公共机构能源计量与统计

公共机构能源计量与统计夏建军中国建筑与建筑能耗高速增长在过去的10年中，随着工业和经济的高速发展，建筑能耗近乎翻了一番Note:totalenergy=buildingsiteenergypluslossduringalloftheprocessesindistrictheatingsystemincludingconversionandtransportation商业建筑能耗分析城市住宅每户能耗乡村住宅每户能耗全球建筑用能概况单位建筑面积全年总能耗UrbanOtherAveragecountries人均建筑全年总能耗Urban以史为鉴：建筑能耗发展趋势发达国家建筑能耗变化规律：随着工业转型和经济增长，建筑能耗会迅速增加；当经济稳定以后，建筑能耗也维持在增长后的较高水平中国如何避免发达国家走过的老路，在经济增长的同时，保持建筑低能耗美国:kgce/m2.a日本:kgce/m2.a中国当前水平不同发展模式下中国建筑能耗预测美国办公建筑能耗的单峰特性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.美国建筑能耗历史变迁分析20年来建筑能耗分布变化趋势：低能耗建筑越来越少，高能耗建筑逐渐增加当代中国：双峰经济与双峰能耗深圳,政府办公楼福州,政府办公楼成都,商业写字楼成都,政府办公楼双峰现象分析深圳-政办福州-政办成都-商办成都-政办峰值1峰值2峰值1峰值2峰值1峰值2峰值1峰值2样本量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重庆,商业写字楼湖北,政府办公楼中美校园能耗对比为什么相同类型的建筑物，能耗相差好几倍？建筑设计气候运行与控制人员行为建筑维护Annualhouseholdelectricityusageofsplittypeair-conditionersin2006,Beijing,China.Source:TsinghuaUniversity14办公室建筑:用电量、不包括采暖清华学堂4650m2，34kWh/m2.a清华美院6.4万m2，65.7kWh/m2.a政府办公楼B3.7万m2，113kWh/m2.a政府办公楼

A1.6万m2，70.1kWh/m2.a上海办公塔楼28.7万m2，215kWh/m2.aOfficebuildingA,USA6425m2，364kWh/m2.aOfficebuilding,Lyon1.7万m2，165kWh/m2.aOfficebuildingB,USA3万m2，356kWh/m2.a建筑能耗的巨大差异建筑能耗的巨大差异并不只体现在经济差异之间，同类建筑内部，建筑能耗差异也很大究竟是什么原因导致了如此巨大的差异，如何遏制高能耗的发生MeasuredEnergyUseIntensities(EUI,kBtu/ft²)of100LEED-NCCertifiedBuildingsSource:EnergyPerformanceofLEED®forNewConstructionBuildings,NBI,

