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公共建筑主要能耗及经济性约束指标的内容和形式是什么?
发布时间:2020-07-27 15:57:25浏览次数:
    (1)总体能耗指标
 
    这一指标是总体控制指标,服务于能源总量控制目标。
    指标具体包括总量和强度量两种形式:总量指标包括总耗电量,总燃料耗量等;能耗强度指标通常用公共建筑提供单位服务量的能耗量来表示。例如,很多公共建筑是以“可租售面积”衡量提供的服务量,相应的,单位可租售面积耗电量就是一项重要的总体能耗强度指标。
    单位服务量不仅仅局限于“建筑面积”,还可依据其特定使用功能进行定义,如酒店的单位客房耗电量或燃料消耗量、交通枢纽的单位客流量能耗、医院的单位床位耗电量或燃料消耗量等,使得能耗约束与公共建筑的功能和日常管理紧密相关。便于得到公共建筑建设与管理各方面的理解与支持。
 
    (2)能源需求侧指标
    这一指标服务于需求侧管理。
    “能源需求侧指标”主要包括冷热需求,例如空调需冷量、采暖需热量、生活热水需热量等。除总量外,还应包括其强度指标,如单位面积空调需冷量、采暖需热量、酒店单位客房生活热水需热量等。除了建筑形式、建筑保温、密闭性外,需求量的大小在很大程度上与建筑的服务对象、也就是建筑的最终使用者有关。不同的使用者行为模式会造成需求量的巨大不同。例如随手关灯与长期开灯,人走关空调和空调长期运行,电脑、办公设备的随手待机还是常开常备,会导致能源需求量的巨大差异。
 
    (3)机电(能源)系统效率指标
 
    这一指标主要是服务于系统效率约束。
 
    “机电(能源)系统效率指标”主要指满足上述需求的建筑物机电(能源)系统的效率约束指标,如中央空调系统效率(包括冷站效率、空调系统末端输配系数等),采暖系统、通风系统、生活热水系统以及变配电系统的效率等。机电系统效率高低除了与系统形式和设备优劣有关,还与机电系统的运行维护水平息息相关。精心维护、优化运行甚至可以把机电系统效率提高一倍!
    (4)分项能耗指标
    分项能耗指标,是用来清晰界定某项能耗的高低应该由谁来负责。例如办公室的照明和办公设备的电耗偏高,应当由建筑物使用者来承担责任;中央空调系统的冷机电耗、水泵电耗、风机电耗偏高,则应当由物业管理部门的工程部负责等等。分项电耗取决于某种特定的需求,以及满足这一需求的系统效率。
 
    以电驱动集中空调系统为例,其能耗等于冷站各设备(冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机等)与空调末端各设备(全空气系统风机、风机盘管风机、新风机等等)的电耗总和。对于每一个设备的分项电耗,其电耗符合公式(5-1)的形式,即电耗等于其制备或输配的冷量除以该设备的效率;对于整个空调系统这一分项电耗,也可以按如图5-4所示的树状结构表示。那么为了将空调系统能耗控制在约束值以内,主要可以通过两个途径实现:降低或约束树状结构中的需求侧,或提高效率侧的各个环节。其中,在新建公共建筑设计过程中,需求侧是计算出的“冷量需求”(CooingDemand),可以通过优化围护结构、合理设定室内环境参数等降低;而在既有公共建筑运行过程中,需求侧为空调系统可实测的实际供冷量,可以根据实际建筑物使用状况(例如商场的工作日白天人流量往往远低于设计值,办公楼中的办公室、会议室等中午时间段往往人员较少等),通过维持室内环境不过冷、新风量不过多等手段,在合理满足室内环境控制需求的前提下,有效降低实际供冷量。
山东能耗监测
 
        公共建筑空调(供冷)系统分项能耗影响因素树状结构示意图
 
    以公共建筑中的生活热水系统分项能耗为例,如图5-5所示。这里生活热水系统分项能耗应当包括两部分,热源的燃料消耗量及输配系统电耗。如果采取电驱动热泵的方式,燃料消耗量相应也是电耗。不论哪种热源形式,其分项能耗都可以表示为如图5-5的树状结构。
 
