同濟大學 譚洪衛(wèi) 宋亞超 楊浦區(qū)發(fā)展改革委員會 唐曉軍

楊浦區(qū)四平街道市政科 李錫雄 珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司 李 進

0 前言

2008年，由楊浦區(qū)節(jié)能減排辦公室牽頭，聯(lián)合同濟大學、上海電力學院、上海理工大學，在四平街道管委會的積極配合和支持下，選取上海某居民社區(qū)，共同實施了上海市科委節(jié)能減排重點建設項目“‘環(huán)境友好型’社區(qū)節(jié)能減排適用技術集成與示范”。項目根據(jù)住宅小區(qū)的實際情況，圍繞建筑節(jié)能、可再生能源利用、水資源循環(huán)利用、環(huán)境改善技術進行了論證，遴選了外圍護結構保溫隔熱、外窗遮陽、雨水收集利用、室外噴霧降溫、太陽能發(fā)電、太陽能集熱利用及社區(qū)節(jié)能監(jiān)管等多項技術實施集成應用和示范。

本文介紹該以社區(qū)能耗、能效及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)為中核、涵蓋其他節(jié)能減排示范技術應用的展示、融合社區(qū)科普宣傳功能需求、實現(xiàn)社區(qū)居民共同參與和互動的“居民社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺”的建設實踐。

1 背景和目的

在推進節(jié)能減排、建設可持續(xù)發(fā)展社會成為我國基本國策的時代背景下，各行各業(yè)都在落實行動，而居民社區(qū)是一個薄弱點，缺乏系統(tǒng)規(guī)劃和技術指導。而節(jié)能減排除了技術層面的努力外、公眾的節(jié)能環(huán)保意識、低碳生活理念的樹立具有重要意義。居民社區(qū)是組成社會的重要部分，為此，如何在居民社區(qū)有效的開展節(jié)能環(huán)保宣傳、普及節(jié)能科技、推進公眾參與成為一個重要環(huán)節(jié)。本課題旨在以社區(qū)節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設為基礎、以社區(qū)及居民家庭的能耗、水耗監(jiān)測、節(jié)能環(huán)保措施效益的量化評價為抓手，構筑集社區(qū)節(jié)能科普宣傳及公眾參與互動的平臺，踏實推進環(huán)境友好、資源節(jié)約型社會的建設。

2 社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺

社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺主要分為三大模塊：社區(qū)能源環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、節(jié)能減排技術應用展示系統(tǒng)與低碳社區(qū)科普宣傳系統(tǒng)。三部分內容有機融合，圖文并茂，科普原理展示與真實數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)節(jié)能科技通俗化、能源資源利用狀況可視化、節(jié)能措施效益評價定量化。圖1展示了該平臺的架構，圖2為平臺的首頁。平臺可以為居民展示家庭能耗的現(xiàn)狀、規(guī)律和趨勢，可提供標桿對比、節(jié)能措施效果評價和環(huán)境參數(shù)監(jiān)測等功能，為社區(qū)管理者和居民提供能管理、科普和低碳實踐的平臺。平臺將以網(wǎng)頁形式設計，可通過互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器方式查詢、瀏覽，極大程度的方便了公眾的參與。

社區(qū)能源環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)由計量表具、環(huán)境參數(shù)傳感器、數(shù)據(jù)采集及轉換裝置、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)接收站、數(shù)據(jù)服務器、管理軟件等組成。如圖3示。

針對居民社區(qū)建筑設施線路陳舊、布線困難等特點，數(shù)據(jù)采集及傳輸采用了小型智能化電量采集模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。前端?shù)據(jù)采集主要由帶遠傳功能的計量表具、傳感器（含智能電表和數(shù)字水表、小型氣象站）組成，數(shù)據(jù)采集后通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)接收端并進入智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關進行數(shù)據(jù)轉換，按后進入數(shù)據(jù)服務器存儲到數(shù)據(jù)庫。

管理平臺軟件承擔著能耗數(shù)據(jù)實時監(jiān)測、圖表顯示、自動統(tǒng)計、節(jié)能分析、數(shù)據(jù)存貯、報表管理、指標對比、數(shù)據(jù)上傳等管理功能。管理軟件系統(tǒng)基于Web的方式，提供便捷的瀏覽查詢功能、實現(xiàn)動態(tài)、友好的界面展示，展示內容主要包括：居民家庭的逐時能耗、逐日能耗、逐月能耗，幫助居民掌握家庭的能耗狀況、能源消費規(guī)律和動態(tài)趨勢，為居民自身實踐低碳生活，驗證其效果提供數(shù)據(jù)平臺；既能貼近百姓生活，滿足對能源消費狀況的關注，又能有效地影響和引領百姓的低碳生活實踐。

