山东省为5 1 9 7 ； 城市集中供热逐步向采暖过渡区发展，如上海、江苏、浙江、安徽等省市均已有集 中供热，但以公共建筑积工厂为主，如上海6 1 7 2 ，江苏为5 3 3 5 ，安徽为3 9 5 5 。 城市供热管网的建设也有很大发展。 1 3 2 目前我国热电联产遇到的困境 1321 热电建设资金不足 目前，热电建设的资金来源有三方面：一是国家政策投资( 节能基建贷款) 或节 能技术改造贷款( 现改为银行贷款) ；二是靠各地方财政( 能源交通基金) 、基础设施 投资、更新改造资金、开发区的开办费和环境保护费补助等；三是用热受益单位集 资。近些年来国家分给节能基建投资，不足全国基建总投资的1 ，节能技改投资也 在逐年减少。据估算“九五”期间每年需要形成直接节能能力5 0 0 万吨标准煤，应 投资1 0 0 亿元，而目前每年节能基建和节能技改资金不足，缺口很大。最近一个刚期 也出现了引进外资建设热电厂，但为数不多。有的热电工程也开始实行股份制，增 6 一华北电力大学硕土学位论文 加r 资金渠道。但总的来讲，大量的工程普遍感到资金来源困难，有些很好的热电 项目无法建没。 1 32 2 法制不健全 目前一些工业发达国家为发展热电联产集中供热，制订了法律、法规，我同节 约能源法1 9 8 8 年才开始施行，配套法规之一关于发展热电联产的若干规定2 月份才公布，尚待宣传贯彻。 1 32 3 行业管理工作急待加强 到1 9 9 6 年底全国单机6 0 0 0 千瓦及以上供热机组9 9 9 台，共1 9 0 2 万千瓦，其中 小型热电机组6 4 9 台，共5 7 5 万于瓦，基本为地方热电厂，行业管理工作很差。各 工业部所属热电厂，技术力量较强，但其领导机关也无专职机构，一般只设l 2 人 代管，也有的无人管只有电力部所属热电厂才有健全的管理体制。各地电力局是行 业主管部门，应该担负起重任，保证节能的全部落实。 13 2 4 发展热电联产的产业政策不够落实 原国家计委和原能源部发布了一批鼓励支持发展热电联产的文件，但实践中尚 存在不少问题，很多方针政策不能落实。例如： ( 1 ) 政策不配套 热电厂是节能企业，是国家确定优先发展的产业，但税收与金融政策不配套， 原贷款利息优惠3 0 取消了，贷款偿还年限越来越短，供热原来不上税现在也要上 税，致使一些盈利的热电厂也变成了亏损户。 ( 2 ) 上网电价与联网 目前各地方对上网电价反映很强烈，有的地区由于上网电价过低，挫伤了地方 办热电的积极性。江苏省地方热电厂上网电量，电力局付给一部分上阏电费， “三 电办”补贴部分电价的做法，对发展热电起到了促进作用。 ( 3 ) 热价问题 热价问题是多少年来一直影响热电发展的老问题，电力部所属热电厂绝大多数 厂是供热亏损，供的越多，亏本越严重，而且从五十年代亏到现在。地方热电厂在 “保本微利”的思想指导下，热价也定的较低。有的供工业盈利，供民用赔钱，有 的工业与民用全赔钱。同一城市的电、热价格也应有差别。最近几年由于我国热电 事业的发展，一个城市已经出现了若干个热电厂，由于这些电厂建设年份不同，有 的建的早，己全部偿还完贷款，这样不同的厂供电供热成本大不一样，但市里则统 一规定电、热价格，造成苦乐不均的不合理情况。 ( 4 ) 环保效益问题 7 华北电力九学硕十学位论文 ( 4 ) 环保效益问题 热电联产集中供热能有效地改善环境质量，这已被越来越多的人认可，环保部 门大量的调查数据也证明了这一点，但至今热电联产的建设并未从环境改善收到任 何效益。 ( 5 ) 科研设计力量弱 科研力量严重不足，至今尚无全国性的热电联产集中供热研究机构，设计机构 很多，人力过剩，但未很好的组织起来。各电力设计院由于主要精力投入大型火电 厂的设计，对热电厂的设计反而不如其他非专业设计院重视。远不能适应形势发展 的需要，全无技术储备。例如：远距离供热问题：多热源联网的经济运行问题；热 电机组选择和匹配经济性的研究等，无人研究。