    生活热水系统的需求侧,定义为淋浴,洗手或消毒等生活热水末端的实际耗热量。生活热水系统的系统效率,主要包括热源效率和输配系统效率,此外还有热量损失。在需求侧,学校、医院、部队、工厂等集中浴室常采用刷卡取水等方式,可大幅度降低生活热水需求量。在提升系统效率侧,分散式、“点对点”的生活热水方式,其实际系统效率往往比集中的生活热水系统高的多(详见第4章4.7节)。
 
    此外,公共建筑中的人工照明系统电耗、垂直交通(即电梯)电耗等分项能耗,可以类似地描述为需求侧和效率侧的树状结构,如图5-6、图5-7所示。这样未来界定能耗及其产生的原因、责任,寻找节能潜力,都非常直观和明确
 
    (6)能耗指标的计算时间周期
 
    能耗指标或效率指标都对应着一定的计算或测量时间周期。建议的能耗指标计算实际周期:主要可采用一自然年或临近12个月滑动平均值,即用“全年能耗”形式表示各项能耗指标。
 
    此外,还可选用的能耗计算周期包括:
 
    1)小时,即得到“逐时能耗”,反映一天当中能耗的变化;
 
    2)日,即“逐日能耗”,反映工作日、周末的变化等;
 
    3)周,即“逐周能耗”,反应每周能耗随服务量等的变化特点;
 
    4)月,即“逐月能耗”,反应随气候变化等;
 
    5)其他,还可采用季度,或采暖季、空调供冷季等周期,计算能耗指标。
 
    需要注意的是,能耗指标通常用一定周期内的累积量,效率指标则为一定周期内的按需求量加权平均。
节能改造
 
                    公共建筑生活热水系统分项能耗影响因素树状结构示意图
节能改造咨询服务
 
公共建筑人工照明系统分项能耗影响因素树状结构示意图
 
    其中,公共建筑进行能耗评估、节能诊断分析、确定能耗基线、计算节能效果等工作时,往往采用“全年能耗”的指标形式。这里“全年”不一定要用1月1日~12月31日这样的日历年来计算,而是可以用连续12个月的能耗累积值,如“2012年1月~12月”可计算得到一个“全年能耗”,用“2012年2月~2013年1月”也可以计算得到又一个“全年能耗”,以此类推,即用12个月滑动平均值(12-monthMovingAverage)表征“全年能耗”,这样的全年能耗同样包含12个自然月,包含所有横向比较特征。因为公共建筑能源消耗的计量、缴费道常以月度为单位,因此用12个月滑动平均值的方法可以随时掌握“全年能耗”的发展变化情况。
绿色建筑全过程管理

 
公共建筑垂直交通系统分项能耗影响因素树状结构示意图
 
    其中,公共建筑进行能耗评估、节能诊断分析、确定能耗基线、计算节能效果等工作时,往往采用“全年能耗”的指标形式。这里“全年”不一定要用1月1日~12月31日这样的日历年来计算,而是可以用连续12个月的能耗累积值,如“2012年1月~12月”可计算得到一个“全年能耗”,用“2012年2月~2013年1月”也可以计算得到又一个“全年能耗”,以此类推,即用12个月滑动平均值(12-monthMovingAverage)表征“全年能耗”,这样的全年能耗同样包含12个自然月,包含所有横向比较特征。因为公共建筑能源消耗的计量、缴费道常以月度为单位,因此用12个月滑动平均值的方法可以随时掌握“全年能耗”的发展变化情况。
    例如,某办公建筑给出2009年1月~2011年12月共36个月的逐月总电耗,其中包含常规电耗和信息机房特殊功能电耗。用12个月滑动平均值方法给出总电耗、常规电耗和信息机房特殊功能电耗在三年中的变化规律,如图5-8所示。其中,图中每个柱及其横坐标的数字,代表从这个月(200912表示2009年12月)之前(含该月份的)12个月能耗累积的“全年能耗”。可以看出,常规电耗的“全年能耗”值波动极小,总电耗的增加完全是由于几年时间内越来越多的信息机房设备投入使用、导致特殊功能电耗增加而引起的。与仅有三个日历年的“全年能耗”相比,这一滑动平均的方法可更精确地了解其能耗变化过程,并确定能耗基线。
 