同時，平臺對社區(qū)實施的節(jié)能改造項目進行數(shù)據(jù)跟蹤監(jiān)測及效益分析、并配合圖文解說生動直觀的進行展示，讓社區(qū)居民切身感受節(jié)能科技的成果和效益，也為節(jié)能示范項目提供了科學的量化評價工具，有利于更有效的推動節(jié)能環(huán)?？萍嫉钠占?。

平臺還為政府、社區(qū)管理者提供了節(jié)能減排激勵政策制定和實施的支撐，基于能耗監(jiān)測及統(tǒng)計分析，為社區(qū)居民能耗基線、能效指標的制定提供基礎數(shù)據(jù)支持。圖4描述了該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析流程。

3 社區(qū)節(jié)能技術應用示范

上海某居民社區(qū)為80年代建設的老社區(qū)，居民樓建筑基本上屬于“非節(jié)能建筑”，沒有墻體保溫、遮陽，家用空調機組大都為低能效機組，住戶經(jīng)濟條件一般，居住者年齡結構呈老齡化。

根據(jù)社區(qū)現(xiàn)狀條件，經(jīng)過課題組研究后遴選出1）圍護結構保溫隔熱改造、2）舊型空調機組節(jié)能改造、3）外窗遮陽改造、4）太陽能光伏發(fā)電、5）太陽能熱水系統(tǒng)利用、6）風光互補路燈、7）室外噴霧降溫、8）雨水回收利用、9）住戶家庭電耗遠程實時監(jiān)測、10）社區(qū)水資源利用監(jiān)測、11）社區(qū)環(huán)境質量監(jiān)測共11項節(jié)能減排技術，可在社區(qū)選擇部分設施及住戶進行示范實施。參見圖5。

社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺的一個重要功能是節(jié)能減排技術的展示和評價，系統(tǒng)對各項實施的節(jié)能減排技術示范應用進行監(jiān)測和展示，社區(qū)居民可通過上網(wǎng)使用WEB瀏覽器看到各項示范技術的應用展示，技術原理的解說圖文并茂，通俗易懂，運行數(shù)據(jù)實時直觀。圖6為太陽能光伏利用的示范案例。

社區(qū)平臺采用先進的數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡傳輸、數(shù)據(jù)服務技術監(jiān)測太陽能發(fā)電量、熱水溫度、噴霧降溫效果和雨水累計回收利用量等各系統(tǒng)主要運行參數(shù)，匯總各項技術的示范成果。利用平臺監(jiān)測的系統(tǒng)運行參數(shù)，可以評價各項示范技術的節(jié)能效果，并對其進行分析研究，探討其在既有社區(qū)的適用性，并對其系統(tǒng)運行進行優(yōu)化。

以太陽能光伏發(fā)電技術示范為例，系統(tǒng)對其發(fā)電量和影響其發(fā)電效率的環(huán)境參數(shù)—室外溫度、風速、太陽輻射強度等環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測，實現(xiàn)對系統(tǒng)減排效益的客觀評價，且可根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行分析研究，優(yōu)化系統(tǒng)運行（圖6）。

4 基于居民家庭能耗監(jiān)測的節(jié)能行動促進

社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺的一項主要功能是建立居民能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)，積累居民能耗基礎數(shù)據(jù)，為將來制定居民生活能耗基線和相關節(jié)能激勵政策提供支撐，同時，讓百姓能更直觀理解能源消費和日常生活的關系，促進社區(qū)居民的低碳行動。

平臺建立了基于遠傳計量表具、無線數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡化管理技術的數(shù)據(jù)中心平臺，選取的社區(qū)中80戶住戶作為示范實施對象，并可對實施圍護結構改造、空調器節(jié)能改造的住戶有無分組統(tǒng)計和對比分析，有效地評價節(jié)能措施的效益。

可實現(xiàn)監(jiān)測對象住戶的逐時、數(shù)日、逐月的電耗的監(jiān)測、統(tǒng)計管理，可實現(xiàn)用戶電耗的同期對比、與其他住戶的橫向對比，還可實行社區(qū)中示范對象的耗電量高低的匿名排序，以督促居民自查能源消費中的問題和分析節(jié)能潛力，促進社區(qū)居民自發(fā)的節(jié)能減排行動。

