淺談建筑節(jié)能現(xiàn)狀及改進(jìn)

徐 霜

上海安科瑞電氣股份有限公司   嘉定   201801

1 　概述

北京市建委和市發(fā)改委2008年01月公布了去年北京實(shí)施能源審計的部分北京市國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑平均電耗、水耗。其中進(jìn)行審計的20個單位的國家機(jī)關(guān)辦公建筑，每平方米建筑面積年平均耗電量為85.4度（年平均85.4kWh／m2），人均年耗電量為3072.5度（年平均3072.5kWh／人）。國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑年耗電量約占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，每平方米年耗電量是普通居民住宅的10～20倍，是歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家同類建筑的1.5～2倍。

一方面，我國大型公共建筑能耗巨大，另一方面，我們也缺乏直接數(shù)據(jù)為決策的指定提供基礎(chǔ)和參考。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建科[2008]114號文（2008-06-24）《關(guān)于印發(fā)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則的通知》實(shí)施，對于能耗監(jiān)測系統(tǒng)作了具體規(guī)范。因此，必須建立大型公共建筑能耗監(jiān)測平臺，對全國重點(diǎn)城市重點(diǎn)建筑能耗進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并通過能耗統(tǒng)計、能源審計、能效公示、用能定額和超定額加價等制度，促使國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運(yùn)行管理水平，為政府政策的制定和決策提供參考。

2 　建筑節(jié)能工作的主要任務(wù)

2.1采暖能耗
　　我國絕大部分建筑采用集中供熱采暖。其中城市熱網(wǎng)供熱面積已達(dá)1億平米，其它為各種不同規(guī)模鍋爐房集中供熱。

建筑采暖節(jié)能的途徑依其綜合節(jié)能效果排序分別為：

1）通過改善調(diào)節(jié)、計量收費(fèi)與供熱體制的改革，大幅度降低過度供熱現(xiàn)象，使采暖能耗降低20％以上；

2）發(fā)揮我國大型城市熱網(wǎng)作用，充分挖掘熱電聯(lián)產(chǎn)熱源的能力，適當(dāng)擴(kuò)充熱電聯(lián)產(chǎn)熱源容量，并利用散布于城區(qū)的燃?xì)忮仩t充當(dāng)城市熱網(wǎng)的調(diào)峰熱源，這樣把城市熱網(wǎng)的供熱范圍提高到2億平米，可使采暖熱源能源消耗降低10％；

3）通過并入城市熱網(wǎng)或“煤改氣”，替換小型低效燃煤鍋爐。這可使我國采暖能耗再降低3％～5％；

4）對部分保溫極差的建筑（主要是80年代建筑）進(jìn)行以更換外窗為主的節(jié)能改造，改善這類建筑的室內(nèi)環(huán)境，并通過縮小這類建筑與保溫建筑的差別，減少保溫建筑過度供熱現(xiàn)象。

2.2住宅建筑除采暖外的其它能耗
　　這里主要指炊事、生活熱水、照明、家電、空調(diào)等用電用氣。與美國等發(fā)達(dá)國家比，除炊事能耗外，我國城市住宅的其它能耗水平僅為發(fā)達(dá)國家的1/3～1/5。主要差別是生活熱水、家電和空調(diào)。
　　目前我國居民人均生活熱水耗能量不到美、日的1/5。其原因是不同的生活習(xí)慣和我們應(yīng)用了大量的太陽能熱水器。美、歐等發(fā)達(dá)國家家電能耗遠(yuǎn)高于我國的重要原因是大量應(yīng)用衣服烘干機(jī)、洗碗機(jī)等高能耗設(shè)備。我國這類家電沒有普及是我們目前住宅仍維持于低能耗的原因之一。如何通過正確的引導(dǎo)和政策的限制，盡可能抑制這類家用電器的使用，是實(shí)現(xiàn)我們建筑節(jié)能的重要任務(wù)。