 

 
 
    (a)12个月滑动平均电耗:总电耗;
    (b)12个月滑动平均电耗:常规电耗;
    (c)12个月滑动平均电耗:信息机房特殊功能电耗
    12个月滑动平均的“全年能耗”在量化公共建筑节能量时非常客观清晰。例如同样是该建筑,从2012年起开始节能诊断工作,2012年9月起通过逐步实施改造措施,节能效果逐步显现。图5-9为截至2013年12月该办公建筑12月滑动平均电耗,节能效果一目了然。
    (6)运行能耗费用指标
 
    运行能耗费用指标,主要包括以下三部分内容:
 
    1)能耗总量对应费用:例如总电费、总燃料(热力)费等;
 
    2)能耗强度对应费用:例如单位面积能耗费用,单位客房能耗费用等;
 
    3)反映某种需求对应的能耗费用:例如单位冷量费用,如第4章蓄冷一节中采用的“元/kWh”单位,对常规集中空调冷站、水蓄冷或冰蓄冷的冷站都可应用这一指标进行衡量;单位热量费用,通常采用“元/G]”来衡量采暖和生活热水的供应经济性。
 
    运行能耗费用指标与当地能源价格密切相关。例如,部分地区有峰谷电价、丰水期枯水期电价等,需要综合考虑。燃料价格、热力价格也在全年不同时期执行不同的价格标准,需仔细考虑。
 
    (7)投资收益指标
 
    投资收益指标,主要考虑以下内容:
 
    1)建筑物相关初投资:主要是指与降低能源需求侧指标相关的投资,例如外窗、玻璃幕墙、天窗、外墙、屋顶等围护结构相关投资;
 
    2)机电(能源)系统初投资;包括机电(能源)系统的主设备投资、辅助投资(包括辅助设备、材料,以及施工、调试、控制等工程实现费用),还应包括占用面积等。
    3)运行过程中的固定资产利用率:主要考虑冷机、锅炉、水泵、换热器等主要设备对应的资产利用率,以及占用面积的利用率。
 
    (8)室内环境指标
 
   室内环境参数不再是约束条件,而是方案、设计、建造、调试和运行过程中必须优化的目标函数,也就是在满足能耗总量和安全要求的前提下,尽可能地提供一个更加健康、舒适的室内环境。考虑到室内环境指标的可测量性,建议将其主要作为建筑物建成投入使用之后的效果评价指标。例如,以下参数可作为公共建筑室内环境状况的指标:
 
    1)室内温度均匀性指标:例如公共建筑的内区外区之间、高区低区之间、顾客停留的公共前区与后勤人员工作的后勤区之间等,在冬季、夏季往往存在较大的温差,不仅造成不舒适、抱怨,而且也会导致能耗的增加,应当作为关注的指标予以测量和限制;
    2)二氧化碳浓度指标:二氧化碳浓度是较常用的表征室内环境状况的参数,一方面应满足健康要求、不宜过高,另一方面,在实际人员密度较低(例如商场的工作日白天、办公楼人员外出、酒店客房住户外出时)时,也不宜长期保持过低水平,造成能源白白消耗;
    3)污染物浓度:可根据关注的区域不同,以不同的污染物学要作为排风系效果的评价持标,例如车库可测量一氧化碳浓度来评价其排风系统效果及相应能耗,有较多餐饮的公共建筑可根据餐饮异味在公共区的探测结果,来评价其排风、补风系统的效果等。上述污染物浓度与公共建筑的风平衡、冷热平衡和能耗都密切相关,应当关注。《摘自:中国建筑节能年度发展研究报告》
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