張 敏 鄭 敏

（四川省建筑科學(xué)研究院有限公司 成都 610036）

0 引言

建筑能源審計是一種建筑節(jié)能的科學(xué)管理和服務(wù)方法，是建筑能耗評價的基礎(chǔ)。建筑能源審計可以提高用能單位的市場競爭力，提高經(jīng)濟效益和社會效益，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境的統(tǒng)一。針對建筑能源審計及節(jié)能潛力研究領(lǐng)域，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量的研究。

有人基于能耗模擬基礎(chǔ)，來預(yù)測和計算建筑實際能耗。Harry Bruhns 等[1,2]對非住宅建筑的能耗進行調(diào)查和分析，建立數(shù)據(jù)庫，用于預(yù)測和分析建筑能耗情況。朱伊敏[3]用案例分析的方式，運用eQuest能耗模擬軟件，建立虛擬建筑室內(nèi)環(huán)境，對空調(diào)通風(fēng)及照明等系統(tǒng)的能耗進行研究，對傳統(tǒng)的建筑能源審計方法提出一些改進。Marcel Macarulla 等[4,5]提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測控制策略，用建筑神經(jīng)能耗性能指標(biāo)評估建筑的能耗水平，在建筑鍋爐BEMS 中實現(xiàn)預(yù)測控制，可以將建筑供熱能耗降低20%左右。Antonio Colmenar-Santos[6]等通過優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程，使辦公樓和行政建筑能耗有所降低。Gao[7,8]等提出將聚類分析的方法用在不同類型建筑物之間進行能耗基準(zhǔn)測試，該方法能提供更全面的基準(zhǔn)方法。萬理達[9]就公共建筑的能源審計方法和節(jié)能潛力展開研究，提出了軟件模擬與理論分析相結(jié)合的能耗計算方法。黃凱等[10]通過對兩個建筑和能耗數(shù)據(jù)的分析，采用兩種不同的暖通空調(diào)拆分方法，計算出建筑分項能耗指標(biāo)。

還有人提出記錄建筑能耗的新方法，使數(shù)據(jù)可視化，便于建筑管理人員管理和分析數(shù)據(jù)。J Haberl[11,12]采用了一種先進的數(shù)據(jù)顯示技術(shù)，并構(gòu)造了新的先進能源管理框架，支持對所有測量的能量數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化，以便將來進行分析和可視化。Pantelis N Botsaris[13]提出了一種記錄建筑能耗的新方法，該方法利用熱負荷指數(shù)、能量分配指數(shù)等能量指標(biāo)，模擬建筑內(nèi)外空間因溫度變化引起的熱損失。該方法既可以作為單一審計，也可以作為建筑能源審計的一部分。此外，它還可以用于公共或市政建筑的能源效率檢測。Cavalheiro[14]等提出了一個可根據(jù)復(fù)雜性、可用性和設(shè)計指標(biāo)對建筑能源使用進行評估的新模型，實現(xiàn)了一個高質(zhì)量的可重用的多維數(shù)據(jù)模型，可用于創(chuàng)建或改進建筑能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。

還有一部分人通過對建筑的能源審計，對其進行節(jié)能改造。M Santamouris[15]等對希臘的158 家酒店進行了能源審計，分析制冷、采暖、照明等系統(tǒng)對建筑總能耗影響，對其進行節(jié)能改造。結(jié)果表示，具有明顯的節(jié)能效果。Joshua D Rhodes[16]等人對奧斯汀市4971 戶住宅進行了能源審計，指出了典型的空調(diào)設(shè)計和安裝的普遍性問題，并估計解決這些問題將對峰值電力需求和冷卻能耗的影響。Kyosung Choo[17]等人通過實驗、數(shù)值和仿真研究，對馬里蘭大學(xué)校園內(nèi)的一個中型數(shù)據(jù)中心的性能進行了評估，建議通過優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的熱流體流動來降低能耗。Saleh N J Al-Saadi[18]等為降低圖書館的空調(diào)系統(tǒng)在阿曼炎熱氣候條件下的能源消耗，對圖書館建筑進行了能源審計，使用DesignBuilder生成建筑能量模型，進行校準(zhǔn)，并對模型在采用節(jié)能策略后進行評價，結(jié)果表明，該模型的能耗可降低38.5%。