2.3大型公共建筑節(jié)能
　　大型公共建筑指單體建筑規(guī)模超過2萬平米，且采用中央空調(diào)的建筑。此類建筑照明、空調(diào)、和其它附屬用電設(shè)備（風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等）的用電量可達(dá)60～100kWh/m2，是普通公共建筑用電量的3～8倍，因此是建筑節(jié)能的重點(diǎn)。
　　實(shí)現(xiàn)大型公建節(jié)能的主要途徑為：
　　1）控制此類建筑的總量。包括嚴(yán)格限制既有建筑通過“改造”，升級為“大型公建”；嚴(yán)格限制新建建筑以各種名義盲目提高檔次，成為高耗能建筑。
　　2）嚴(yán)格審查新建的各類公共建筑?？刂平ㄖ?guī)模，限制采用大玻璃幕墻等高能耗方式，限制采用全空氣的中央空調(diào)方式。
　　3）通過對用電量實(shí)行分項計量、公示、比對和定額管理，促進(jìn)節(jié)能管理和節(jié)能運(yùn)行。
　　4）提倡節(jié)約的運(yùn)行模式，繼續(xù)推行夏季空調(diào)溫度不低于26℃的政策，并且要求無人時關(guān)閉空調(diào)，人走關(guān)燈，下班關(guān)機(jī)。通過行為節(jié)能，可以使綜合能耗降低15％以上。
　　5）有針對性的推廣一些實(shí)用的節(jié)能技術(shù)。這主要是采用變頻水泵、變頻風(fēng)機(jī)；對需要全年空調(diào)降溫的計算機(jī)設(shè)備室等空間采用“熱管導(dǎo)熱”降溫排熱技術(shù)；冷源的優(yōu)化運(yùn)行調(diào)節(jié)技術(shù)等。正確和適宜地應(yīng)用這些節(jié)能技術(shù)，可以使大型公建能耗降低10％～20％。
2.4普通公共建筑節(jié)能
　　與發(fā)達(dá)國家相比或者與大型公建相比，此類建筑目前能耗很低，除了采暖能耗外，主要能耗是照明能耗，辦公設(shè)備能耗，以及有些不適當(dāng)?shù)拈_水器的高能耗。限制盲目地把此類建筑通過加裝中央空調(diào)、封死外窗等措施改造成高能耗的公共建筑，是這類建筑節(jié)能的關(guān)鍵。主要節(jié)能措施為：
　　1）大力提倡行為節(jié)能，要求隨手關(guān)燈，下班關(guān)電腦，關(guān)空調(diào)。通過這些措施，可以使這類建筑的用電量降低15％以上；
　　2）更換節(jié)能用電設(shè)備。包括推廣節(jié)能燈和節(jié)能燈具，推廣節(jié)能開水器或?qū)ΜF(xiàn)有的開水器作節(jié)能改造，推廣節(jié)能冰箱等用電設(shè)備。

