張業(yè)民, 張　凱

(沈陽大學(xué) a. 科技處, b. 建筑工程學(xué)院, 遼寧 沈陽　110044)

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我國建筑節(jié)能現(xiàn)狀與民用建筑能效測評(píng)

張業(yè)民a, 張凱b

(沈陽大學(xué) a. 科技處, b. 建筑工程學(xué)院, 遼寧 沈陽110044)

摘要:闡述了我國目前建筑能耗及節(jié)能現(xiàn)狀,認(rèn)為為建筑節(jié)能服務(wù)的民用建筑能效測評(píng),是對(duì)建筑能源消耗量及其用能系統(tǒng)效率等性能指標(biāo)檢測、計(jì)算的有效方法,并通過介紹其意義、依據(jù)、方法,指出民用建筑能效測評(píng)在我國建筑節(jié)能中的地位.

關(guān)鍵詞:建筑能耗; 建筑節(jié)能; 民用建筑; 能效測評(píng)

因城市化進(jìn)程的加快,預(yù)計(jì)到2020年,我國57%以上的人口將生活在城鎮(zhèn)里,相應(yīng)的建筑物及能耗一定會(huì)大幅度增加.2020年前我國每年城鎮(zhèn)新增建筑面積將穩(wěn)定在20億m2/a左右,其中,在今后15年間新增民用建筑面積將為150億m2,到2020年,將新增加110億m2以上需要采暖的建筑.如果不采取建筑節(jié)能措施,預(yù)測2020年我國建筑能耗將比目前增加標(biāo)煤2.6億t/a、增加耗電5 900~6 400億kWh/a,總計(jì)折合電力約1.5萬億kWh,僅增加量就等于目前建筑總能耗的1.3倍.巨大的建筑能耗增長需求將成為我國能源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸.可見,加強(qiáng)對(duì)建筑能耗的測評(píng)和管理,特別是民用建筑節(jié)能管理,降低民用建筑使用過程中的能耗,提高能源利用率,已迫在眉睫.

1我國建筑節(jié)能現(xiàn)狀

1.1　我國建筑能耗現(xiàn)狀

廣義的建筑能耗指從建筑材料的制造、建筑施工,一直到建筑使用全過程的能耗;狹義建筑能耗即建筑運(yùn)行的能耗,就是指民用建筑使用過程中的能耗,主要包括采暖、空調(diào)、通風(fēng)、熱水供應(yīng)、照明、炊事、家用電器、電梯等方面的能耗[1].通常所說的建筑能耗僅指非生產(chǎn)性建筑的能耗,即民用建筑能耗.建筑能耗數(shù)據(jù)是節(jié)能工作順利開展的基礎(chǔ),無論分析節(jié)能潛力、制定節(jié)能目標(biāo),還是落實(shí)節(jié)能責(zé)任、分解節(jié)能目標(biāo),抑或測算碳排放、開展節(jié)能量考核和交易,都必須以建筑能耗數(shù)據(jù)為依據(jù).

我國既有建筑面積約400億m2,其中95%以上為高能耗建筑,單位面積采暖能耗相當(dāng)于氣候條件相近發(fā)達(dá)國家的2～3倍;每年新增建筑面積約為20億m2,且95%以上的建筑為高耗能建筑,又因城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展,人民對(duì)居住環(huán)境的舒適性等要求的提高,建筑能耗剛性增長趨勢是必然的.