2008绿色建筑不能保证节能！90kBtu/ft²(284kWh/m²)2003CBECS气候围护结构设备建筑室内环境使用者行为操作者行为能耗建筑能耗影响因素大型公建是建筑节能的重点大型公建的能耗特点能耗远高于一般建筑能源消耗，特别是电耗情况特别复杂全国大型公建的基本情况数量和面积我国目前有大型公建约1万座，总面积约3.3亿㎡普通公共建筑几十万座，总面积约58.3亿㎡耗电量（除采暖外）大型公建能耗折合电力470亿KWh/年普通公共建筑能耗折合2270亿KWh/年为什么要建设分项计量系统我国公共建筑的能耗数据基础条件，已经不能适应节能工作的发展要求问题一：管理者不了解建筑各设备系统的实际“用能水平”公共建筑自身缺乏翔实的能耗数据积累建筑之间缺少有效的能耗数据交流缺少科学的用能水平评价方法问题二：设计者不了解各项节能技术的实际“节能效果”一些节能技术手段被滥用一些虽然效果显著，但概念不够“响亮”的节能技术手段无法得到应有的重视一些建筑设计采用了大量所谓的“节能技术”，但并没有收到理想的节能效果为什么要建设分项计量系统建筑能耗数据的采集、监控与分析是建筑节能事业科学研究和决策的重要基础世界数十个城市正陆续兴建实时监控管理平台目前非常急迫需要统一各数据平台的数据表述方法，以实现各平台之间的相互连接和相互比较对于获得的大量实时能耗数据，需要开展深入的数据挖掘工作，以实现及时、准确的节能服务作用能耗监测和分析的好处减少能源浪费改进建筑运行节能和延长设备寿命发现节能改造机会改善人员舒适和工作效率证实可达到15-30%的节能效果分项计量的全面实施2006年清华建筑节能研究中心开展分项计量系统的研究、开发和工程实践2007年10月建设部、财政部联合下发文件，在北京、天津、深圳等重点省市开展试点工作，提供专项资金2008年6月建设部，发布分项计量技术导则。2008年9月530号、531号国务院令《民用机构节能条例》《公共机构节能条例》目前多省市、多房地产集团开展建筑用能的分项计量工作计量工作的政策轨迹科研院所与政府工程举例2006年，同济大学为上海市建立了商用建筑信息数据库，集成了95栋商用建筑的基本信息和全年总能耗；2007年，福建省建筑科学研究院调研了100多栋建筑的能耗状况和装表情况，指出需要尽快加强能耗监测和计量管理工作；2008年，武汉科技大学调研了23栋大型公共建筑的能耗状况；2008年，东南大学调研了40家机关单位，指出调研能耗的同时调研人员密度的重要性；2009年，中国建筑科学研究院小结了北京市已完成的107栋楼宇的分项计量表计安装和数据上传的工作；2009年，重庆大学完成20栋楼的总能耗审计和其中三栋楼的总能耗拆分；2010年，重庆大学调研了400栋公建，系统的总结了管理上问题；2010年，西安建筑科技大学调研了45栋建筑的用能状况计量企业的发展发改委公布的前三批节能服务公司共有1734家涉及建筑能耗计量的公司有151家，占总数的9%，其中有56家企业还同时进行节能诊断的业务151家企业中，京、上、广三地集中有69家，占46%151家企业中，对平台系统有较正确、全面认识的企业只有18家，占12%；这几家企业的工程量普遍都有20个以上建筑能耗计量发展现状小结分项计量在我国的发展进入了一个快速膨胀阶段，这与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动作用息息相关主要问题对能耗数据平台的系统结构认识不足，对能耗分项没有深入的认识；审计=计量，计量=分项，分项计量=节能尚未形成完善的数据分析方法体系，使得业界对建筑能耗数据的认识水平不能有效地深化建筑运行管理水平普遍跟不上计量系统的要求建设什么样的分项计量系统基础功能：节能管理平台核心功能辅助节能诊断衡量节能改造效果在线运行管理与监测建设计量系统的基本问题建筑能耗边界定义不同类型能耗计算转化建立标准能耗数据定义方法建筑分项能耗定义能耗边界定义Et=Energydeliveredtothebuilding’stechnicalsystemEt=Energydeliveredtothebuilding’stechnicalsystemEr=Energyprovidedbythebuilding’srenewableenergysystemEdo=Energyprovidedbythedistrictheating/coolingsystemEb=Actualheat/coldattainedbyabuildingEdi=Energyusedbythedistrictheating/coolingsystem能耗类型定义能耗来源的重要性能耗类型和量同等重要，例如1m3(天然气),1kWh(电)能耗统计的等价折算方法热值法Calorificvalue,e.g.1kWhc,1kJc一次能源法Primaryenergy,e.g.1kWhp,1kJp等效电法Equivalentelectricity,e.g.1kWhe,1kJe分项能耗定义不统一定义不统一，无法进行横向比较，对比失去意义建筑A:照明+办公建筑B:照明+风机盘管

建筑C:照明？？统一定义的分项能耗数据尽量细致的分项划分数据远传到数据中心至少一小时采集一次数据ISOStandard12655建筑能耗计量平台物理架构平台结构(续)建筑性能监测工具和系统图表来源:EnergyInformationSystem,Jessicaetal,LBNL.能耗分项规范化执行的困难实际配电的复杂性造成现场调研的困难对支路勉强分类，降低数据质量在下级支路安装更多电表改配电线路，实现分项配电引入间接计量能耗分项规范化执行的困难丢数、错数、倒闸等问题影响数据质量非正常曲线尖峰负数解决计量困难的根本途径建立标准化的配置文件，管理配电系统信息计量方案设计的重要依据分项计量方案本身的一部分包含两层：配电系统拓扑结构信息末端设备信息建筑整体能耗概览分项能耗分析建筑间能耗比较逐时运行特性比较能耗数据报表打印能耗评测综合大量建筑的能耗信息，对建筑用能水平予以评价诊断平台案例分析中美四栋办公建筑按照建筑用能类型，拆分能耗依据统一的建筑能耗分项计量模型本例中只有电能数据，没有燃气采暖季：11.15~3.15231能耗拆分(建筑A为例)逐时能耗分析(建筑A为例)231工作日>休息日白天>晚上暖通空调设备早上有显著的开机尖峰负荷中午能耗下降：人行为造成