3 　建筑節(jié)能工作的思路
　　與工業(yè)生產(chǎn)過程能耗不同，建筑能耗不僅取決于建筑形式，用能設(shè)備及運(yùn)行調(diào)控，更在很大程度上與建筑使用者的行為和其對室內(nèi)環(huán)境狀況的要求有關(guān)。實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的目標(biāo)很大程度上在于倡導(dǎo)與自然和諧的文化理念，堅持中華民族節(jié)儉的生活方式，抵制在室內(nèi)環(huán)境控制上片面的“機(jī)械論”、盲目追求所謂“高舒適”的傾向。通過改善管理，杜絕“跑冒滴漏”；同時配合適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新，使得在提供滿足舒適健康要求的建筑室內(nèi)環(huán)境的基礎(chǔ)上，維持和進(jìn)一步降低建筑運(yùn)行能耗，不使建筑能耗成為節(jié)能減排工作的拖累。
　　抓建筑節(jié)能的目的是為了解決我國社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的能源瓶頸，減少環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。目前建筑節(jié)能工作存在兩種思路：一是從建筑能源消耗的具體數(shù)據(jù)入手，以實(shí)實(shí)在在降低建筑運(yùn)行能源消耗量為基本追求目標(biāo)；二是以采用了多少節(jié)能措施，應(yīng)用了多少節(jié)能先進(jìn)技術(shù)為目標(biāo)。
　　以采用多少節(jié)能技術(shù)和措施作為導(dǎo)向的建筑節(jié)能思路，把建筑節(jié)能工作的重點(diǎn)放在圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫，推廣水源熱泵、地源熱泵等新技術(shù)，應(yīng)用太陽能等可再生能源等方面。但沒能對建筑用能的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃與考核，這樣能夠產(chǎn)生多少真實(shí)的節(jié)能效果呢？
　　目前我國幾座“建筑節(jié)能”先進(jìn)項目，采用的是世界上多項最先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，依照歐美生活模式和建筑使用方式，其結(jié)果導(dǎo)致實(shí)際的建筑能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我國的一般住宅；此外，我國幾項采用水源熱泵、地源熱泵的住宅項目，采暖用電量約為35kWh/m2，折合發(fā)電煤耗13kg標(biāo)煤/m2。但我國城市熱網(wǎng)的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)際的供熱煤耗在10～12kg標(biāo)煤/m2，相比之下，這些熱泵項目并不具有節(jié)能的推廣價值。
　　除了采用太陽能熱水器解決生活熱水供應(yīng)外，目前在我國采用太陽能發(fā)電、采暖、制冷空調(diào)都屬于高投入、低產(chǎn)出，除了在宣傳上起作用外，對降低建筑能耗總量不會起到任何實(shí)質(zhì)意義。
　　今年兩會通過大型公建要在立項時作節(jié)能審查。然而由于立項時建筑方案尚未確定，不可能根據(jù)建筑與系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計方案核算能耗狀況，根據(jù)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行審查。結(jié)果節(jié)能審查就成為相互攀比采用了多少保溫、熱泵、太陽能等先進(jìn)技術(shù)，而這些措施實(shí)際都不是大型公建節(jié)能的核心問題，而片面地追求這些技術(shù)，不僅可能導(dǎo)致投資增加，很可能最終造成實(shí)際能耗的增加。
　　為了解決我們能源和環(huán)境的瓶頸，我們必須以實(shí)際的能耗數(shù)據(jù)為導(dǎo)向，以真正降低能源消耗為目標(biāo)，開展建筑節(jié)能工作，從行為、管理、技術(shù)全方位落實(shí)，才能真正完成建筑節(jié)能重大任務(wù)。