1.2　我國建筑節(jié)能發(fā)展?fàn)顩r

建筑節(jié)能指在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、新建、改造和使用過程中,執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn), 采用節(jié)能型的材料、工藝、設(shè)備、技術(shù)和產(chǎn)品, 提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能和采暖供熱、空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)效率, 加強(qiáng)建筑物用能系統(tǒng)的運(yùn)行管理,利用新能源和可再生能源, 在保證居住環(huán)境舒適度的前提下, 增大室內(nèi)外能量交換熱阻, 以減少因大量熱消耗而產(chǎn)生的能耗[2].建筑節(jié)能技術(shù)一般可分為三大類, 即建筑物本體(如圍護(hù)結(jié)構(gòu))節(jié)能技術(shù)、建筑系統(tǒng)和設(shè)備(包括家電等)節(jié)能技術(shù)和建筑環(huán)境控制系統(tǒng)(供熱系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)以及熱水供應(yīng)系統(tǒng)等)節(jié)能技術(shù)[3]. 我國建筑節(jié)能工作起步較晚,發(fā)展至今, 水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家,總體上表現(xiàn)為: 對(duì)建筑節(jié)能工作的重要性和緊迫性認(rèn)識(shí)不足, 缺乏配套完善的建筑節(jié)能法律法規(guī), 國家對(duì)建筑節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新支持力度不夠, 建筑節(jié)能管理體制不順暢[4].

2民用建筑能效測評(píng)

民用建筑能效測評(píng)是對(duì)建筑能源消耗量及其用能系統(tǒng)效率等性能指標(biāo)檢測、計(jì)算,并給出其所處水平,為國家發(fā)放建筑能效測評(píng)標(biāo)識(shí)證書和既有建筑節(jié)能改造節(jié)能量確認(rèn)提供技術(shù)支撐[5].

2.1　我國建筑節(jié)能量評(píng)估節(jié)能量測量和驗(yàn)證技術(shù)通則(GB/T 28750—2012)

2.1.1“基期能耗----影響因素”模型法

模型的建立:通過回歸分析等方法建立基期能耗與其影響因素的相關(guān)性模型Eb=f(x1,x2,…,xi),其中,Eb為基期能耗,xi為基期能耗影響因素的值.重要影響因素包括自然因素(如室內(nèi)外氣溫)和運(yùn)行因素(如產(chǎn)量、開工率、客房占用率)等.所建立模型應(yīng)具有良好的相關(guān)性.

由式Es=Er-Ea對(duì)節(jié)能量計(jì)算,其中,Es為節(jié)能量,Er為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi)能耗,Ea為校準(zhǔn)能耗量.具體見圖1.

圖1　節(jié)能量評(píng)估各階段能耗示意圖

2.1.2直接比較法

當(dāng)節(jié)能措施可關(guān)閉且不影響項(xiàng)目運(yùn)行時(shí),可通過以下方法測量和驗(yàn)證節(jié)能量:

(1) 在統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi),測量節(jié)能措施開啟時(shí)項(xiàng)目的能耗,獲得統(tǒng)計(jì)報(bào)告期Er;

(2) 在統(tǒng)計(jì)報(bào)告期內(nèi),測量各典型工況下節(jié)能措施關(guān)閉時(shí)項(xiàng)目的能耗Eoffi;

(3) 將各典型工況下的Eoffi作為自變量,通過約定的計(jì)算方法確定校準(zhǔn)后能耗基準(zhǔn)Ea;

(4) 由Es=Er-Ea計(jì)算節(jié)能量.

2.2　建筑中典型用能設(shè)備和系統(tǒng)的節(jié)能量評(píng)估

(1) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能量計(jì)算.建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能只影響到建筑負(fù)荷,其性能改善產(chǎn)生的節(jié)能量無法直接測量,對(duì)其進(jìn)行節(jié)能評(píng)估通常只比較其熱工參數(shù),其節(jié)能量需要通過軟件建模模擬分析得出,衡量圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能最主要的參數(shù)為墻體傳熱系數(shù)K值.性能參量測量+軟件建模模擬計(jì)算=圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)節(jié)能量的貢獻(xiàn).

系統(tǒng)熱阻測試有兩種方法.導(dǎo)熱系數(shù)法:適用于均質(zhì)保溫材料,保溫層是連續(xù)的(如現(xiàn)場涂抹或噴涂)或保溫板之間不留縫(如保溫板薄模板),用導(dǎo)熱系數(shù)直接計(jì)算,熱阻=厚度/導(dǎo)熱系數(shù).傳熱系數(shù)法:適用于非均質(zhì)保溫材料(如鋼絲網(wǎng)架EPS板)或保溫板是有縫的(如保溫裝飾板).