冬季>夏季>过渡季能耗横向对比建筑总能耗A&B≈

中国典型建筑C&D<美国典型建筑暖通空调B最小，主要采用分散式空调D最大，老式围护结构，室内温湿度参数，通风量较大照明A&B>C&D(灯具类型;自然采光;人流量传感器)中国典型建筑<美国典型建筑(统计结果)办公设备D最大，晚间大量电脑待机，大量私人专用风机等数据来源:*AnnualreportonChina’sbuildingenergydevelopment;**CaliforniaCommercialEnd-useSurvey(CEUS).能耗异常现象：冬季比夏季高空调A&B<C(夏季)A&B>C(冬季)D一直很高，9月份最高C采用水蓄冷系统，高峰在晚上出现工作日与休息日能耗比A>D>B>C能耗横向对比BuildingABCDAverageweekday-weekendenergyuseratio2.941.361.242.06能耗横向对比Peak-baseloadratio

(peak:7am–7pmBase:7pm–7am)SpringSummerFallWinterBuildingA5.355.334.474.20BuildingB1.942.222.041.68BuildingD2.542.652.112.44A&D白天能耗总是较高A晚上能耗较低，中午有明显的下降峰值:谷值A>D>B2314能耗横向对比虽然这些建筑的总能耗很接近，但能耗的构成却存在很大差异.节能潜力:建筑A&B–照明;采暖相关设备建筑C&D–办公室插座设备从建筑B中认识到分散空调具有更高的总体效率从建筑

A中认识到用户行为、管理者行为可以有效降低用能峰值，进而减少总能耗冷机分析2314春季工作日夏季休息日冷机频繁起停iSagy客户端截图2314基于能耗监测系统的一些节能诊断案例冷机低负载运行能耗分析冷机的额定功率为73kW每天的稳定运行阶段，冷机能耗只在50kW左右冷机负载率长期维持在68.5%冷机没有真正发挥其效能冷机的效率会随着负载率的降低而降低节能潜力提高冷机负载率，节能潜力约11.3万度电/年冷机工作点偏移冷机常年运行老化，特别是吸收式冷机密封不严，导致冷机整体性能下降，无法维持高效运行案例：某科研单位冷机老化，更换冷机年节省电耗9.4万kWh冷机两器换热案例：某商场冷机清洗冷凝器结构，年节省电耗4.2万kWh供冷二次泵选型偏大能耗分析水泵输送能耗较大从空调系统能效指标中可以看出，冷冻水输送系数低于指标底限值35节能潜力检查水系统目前运行状况，是否存在大流量小温差现象等检查水泵的性能和实际工作点节能潜力约2.2万度电/年夜间电耗能耗分析观察电梯和室内照明的逐时能耗曲线与其他建筑对比，在夜间运行阶段有的建筑该部分电耗并没有下降至零，存在运行不当之处节能潜力说明运行管理在夜间存在疏漏建议加强管理制度，特别针对夜间问题，彻底关闭不需要使用的设备节能潜力约4.1万度电/年新风量过大编号额定风量（m³/h）实测风量（m³/h）实际换气次数：5新风风量回风风量新风阀开度回风阀开度总风量新风比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%新风量过大(续)风机变频调节，年节省电量19.2万kWh太阳辐射案例：某车站大范围玻璃幕墙导致太阳辐射量较大室内负荷计算时取室内温度为30℃，室外温度为34℃照明改造案例：某商场照度超标一层商场照度平均为1800lux，二层照度平均为2000lux在大中城市中，商场照度设计值一般在900lux上下一层照度二层照度更换灯管选取光效较高的同系列产品3根16W灯管的光通量约为2根32W灯管的60%灯管长度不同使得灯箱也需更换削减灯管将现有商场的灯管数量