4 　建筑節(jié)能工作的建議
　　1）大力推進(jìn)供熱計量調(diào)節(jié)與收費(fèi)改革
　　目前建筑采暖節(jié)能的瓶頸是缺少計量收費(fèi)與調(diào)節(jié)手段，因此建筑節(jié)能工作的重點(diǎn)和政府財政支持的主要方向不應(yīng)該是圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫，而應(yīng)該是供熱計量、調(diào)節(jié)和收費(fèi)改革。集調(diào)節(jié)和計量于一體的“通斷式計量調(diào)節(jié)”裝置，已在吉林省大規(guī)模示范中獲得成功。北京市可積極支持完善和推廣這一系統(tǒng)，或者發(fā)展推廣其它的有效解決采暖末端調(diào)節(jié)與計量的解決方案。同時這項工作還涉及收費(fèi)制度的“暗補(bǔ)變明補(bǔ)”的改革和供熱企業(yè)的改革。只有技術(shù)、體制、補(bǔ)貼機(jī)制等各方面彼此配套，全面實(shí)施，才能完成“熱改”，從而依靠市場機(jī)制推動和實(shí)現(xiàn)大規(guī)模降低采暖能耗的目的。
　　2）建立基于用能數(shù)據(jù)的大型公共建筑的節(jié)能管理系統(tǒng)
　　大型公共建筑是建筑節(jié)能的又一重點(diǎn)。由于它的能耗高但總的建筑數(shù)量不多，因此完全可以建立全面的以能耗數(shù)據(jù)為中心的全過程管理體系，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
　　在新建項目立項時不必審查用了哪些節(jié)能技術(shù)，而可以由建設(shè)方對各分項建筑能耗作出承諾，審查其承諾數(shù)值是否低于同功能建筑的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。此承諾數(shù)值就可以作為建筑設(shè)計方案的基本要求，也是要求設(shè)計投標(biāo)方案詳細(xì)論證的內(nèi)容。論證的合理與否又可作為審查評比投標(biāo)方案的主要審查內(nèi)容之一。
　　在對詳細(xì)設(shè)計的審查過程中，就可以根據(jù)設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)模擬計算，得到具體的能源消耗量，審查其是否達(dá)到承諾的節(jié)能數(shù)值。這一過程在北京市建委和國務(wù)院機(jī)關(guān)事務(wù)管理局的支持下，已分別在北京奧運(yùn)場館建筑和國管局新建辦公項目的節(jié)能審查中成功實(shí)施。
　　在竣工驗(yàn)收時可以具體測試各相關(guān)設(shè)備與子系統(tǒng)的性能，進(jìn)而估算全年能耗，考察是否能達(dá)到承諾要求。這可以增添到項目驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中，作為驗(yàn)收的必備條件。
　　正常運(yùn)行后要求對各分項用能情況實(shí)施全市（或分區(qū)縣）集中的動態(tài)監(jiān)測與管理。時刻觀察其各項用能狀況的變化，并不斷與承諾（或簽訂的）用能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，杜絕各種由于管理運(yùn)行的疏忽造成的能耗增加。
　　對各相同功能的建筑進(jìn)行運(yùn)行分項能耗的橫向比較，獎優(yōu)罰劣，或根據(jù)承諾數(shù)值通過實(shí)際的用能數(shù)據(jù)實(shí)行定額管理。
　　建議政府建立統(tǒng)一的大型公建運(yùn)行能耗管理中心，對全市1000座大型公建進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，可極大地促進(jìn)我國大型公建的節(jié)能工作。
　　通過上述全過程管理的方式，對新建和既有大型公建實(shí)行全面的統(tǒng)一的集中管理，可以使這類建筑的能源消耗降低30％以上。
　　3）用科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)既有建筑節(jié)能改造
　　根據(jù)我國的實(shí)際情況，建議對既有建筑節(jié)能改造突出解決以下問題：
　　①增加或完善集中供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與計量措施，改造部分保溫不良的集中供熱管網(wǎng)，改造低效的鍋爐，通過全面的供熱系統(tǒng)設(shè)施、管理與機(jī)制的改革，實(shí)現(xiàn)采暖節(jié)能降低30％的目標(biāo)。
　　②建立大型公建的用能分項計量與實(shí)時統(tǒng)一監(jiān)控系統(tǒng)。改造部分配電線路、安裝分項電表，建立全市或分區(qū)縣的采集與監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)大型公建用能的實(shí)時監(jiān)測管理。在此基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的管理與協(xié)調(diào)機(jī)制，并由此促進(jìn)節(jié)能服務(wù)公司開展節(jié)能改造工作。這一措施可以使大型公建能耗降低20％以上。

③對各類公共建筑大范圍更換節(jié)能燈和節(jié)能燈具，安裝照明的節(jié)能控制器，電腦的節(jié)能控制器，開水器節(jié)電控制，及其它被實(shí)踐證明是有實(shí)際節(jié)能效果的措施。

5 　大型公建電能計量宜采用智能電力監(jiān)控儀表

大型公共建筑電能計量宜采用電力儀表作為內(nèi)部管理電表，不宜用收費(fèi)電表。兩者主要特點(diǎn)歸納如下（見表1）。

供電部門一般給用戶實(shí)施一戶一表的收費(fèi)制度，即收費(fèi)電表由供電部門統(tǒng)一安裝。因此，收費(fèi)電表除了要有技監(jiān)局發(fā)放的計量器具許可證外，還需要當(dāng)?shù)厥?、市電力部門的許可才可安裝使用。在大型公共建筑電能管理中，供電部門一般會在總進(jìn)線處安裝收費(fèi)電表。

電力儀表在用戶安裝收費(fèi)電表的基礎(chǔ)上，考慮內(nèi)部電能計量與節(jié)能管理的需要安裝，用于內(nèi)部電能管理。因此用戶可自主選擇采購，但應(yīng)注意制造商是否有電力儀表（電能部分）的計量許可證。電力儀表可以完成對各回路、各樓層或各功能區(qū)的分項電能數(shù)據(jù)的采集，通過后臺電能管理系統(tǒng)完成對大型公共建筑的電能分項計量。