望有关部门加强科研设计力量，以 提高热化专业的水平。 1 4 本文主要研究的内容 本文基于统一化能源利用评价思想，提出了一套完整的建筑能耗分析与评价方 法。其特点在于可以追踪能源利用的生产供应、网络输配以及用户终端使用全过程， 分层次研究建筑物平均能源利用率，单位建筑面积的电耗、耗热( 冷) 量及其相应的一 次能源消耗，以及用户终端处的采暖( 或制冷) 之燃料单耗等绩效性指标，为科学地分 析与评价建筑能耗创造了条件。 在建筑能耗中，供暖是一个非常重要部分，供暖的方式很多，有热泵、锅炉房、电 热膜、热电联产等，而其中热电联产供暖在热电成本分摊问题是又是最复杂的。众所周 知，热电不等价，热电分摊问题直接影响热电联产的发展，合理分摊供热成本，制定合 理的热价是确保热电联产事业健康发展的关键因素，因此热电联产机组供热成本与热价 问题研究是一项重要而紧迫的工作。本文通过统一化评价方法分析研究了热电联产机组 的供热成本与热价问题，并就热电厂目前困难的原因进行了综合分析。 8 一华北电力大学硕上学位论文 第二章建筑能耗评价方法的研究 2 1 建筑能耗评价方法简介 进入新世纪以来，可持续发展在世界范围内成为一个更加严峻的话题，为了更有效 地控制和利用我们的环境资源，许多国家纷纷制定了相关的建筑能耗评估体系。根据建 筑能耗模拟软件功能的不同可以分为两类：基于建筑热过程模拟的建筑能耗模拟软件和 基于建筑节能标准审核的一致性评估软件。 2 1 1 建筑能耗模拟软件简介 由于节能标准的实施直接建立在建筑能耗模拟的基础上，因此国外不同的能源机构 基于相同或不同的节能标准制定了相当多的模拟软件。 仅美国就有7 7 种( 2 0 0 2 年1 0 月) ，其中具代表性的是d o e - 2 以及基于d o e 一2 内核的其它 软件( 立l l p o w e r d o e ，v i s u a l d o e ，e z d o e ，d e s i c a l c ) ，b l a s t ( b u i l d i n gl o a d sa n a l y s i sa n d s y s t e mt h e r m o d y n a m i c s ) ，e n e r g y 一1 0 ，e n e r - w i n 等等，英国开发的有e s p r ，t a s ；加拿 大开发的h o t 2 x p ( h o t 2 0 0 0 系列) 等等。而这些建筑能耗模拟软件如果按能耗计算方法 的不同分为五种：度日度时法、箱法、逐时计算法、每月典型日逐时法、相关计算法。 其中箱法的代表软件为x e n c a p ，逐时计算法的代表软件有：d o e 2 ( 美国政府) ，b l a s t ( 美 国军方1 ，e b s a ( 力 1 拿大政府1 ；每月典型日逐时法的代表有e 2 0 一i i ，t r a c e6 0 0 。 我国从7 0 年代中期开始介绍国外在建筑能耗计算机模拟方面的发展情况，很多科学 技术人员做了大量的工作。8 0 年代以来我们在理论研究、软件开发和工程应用方面不懈 努力，缩短了与发达国家的技术差距，取得了一定的进展。在软件开发方面：初步建立 r 我国的软件系列，如清华大学开发的建筑能耗模拟软件d e s t 。 目前国外建筑能耗模拟软件大多足对整栋建筑的耗能系统作全年运行工况的动态模 拟，其算法主要有反应系数法( r e s p o n s ef a c t o r ) 和热流平衡法( h e a tb a l a n c e ) ，用于计算 全年8 7 6 0 d 、时建筑逐时冷热负荷。静态算法，如度日数法( d e g r e ed a y s ) 、箱法( b i n ) 、 负荷频率表法和当量满负荷运行时问法已运用较少，丽且随着计算机数据处理能力的增 强，逐渐被计算精度更高更接近实际的动态方法所取代。 