居民可足不出戶在網(wǎng)上查詢自家的能耗數(shù)據(jù)。居民直觀地把握自家能耗狀況，強化節(jié)能意識，形成社區(qū)節(jié)能減排風尚。

此外，平臺強大的數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)為相關研究提供了有力支撐。以居民家庭電耗數(shù)據(jù)為例，目前我國的居民能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計幾乎是空白，研究者都很難獲得第一手數(shù)據(jù)，通常大都采用問卷調研方式獲取數(shù)據(jù)，費時費力又不可靠，尤其是細化的逐日、逐時的居民家庭電耗數(shù)據(jù)。這給建筑節(jié)能研究及相關政策制定帶來了很大困擾。前不久國家擬出臺對居民的階梯電價政策由于缺乏深入調研和科學分析，沒有考慮居民用電的時間特性和戶間差異，招致了普遍質疑。由此可見，科學的對家庭能耗狀況進行調研，對相關政策制定具有重要意義。

本課題建立的社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺是一個創(chuàng)新嘗試。目前監(jiān)測的住戶為80戶，扣除住房空置、貯物等因素，有效樣本容量為69戶，系統(tǒng)已經(jīng)持續(xù)運行接近半年，積累了一個完整季度的家庭電耗數(shù)據(jù)。圖7給出了這69個家庭在2011年一季度的電耗。一季度69戶平均電耗為621kWh。在監(jiān)測住戶中，用電最少的為67kWh,最多的為2152kWh,相差約32倍，這表明在同一個小區(qū)，居民用電也有很大差異。在時間上，示范監(jiān)測住戶電耗均值一月份為272kWh,二月份為186kWh，三月份為163kWh。數(shù)據(jù)反映了季節(jié)差異特征。

將來該系統(tǒng)向不同類型的住戶、社區(qū)進行擴展，增加樣本容量，并計劃持續(xù)獲得若干年份的完整能耗數(shù)據(jù)，構建一個連續(xù)在線的、開放研究的居民用電量數(shù)據(jù)庫。研究者綜合運用調查分析、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)值模擬和實時監(jiān)測等技術手段，分析居民用電的時間特性（季節(jié)、平休和峰谷差異）、戶間差異等有關特征，科學、系統(tǒng)、動態(tài)地把握居民用電的現(xiàn)狀、對比國內外狀況、分析用電特征、預測未來趨勢，可為科學制定電價政策、科學制定節(jié)能目標提供科學支撐，為合理制定居民能耗基線提供依據(jù)。

5 構筑全方位的環(huán)境友好型社區(qū)示范建設體系

平臺另外一個重要板塊是低碳社區(qū)科普宣傳系統(tǒng)。由于該平臺展示設施設置于社區(qū)活動中心，是社區(qū)居民和干部學習、活動的地方，可成為一個重要的節(jié)能減排教育基地。

課題組編制了《環(huán)境友好型社區(qū)建設導則（試行）》、《節(jié)能減排日常生活小貼士》、《國內外低碳社區(qū)案例》等宣傳資料，通過平臺中具備的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽形式供社區(qū)居民下載學習；節(jié)約紙張，細處體現(xiàn)低碳理念。

另外，社區(qū)干部可以把社區(qū)的新聞動態(tài)、相關通知等上傳、更新到平臺上，方便居民獲悉，平臺還將居民對于整個“環(huán)境友好型”社區(qū)示范工程的反饋意見及時反饋給社區(qū)管委會，搭建起一個易于社區(qū)居民溝通、學習、體驗和參與的平臺。

6 結語

通過實時數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡傳輸、數(shù)據(jù)庫技術和管理軟件開發(fā)，節(jié)能減排公眾參與平臺將社區(qū)環(huán)境信息、能耗和能效信息可視化，實現(xiàn)了社區(qū)節(jié)能減排科普和能效管理數(shù)字化、可視化和互動化，并可對示范技術的節(jié)能效果進行跟蹤評價，這為社區(qū)的節(jié)能減排工作提供了一個技術與管理相結合的新路徑。將該平臺向更多的、不同類型的社區(qū)推廣，將為政策制定、科學管理、大眾參與提供有力支撐。

[1]譚洪衛(wèi)，徐鈺琳,胡承益，陳小龍.全球氣候變化應對與我國高校校園建筑節(jié)能監(jiān)管 [J].建筑熱能通風空調,2010,(01)：36-40

[2]國家住房和城鄉(xiāng)建設部，國家教育部.《高等學校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》（建科 2009，163號）[S].2009