我國建筑能源審計工作現(xiàn)還處于發(fā)展階段，僅構(gòu)筑了剛要性體系，并沒有形成具有可操作性、系統(tǒng)性的、規(guī)范性的審計方法。因此，為了提高用能建筑能源管理水平，查清能源計量現(xiàn)狀，優(yōu)化設(shè)備運行方式，完善能源管理體系，挖掘存在的節(jié)能潛力，尋找節(jié)能技改方向，針對建筑能源審計方法進行改進研究具有重要意義。

1 分項能耗計算基本方法

《公共建筑能源審計導(dǎo)則》中對建筑物設(shè)有分項計量系統(tǒng)和沒有設(shè)有分項計量系統(tǒng)兩種情況下的建筑分項能耗給了計算方法。

1.1 建筑分項能耗——有分項計量系統(tǒng)

當(dāng)建筑物有能耗分項計量系統(tǒng)時，在能源審計中對各分項能耗優(yōu)先直接讀取平臺數(shù)據(jù)。

1.2 建筑分項能耗——無分項計量系統(tǒng)

如果是定頻工作的設(shè)備，則通過統(tǒng)計設(shè)備數(shù)量、功率以及運行情況，將總功率與估算運行時間相乘得到其總能耗。如果是變頻工作的設(shè)備，有兩種方法計算其總能耗。一是，采用運行記錄中的逐時功率，對全年運行時間進行積分；二是，若無逐時功率，則將設(shè)備的額定功率與當(dāng)?shù)赝惤ㄖ漠?dāng)量滿負荷運行小時數(shù)相乘得到其總能耗。

在實際工程中，大部分建筑用能設(shè)備比較雜亂無章，用電線路比較混雜，且未安裝分項計量系統(tǒng)，因此不能直接通過計量結(jié)果確定分項能耗，來獲取用能建筑的能耗具體情況。再有，無分項計量系統(tǒng)分項能耗計算中，當(dāng)設(shè)備是變頻工作的，一般實測不到其逐時功率，因此只能通過其額定功率來計算，這必然會使計算結(jié)果產(chǎn)生一定誤差。所以，在分項能耗分析計算中，采用相對準(zhǔn)確有效的審計方法，可以減少計算結(jié)果與實際結(jié)果的誤差，提高能源審計的有效性，促進節(jié)能改造的工作開展。

2 能源審計實例分析

2.1 建筑基本信息

某賓館建筑主要包含1#樓（含東樓、南樓和西樓）、2#樓、3#樓以及部分輔助用房，總建筑面積約為132094m2，其中1#+3#樓65038m2，2#樓67056.69m2。本次能源審計的建筑主要是1#樓、2#樓和3#樓。

2.2 建筑圍護結(jié)構(gòu)情況

1#樓為磚混結(jié)構(gòu)，實心紅磚作為外墻。墻體厚度不一，3 層以下700mm，3 層以上300mm。窗戶為雙層中空玻璃。

2#樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，采用頁巖空心磚外墻，其厚度為200mm，25 厚的聚苯乙烯擠塑板保溫層，最外端干掛花崗石幕墻。外窗采用斷熱橋型鋁合金型材，中空玻璃門窗。屋面保溫層為40mm 厚的聚苯乙烯擠塑板，透明部分選用鋁合金斷熱橋單框LOW-e 中空玻璃5+9A+5。

3#樓為剪力墻結(jié)構(gòu)，外墻采用加氣混凝土砌塊填充，墻體厚200mm，立面幕墻采用全隱框反射玻璃幕墻。外門窗采用銀白色鋁合金反射玻璃窗和銀白色百葉窗。屋面分為上人屋面和不上人屋面，未加保溫層。