(2) 鍋爐節(jié)能量計(jì)算.

鍋爐設(shè)備節(jié)能量按“燃料節(jié)約率”Qs=Qn·ε·k計(jì)算.式中:Qs為統(tǒng)計(jì)期鍋爐設(shè)備節(jié)能量,單位為噸標(biāo)準(zhǔn)煤(t);Qn為統(tǒng)計(jì)期燃料耗量,單位為t或m3(煤、油單位為t,氣單位為m3);ε為燃料節(jié)約率,可以按照鍋爐效率、煤(油、氣)供氣比等進(jìn)行計(jì)算;k為能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù).

鍋爐設(shè)備節(jié)能量按“過路系統(tǒng)能量的回收量”Qx=Qh-Qz計(jì)算.式中:Qx為統(tǒng)計(jì)期鍋爐系統(tǒng)節(jié)約能量,單位為噸標(biāo)準(zhǔn)煤(t);Qh為統(tǒng)計(jì)期鍋爐系統(tǒng)回收能量,單位為噸標(biāo)準(zhǔn)煤(t);Qz為統(tǒng)計(jì)期鍋爐系統(tǒng)新增能量,單位為噸標(biāo)準(zhǔn)煤(t).

鍋爐設(shè)備節(jié)能量按“鍋爐系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)耗能量的減少”Qx=(q1-q2)×T計(jì)算.式中:q1為基期鍋爐系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)消耗能量,單位為噸標(biāo)準(zhǔn)煤每小時(shí)(t/h);q2為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期鍋爐系統(tǒng)單位時(shí)間消耗能量,單位為噸標(biāo)準(zhǔn)煤每小時(shí)(t/h);T為統(tǒng)計(jì)期鍋爐系統(tǒng)用氣時(shí)間,單位為h.

(3) 制冷系統(tǒng)節(jié)能量計(jì)算. 制冷系統(tǒng)的節(jié)電量、節(jié)約的最大負(fù)荷或熱能單位,可以通過比較節(jié)能項(xiàng)目實(shí)施前后的電量、負(fù)荷或熱能單位來確定,可采用公式ΔE=Eb-Er+ΔEa或ΔE=ΔCOP×Eb+ΔEa計(jì)算.式中:ΔE為制冷系統(tǒng)節(jié)能量,用節(jié)電量、節(jié)約的最大負(fù)荷或熱能單位、節(jié)省的標(biāo)煤量表示;Eb為能耗基準(zhǔn),用用電量、最大負(fù)荷、熱能單位或消耗的標(biāo)煤量表示,可按照能耗量的獲取方法得出;Er為改造后的能耗量,用用電量、最大負(fù)荷、熱能單位或消耗的標(biāo)煤量表示;ΔEa為調(diào)整量,用用電量、最大負(fù)荷、熱能單位或消耗的標(biāo)煤量表示;ΔCOP為節(jié)能技術(shù)改造或合同能源管理項(xiàng)目實(shí)施前后的制冷系統(tǒng)COP變化量.

(4) 冷卻系統(tǒng)節(jié)能量計(jì)算.應(yīng)包括冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、循環(huán)水泵系統(tǒng)、被冷卻設(shè)備系統(tǒng)三部分,Qs=QF+QP+QC.

(5) 窯爐系統(tǒng)節(jié)能量計(jì)算.采用在同等工況下改造前(原)爐窯系統(tǒng)與節(jié)能技術(shù)改造后系統(tǒng)的產(chǎn)品能耗之差乘以改造前的年產(chǎn)量,爐窯系統(tǒng)節(jié)能量計(jì)算式:

式中:Py b、Pj b為改造前后爐窯本體的產(chǎn)品能耗,氣體單位為萬m3/t,固體和液體單位為t,電單位為萬kWh/t;Pyf,Pjf為改造前后爐窯輔助設(shè)備的產(chǎn)品能耗,氣體單位為萬m3/t,固體和液體單位為t,電單位為萬kWh/t;Xb、Xf為消耗能源相應(yīng)的折標(biāo)系數(shù); G為改造前的年產(chǎn)量,t/a.

