公共機構能源計量與統計夏建軍中國建筑與建筑能耗高速增長在過去的10年中，隨著工業和經濟的高速發展，建筑能耗近乎翻了一番Note:totalenergy=buildingsiteenergypluslossduringalloftheprocessesindistrictheatingsystemincludingconversionandtransportation商業建筑能耗分析城市住宅每戶能耗鄉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：建筑能耗發展趨勢發達國家建筑能耗變化規律：隨著工業轉型和經濟增長，建筑能耗會迅速增加；當經濟穩定以后，建筑能耗也維持在增長后的較高水平中國如何避免發達國家走過的老路，在經濟增長的同時，保持建筑低能耗美國:kgce/m2.a日本:kgce/m2.a中國當前水平不同發展模式下中國建筑能耗預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代中國：雙峰經濟與雙峰能耗深圳,政府辦公樓福州,政府辦公樓成都,商業寫字樓成都,政府辦公樓雙峰現象分析深圳-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？建筑設計氣候運行與控制人員行為建筑維護Annualhouseholdelectricityusageofsplittypeair-conditionersin2006,Beijing,China.Source:TsinghuaUniversity14辦公室建筑:用電量、不包括采暖清華學堂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在經濟差異之間，同類建筑內部，建筑能耗差異也很大究竟是什么原因導致了如此巨大的差異，如何遏制高能耗的發生MeasuredEnergyUseIntensities(EUI,kBtu/ft2)of100LEED-NCCertifiedBuildingsSource:EnergyPerformanceofLEED?forNewConstructionBuildings,NBI,

2008綠色建筑不能保證節能！90kBtu/ft2(284kWh/m2)2003CBECS氣候圍護結構設備建筑室內環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能的重點大型公建的能耗特點能耗遠高于一般建筑能源消耗，特別是電耗情況特別復雜全國大型公建的基本情況數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/年為什么要建設分項計量系統我國公共建筑的能耗數據基礎條件，已經不能適應節能工作的發展要求問題一：管理者不了解建筑各設備系統的實際“用能水平”公共建筑自身缺乏翔實的能耗數據積累建筑之間缺少有效的能耗數據交流缺少科學的用能水平評價方法問題二：設計者不了解各項節能技術的實際“節能效果”一些節能技術手段被濫用一些雖然效果顯著，但概念不夠“響亮”的節能技術手段無法得到應有的重視一些建筑設計采用了大量所謂的“節能技術”，但并沒有收到理想的節能效果為什么要建設分項計量系統建筑能耗數據的采集、監控與分析是建筑節能事業科學研究和決策的重要基礎世界數十個城市正陸續興建實時監控管理平臺目前非常急迫需要統一各數據平臺的數據表述方法，以實現各平臺之間的相互連接和相互比較對于獲得的大量實時能耗數據，需要開展深入的數據挖掘工作，以實現及時、準確的節能服務作用能耗監測和分析的好處減少能源浪費改進建筑運行節能和延長設備壽命發現節能改造機會改善人員舒適和工作效率證實可達到15-30%的節能效果分項計量的全面實施2006年清華建筑節能研究中心開展分項計量系統的研究、開發和工程實踐2007年10月建設部、財政部聯合下發文件，在北京、天津、深圳等重點省市開展試點工作，提供專項資金2008年6月建設部，發布分項計量技術導則。2008年9月530號、531號國務院令《民用機構節能條例》《公共機構節能條例》目前多省市、多房地產集團開展建筑用能的分項計量工作計量工作的政策軌跡科研院所與政府工程舉例2006年，同濟大學為上海市建立了商用建筑信息數據庫，集成了95棟商用建筑的基本信息和全年總能耗；2007年，福建省建筑科學研究院調研了100多棟建筑的能耗狀況和裝表情況，指出需要盡快加強能耗監測和計量管理工作；2008年，武漢科技大學調研了23棟大型公共建筑的能耗狀況；2008年，東南大學調研了40家機關單位，指出調研能耗的同時調研人員密度的重要性；2009年，中國建筑科學研究院小結了北京市已完成的107棟樓宇的分項計量表計安裝和數據上傳的工作；2009年，重慶大學完成20棟樓的總能耗審計和其中三棟樓的總能耗拆分；2010年，重慶大學調研了400棟公建，系統的總結了管理上問題；2010年，西安建筑科技大學調研了45棟建筑的用能狀況計量企業的發展發改委公布的前三批節能服務公司共有1734家涉及建筑能耗計量的公司有151家，占總數的9%，其中有56家企業還同時進行節能診斷的業務151家企業中，京、上、廣三地集中有69家，占46%151家企業中，對平臺系統有較正確、全面認識的企業只有18家，占12%；這幾家企業的工程量普遍都有20個以上建筑能耗計量發展現狀小結分項計量在我國的發展進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主要問題對能耗數據平臺的系統結構認識不足，對能耗分項沒有深入的認識；審計=計量，計量=分項，分項計量=節能尚未形成完善的數據分析方法體系，使得業界對建筑能耗數據的認識水平不能有效地深化建筑運行管理水平普遍跟不上計量系統的要求建設什么樣的分項計量系統基礎功能：節能管理平臺核心功能輔助節能診斷衡量節能改造效果在線運行管理與監測建設計量系統的基本問題建筑能耗邊界定義不同類型能耗計算轉化建立標準能耗數據定義方法建筑分項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)能耗統計的等價折算方法熱值法Calorificvalue,e.g.1kWhc,1kJc一次能源法Primaryenergy,e.g.1kWhp,1kJp等效電法Equivalentelectricity,e.g.1kWhe,1kJe分項能耗定義不統一定義不統一，無法進行橫向比較，對比失去意義建筑A:照明+辦公建筑B:照明+風機盤管