2.3 用能系統(tǒng)概況

2.3.1 供暖空調(diào)設(shè)備情況

三棟建筑的夏季制冷采用的是集中制冷空調(diào)系統(tǒng)，末端采用風(fēng)機盤管和散流器，較大的空間有組合式空調(diào)風(fēng)柜、吊頂風(fēng)柜進行風(fēng)處理之后通過散流器進入使用空間。

目前三棟建筑的夏季制冷主要由兩套冷水機組系統(tǒng)進行供給，這兩套系統(tǒng)水路可串通聯(lián)合供冷。其中3#樓地下室的3 臺特靈機組使用了約20多年，主要負責(zé)1#樓、3#樓和2#樓的高層（6 層以上）夜間供冷，而2#樓的特靈機組分為高區(qū)和低區(qū)（5 層以下為低區(qū)，6 層以上為高區(qū)，5-6 層之間為設(shè)備層），高區(qū)2 臺，低區(qū)3 臺，主要負責(zé)2#樓低區(qū)白天的制冷和高區(qū)白天制冷。2#樓機房設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)控制平臺，可對2#樓機組進行自動控制。

2#樓白天高區(qū)和低區(qū)各開一臺主機，到晚上時候，低區(qū)不使用空調(diào)，低區(qū)機組關(guān)閉，如果高區(qū)機組負荷（電流百分比）低于60%則高區(qū)冷水機組也關(guān)閉。而3#樓白天開一到兩臺主機，供1#樓和3#樓，制冷到夜間，同時通過板式換熱器供2#樓高區(qū)制冷和1#樓制冷。2#樓冷凍泵可變頻操作（工作頻率手動在控制平臺系統(tǒng)上調(diào)節(jié)，基本定在35-40HZ 左右運行），而3#樓冷凍泵是工頻運行。

2.3.2 照明插座系統(tǒng)情況

該賓館建筑功能較為復(fù)雜，有宴會大廳、會議室、客房、游泳池、商業(yè)街、廚房等，現(xiàn)有電路無法區(qū)分出詳細的照明和插座信息，其照明支路上的插座接出的設(shè)備形式較多，包括電視、風(fēng)機盤管等用電設(shè)備。

1#樓的南樓過道和會議室基本采用LED 燈具，東西樓基本采用普通的節(jié)能燈具，2#樓基本采用可調(diào)光的燈，3#樓基本采用普通節(jié)能燈，室外燈具基本采用金屬鹵化物燈具。

2.3.3 動力情況（電梯、動力泵）

目前該賓館三棟建筑共有電梯33 部。

2.3.4 廚房情況

目前正在投入使用的廚房及設(shè)備較多，2#樓1、3、4、5 層均有廚房餐廳，2 層為冷庫，1#樓的1層和9 層也有廚房餐廳，8 層的日式餐廳目前未投入使用。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)大部分的設(shè)備的銘牌信息不全，設(shè)備分散。

部分廚房實行外包。2#樓每個廚房都有氣表，1#樓只有一個，水表沒有分開計量，電是外租的廚房（包含商鋪），有單獨的電表，其余的沒有分開計量。

2.3.5 生活熱水供給情況

生活熱水主要是通過鍋爐+換熱器進行供給，3臺燃氣鍋爐和3 臺熱水鍋爐產(chǎn)生的熱水或蒸汽通過熱交換罐分別提供給1#樓和2#樓、3#樓的熱水。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，無論是1#樓還是2#樓和3#樓，生活熱水系統(tǒng)和冬季供暖系統(tǒng)是聯(lián)合在一起的一個鍋爐系統(tǒng)供給，生活熱水和供暖系統(tǒng)消耗的燃氣量無法計量分開。