(6) 輸送系統(tǒng)節(jié)能量計(jì)算.

負(fù)荷恒定工況輸送用泵/風(fēng)機(jī)類系統(tǒng)節(jié)能量計(jì)算:

式中:Q1為統(tǒng)計(jì)期泵類系統(tǒng)節(jié)能量,單位為噸標(biāo)準(zhǔn)煤(t);T為統(tǒng)計(jì)期泵類系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間,h;k為能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù);ε1為節(jié)能技術(shù)改造后泵/風(fēng)機(jī)類系統(tǒng)節(jié)能率;P1為基期泵/風(fēng)機(jī)類系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)輸入平均功率,kW;W1為基期泵/風(fēng)機(jī)類系統(tǒng)單位流量電耗,kWh/m3;W2為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期泵/風(fēng)機(jī)類系統(tǒng)單位流量電耗,kWh/m3.

統(tǒng)計(jì)期負(fù)荷變化工況循環(huán)用泵類系統(tǒng)節(jié)能量計(jì)算:

其中:Qs為統(tǒng)計(jì)期泵類系統(tǒng)節(jié)能量,單位為噸標(biāo)準(zhǔn)煤(t);P1i為基期各典型工況系統(tǒng)內(nèi)電動(dòng)機(jī)輸入平均功率,kW;P2i為統(tǒng)計(jì)報(bào)告期各典型工況系統(tǒng)內(nèi)電動(dòng)機(jī)輸入平均功率,kW;T1為統(tǒng)計(jì)期各典型工況運(yùn)行時(shí)間,h.

3結(jié)語

利用建筑能效測評(píng)方法,實(shí)現(xiàn)建筑實(shí)質(zhì)性節(jié)能,正確引導(dǎo)建筑業(yè)的發(fā)展方向,提高全社會(huì)對(duì)建筑節(jié)能的認(rèn)知,加強(qiáng)建筑節(jié)能監(jiān)管、實(shí)施激勵(lì)政策,提高建筑能源利用效率,推動(dòng)建筑節(jié)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,是發(fā)展低碳建筑的重要手段之一.在我國快速城市化進(jìn)程中,環(huán)境污染和能源短缺問題已成為前進(jìn)中的巨大阻力,國務(wù)院和城鄉(xiāng)建設(shè)部對(duì)此印發(fā)了《“十二五”建筑節(jié)能專項(xiàng)規(guī)劃》,確認(rèn)加快建筑能效測評(píng)在實(shí)際中的應(yīng)用,提高建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能和建筑環(huán)境控制系統(tǒng)能源的利用率,是目前建設(shè)低碳城市的主要任務(wù).中國的低碳城市建設(shè)不是后工業(yè)化的低碳發(fā)展,而是要探索一條工業(yè)化過程中的低碳發(fā)展模式.低碳城市作為新型城市發(fā)展模式的重要組成部分,它不是簡單的城市減排和能源增效,而是以構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)城市作為其最終發(fā)展目標(biāo)的[6].

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【責(zé)任編輯: 祝穎】

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Present Situation of Building Energy Efficiency in China and Civil Building Energy Efficiency Evaluation

ZhangYemina,ZhangKaib

(a. Department of Science and Technology, b. Architectural and Civil Engineering College, Shenyang University, Shenyang 110044, China)

Abstract:The current situation of building energy efficiency in China at present was expounded. It considered that, the civil building energy efficiency evaluation for building energy saving is the effective method for the detection and evaluation of building energy consumption and energy efficiency. The meaning, basis, method of energy efficiency evaluation were introduced, the importance of it was emphasized as well.

Key words:building energy consumption; building energy saving; civil building; energy efficiency evaluation

收稿日期:2014-12-11

中圖分類號(hào):TU 111.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

作者簡介:張業(yè)民(1964-),男,遼寧大連人,沈陽大學(xué)教授,博士.

文章編號(hào):2095-5456(2015)02-0155-04