6 　電力儀表在建筑能耗電能分項計量中的選型方案

Acrel(安科瑞)公司研發(fā)的Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)，可以通過ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、導(dǎo)軌式電能表，對商場、賓館、學(xué)校、醫(yī)院、銀行、體育館、政府機(jī)關(guān)等大型公建進(jìn)行電能分項計量和能耗分析管理。

電力儀表，是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能管理需求而設(shè)計的。它能高精度的測量所有常用的電力參數(shù)，如三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電能等，采用可視度高的LCD來顯示儀表測量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行信息。電力儀表功能、型號繁多，價格也各不相同，電能計量方案也多種多樣，因此，應(yīng)合理選配，達(dá)到較佳的性價比。

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部114號文件，對大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)實(shí)行分類、分項計量，對電能按動力用電、照明與插座用電、空調(diào)用電和特殊用電進(jìn)行分項計量管理。因此，針對宿舍、商鋪、病房等應(yīng)計量到經(jīng)濟(jì)核算單元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表；

DDS1352單相電表，用于單相電能計量，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為1個模數(shù)（即寬為18mm），一次最大接入單相電流30A，精度1.0級。優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，價格低，缺點(diǎn)是沒有通訊功能，不能組網(wǎng)。

DDSF1352單相電表，同樣為DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為4個模數(shù)，一次最大接入單相電流為80A，精度1.0級，具有峰、平、谷電能分時復(fù)費(fèi)率計量功能，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。主要應(yīng)用于對單相電能的計量，常用在配電箱內(nèi)。DDS1352及DDSF1352單相電表外形及應(yīng)用如圖1所示：

圖1 DDS1352電表外形，DDSF1352電表外形及其應(yīng)用

針對用電設(shè)施按照明與插座用電、動力用電、空調(diào)用電、特殊用電進(jìn)行分項計量，對學(xué)校教室、醫(yī)療病房、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計量時，可選用DTSF1352或ACR120EL電表。

采用DTSF1352三相四線電表（見圖2），用于三相電能計量，具有尖、峰、平、谷電能分時復(fù)費(fèi)率計量功能，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為7個模數(shù)，可安裝在照明箱或動力箱中，一次最大接入三相電流80A，80A以上可經(jīng)電流互感器采集，精度0.5級，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。

圖2 DTSF1352電表外形及其在動力箱中的應(yīng)用

采用ACR120EL多功能電表，該表為嵌入式安裝，可安裝在動力箱或低壓出線柜門板上，面板尺寸為80mm×80mm，規(guī)格為220/380V、5A，電流經(jīng)互感器接入，精度0.5級，可測量電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電能等電參量，帶Modbus通訊協(xié)議。 

一些重要場合需檢測諧波的，可采用ACR230ELH多功能電表，針對進(jìn)線回路或重要出線回路，采用ACR230ELH多功能電表，嵌入式安裝在配電柜門板上，面框尺寸為96mm×96mm，除測量所有電參量外，還具有最大需量，2-31次電流、電壓諧波分量、電壓波峰系數(shù)、電流K系數(shù)、電話波形因子、電流電壓不平衡度、正負(fù)零序分量分析等功能。ACR120EL，ACR230ELH多功能電表外形及其在低壓配電柜中的實(shí)際應(yīng)用如圖3所示。

圖3 ACR120EL、ACR230ELH多功能電表外形及其在配電抽屜柜中的應(yīng)用

7 　結(jié)束語

電力在日常生產(chǎn)生活中起到了越來越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。因此，大型公共建筑實(shí)行電能計量管理，可準(zhǔn)確、及時了解各機(jī)電設(shè)備的能耗狀況，從而發(fā)現(xiàn)可能存在的能耗漏洞，使節(jié)能改造對癥展開，并使各種節(jié)能措施的實(shí)施效果得以客觀的反映和評價及時發(fā)現(xiàn)糾正用電浪費(fèi)現(xiàn)象，為建筑節(jié)能考核提供數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2010.08版.

作者簡介：

徐霜，女，本科，上海安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娏ΡO(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，Email: acrelxs@163.com 手機(jī)：18321975993  電話：021-69158261