华北电力大学硕士学位论文 表2 1各种常用软件的特点 计算方法代表软件特点 度日度时法简单、快速，但粗糙，没有考虑各种变化因素； 箱法x e n c a p简单快速，较度日法精确，没有考虑逐时过渡情 况 逐时计算法d o e 2 ； 精确、灵活、用户界而友好；最复杂、最费时， b l a s t ；e b s a是最先进的软件 每月典型目逐l r a c e比逐时法简单，速度较快，较准确，不考虑天 时法6 0 0 ( t v a n e )与天之间的变化。 2 1 2 建筑能耗评估软件简介 建筑能耗评估软件目前有2 5 种，该类软件的使用使节能法案或节能标准的推行和实 施变得简洁高效。以下是广泛使用的建筑能耗评估软件： c o m c h e c k - e z 是面向商业建筑和高层住宅建筑的设计师和施工人员所开发的一致 性评估软件：e c o t e c t 是最直观的能耗模拟，成本分析和一致性评估软件；e e 4 d e 是加拿大c a n m e t 能源科技中心依据c a n a d a sm o d e ln a t i o n a le n e r g yc o d ef o r b u i l d i n g s ( m n e c b ) 于f 发的一款综合能源分析及一致性评估软件；e n e r g y g a u g eu s a 是强 大的住宅建筑能耗模拟软件，可快速方便的计算出住宅建筑逐时负荷，通风系统或建筑 围护结构渗透损失，多种家用电器的能耗分析，并提供参考方案的成本效益分析报告， 多种标准的一致性评估报告；h e e d ( h o m ee n e r g ye f f i c i e n td e s i g n ) 主要用于建筑 的成本效益分析，简单的输入，图形化结果的输出使比较和分析变得相对容易；c a p s ( c o m p u t e ra u t o m a t e dp o i n ts y s t e m ) 依据e c m s ( e n e r g yc o n s e r v a t i o nm e a s u r e s ) 对建 筑的绝缘等级，门窗类型，供冷和供热系统的效率等对建筑的节能效果与相应的节能法 案作比较并分数的形式给出评价，使用简单快速。“1 2 1 3 建筑能耗评估考虑的因素 节能建筑中的供热和空调设计，应是在保障室内热、湿环境及舒适条件下，力求达 到综合节能效果。影响建筑室内热、湿环境有以下几个因素：以气象为主的外部环境； 建筑手法和构造；根据在室内生活或行为目的不同而变化的室内因素。 2 1 3 1 建筑能耗中围护结构对建筑能耗的影晌 围护结构的节能技术是指通过采 j 墙体保温( 外保温、内保温、自保温、夹芯保温等 技术) 、门窗及屋面节能等措施，减少建筑的使用能耗。热能往往是从暖的一面流向冷的 一华北电力大学硕上学位论文 一面。门窗是构成热能损失的主要冈素。在窗户上能量传递方式主要有：辐射传递、对流 传递、传导传递，另外空气渗漏也是窗户能量损失的重要组成部分。我们可以通过合理 配胃减少门寓热能损失。建筑外窗的热工性能对建筑能耗的影响是非常大的。建筑门窗 的主要功能是在获得足够采光的条件下，需要控制门窗在有太阳光照射时合理得到热量， 酊在没有太阳照射时减少热量流失。影响门窗获得太阳热能力的因素包括：窗户的位置和 方向；窗户产品的没计( 窗户孔道的数量) ；使用的玻璃种类；内部和外部阴影的数量。 2 132 建筑能耗中的空调通风对建筑能耗的影响 建筑物供冷供热方式主要有：燃气、热泵、蓄冰、区域供冷供热d h c 。具体的空调 通风的节能方式如下： 空调系统的节能方式：变风量系统、冷辐射吊顶和冷辐射梁、下送风系统的置换通 风、个人空调和个别空调、变水量系统。空调装置输送系统的节能：水系统采用大温差； 提高送风系统的温差、变水量、变风量方式；冷剂重力循环供冷供热；空调室内空气计 算参数的确定不仅影响着室内的热舒适性，同时影响着建筑能耗。因此，在满足室内热 舒适性的基础上，在一定的温度和湿度的范围内，可以通过提高室内温度和相对湿