建筑C:照明？？統一定義的分項能耗數據盡量細致的分項劃分數據遠傳到數據中心至少一小時采集一次數據ISOStandard12655建筑能耗計量平臺物理架構平臺結構(續)建筑性能監測工具和系統圖表來源:EnergyInformationSystem,Jessicaetal,LBNL.能耗分項規范化執行的困難實際配電的復雜性造成現場調研的困難對支路勉強分類，降低數據質量在下級支路安裝更多電表改配電線路，實現分項配電引入間接計量能耗分項規范化執行的困難丟數、錯數、倒閘等問題影響數據質量非正常曲線尖峰負數解決計量困難的根本途徑建立標準化的配置文件，管理配電系統信息計量方案設計的重要依據分項計量方案本身的一部分包含兩層：配電系統拓撲結構信息末端設備信息建筑整體能耗概覽分項能耗分析建筑間能耗比較逐時運行特性比較能耗數據報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，拆分能耗依據統一的建筑能耗分項計量模型本例中只有電能數據，沒有燃氣采暖季：11.15~3.15231能耗拆分(建筑A為例)逐時能耗分析(建筑A為例)231工作日>休息日白天>晚上暖通空調設備早上有顯著的開機尖峰負荷中午能耗下降：人行為造成

冬季>夏季>過渡季能耗橫向對比建筑總能耗A&B≈

中國典型建筑C&D<美國典型建筑暖通空調B最小，主要采用分散式空調D最大，老式圍護結構，室內溫濕度參數，通風量較大照明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(統計結果)辦公設備D最大，晚間大量電腦待機，大量私人專用風機等數據來源:*AnnualreportonChina’sbuildingenergydevelopment;**CaliforniaCommercialEnd-useSurvey(CEUS).能耗異常現象：冬季比夏季高空調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，高峰在晚上出現工作日與休息日能耗比A>D>B>C能耗橫向對比BuildingABCDAverageweekday-weekendenergyuseratio2.941.361.242.06能耗橫向對比Peak-baseloadratio

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

A中認識到用戶行為、管理者行為可以有效降低用能峰值，進而減少總能耗冷機分析2314春季工作日夏季休息日冷機頻繁起停iSagy客戶端截圖2314基于能耗監測系統的一些節能診斷案例冷機低負載運行能耗分析冷機的額定功率為73kW每天的穩定運行階段，冷機能耗只在50kW左右冷機負載率長期維持在68.5%冷機沒有真正發揮其效能冷機的效率會隨著負載率的降低而降低節能潛力提高冷機負載率，節能潛力約11.3萬度電/年冷機工作點偏移冷機常年運行老化，特別是吸收式冷機密封不嚴，導致冷機整體性能下降，無法維持高效運行案例：某科研單位冷機老化，更換冷機年節省電耗9.4萬kWh冷機兩器換熱案例：某商場冷機清洗冷凝器結構，年節省電耗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系統能效指標中可以看出，冷凍水輸送系數低于指標底限值35節能潛力檢查水系統目前運行狀況，是否存在大流量小溫差現象等檢查水泵的性能和實際工作點節能潛力約2.2萬度電/年夜間電耗能耗分析觀察電梯和室內照明的逐時能耗曲線與其他建筑對比，在夜間運行階段有的建筑該部分電耗并沒有下降至零，存在運行不當之處節能潛力說明運行管理在夜間存在疏漏建議加強管理制度，特別針對夜間問題，徹底關閉不需要使用的設備節能潛力約4.1萬度電/年新風量過大編號額定風量（m3/h）實測風量（m3/h）實際換氣次數：5新風風量回風風量新風閥開度回風閥開度總風量新風比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%新風量過大(續)風機變頻調節，年節省電量19.2萬kWh太陽輻射案例：某車站大范圍玻璃幕墻導致太陽輻射量較大室內負荷計算時取室內溫度為30℃，室外溫度為34℃照明改造案例：某商場照度超標一層商場照度平均為1800lux，二層照度平均為2000lux在大中城市中，商場照度設計值一般在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有商場的燈管數量