2.3.6 供配電分配情況

該賓館正在使用的變壓器共10 臺，分布在兩個變壓器機房，1#下的變壓器機房放置3-1T 和3-2T 變壓器，其余的變壓放置在2#樓的負一層。

變壓器的荷載分布并沒有按照樓棟來分配，也沒有按照照明插座、動力、空調(diào)、廚房等能源審計導(dǎo)則要求的分項來進行計量，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)末端的照明插座和其他荷載混在一起，照明燈具種類繁多，大部分無法進行拆卸檢查，也無法進行數(shù)量和功率的統(tǒng)計。

2.4 建筑能耗分析計算

2.4.1 建筑總能耗

該賓館的能源種類主要分為四類，即燃氣、電、水、燃油。用能設(shè)備可以分為暖通空調(diào)設(shè)備、動力設(shè)備、餐廚設(shè)備、照明插座設(shè)備，其他設(shè)備。對該賓館的能源審計周期為3年，2016年1月1日至2018年12月30日。三年平均用水量為426745 噸，用電量為12672246kWh，用氣量為1721646 方，用油量為7126 升。

2.4.2 分項能耗拆分

（1）空調(diào)系統(tǒng)能耗

①集中空調(diào)機房能耗數(shù)據(jù)分析

該賓館的空調(diào)機房共有兩個，負責(zé)向兩個空調(diào)機房的供電的變壓器有五個。機房設(shè)備包含了制冷主機、冷卻泵、冷凍泵和冷卻塔、冬季供暖泵等，有少量其他泵（如潛水泵、排污泵就近接入）。

賓館沒有對所有空調(diào)系統(tǒng)年能耗和月能耗的詳細記錄和分析，但是在2#樓設(shè)置有能耗監(jiān)測平臺，其從2016年5月開始到現(xiàn)在運行基本正常，空調(diào)機房對應(yīng)的變壓器采集的數(shù)據(jù)也基本正確，采用2017 到2018年的完整數(shù)據(jù)對空調(diào)機房的運行狀況進行分析。綜合2017年和2018年的逐月能耗計量，可得平均空調(diào)機組耗電量為3183647kWh。

②集中空調(diào)末端能耗數(shù)據(jù)分析

該賓館建筑對集中空調(diào)末端未安裝分項計量系統(tǒng)，因此，本次審計對這部能耗通過各空調(diào)末端的額定功率與設(shè)備的年運行時間的乘積，再乘以同時使用系數(shù)得到各空調(diào)設(shè)備的年總耗能量。各空調(diào)末端設(shè)備年總耗能量之和就是集中空調(diào)末端總能耗，綜合計算得空調(diào)末端系統(tǒng)（包含風(fēng)機盤管、組合風(fēng)柜、新風(fēng)機）用電量每年約為2654995kWh。

由此可得，空調(diào)系統(tǒng)總能耗為5838642kWh。

（2）餐廚系統(tǒng)能耗

酒店的餐廚用電情況可在總用電管理平臺上顯示，但是由于有些測試端口出現(xiàn)故障導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)不準(zhǔn)確，對這部分回路采用現(xiàn)場實測的方法。測試時間為餐廚中午使用時間。傳輸無問題的回路采用平臺數(shù)據(jù)。綜合得餐廚系統(tǒng)年總能耗為2491070kWh。

（3）動力系統(tǒng)能耗

①電梯能耗情況

對于有平臺數(shù)據(jù)的電梯系統(tǒng)采用平臺數(shù)據(jù)，沒有的則通過理論計算，最終可得電梯系統(tǒng)年總能耗為275862kWh。

②水泵動力情況

此處水泵是指除去空調(diào)制冷系統(tǒng)中的泵和供暖泵之后的水泵。這些水泵基本是就近接入附近電路，沒有分開計量，因此主要采用計算方法得出年用電量。通過各水泵的額定功率與年運行時間的乘積，計算得該水泵年總能耗。通過計算得水泵動力年總能耗為281032kWh。

③風(fēng)機動力情況

賓館通風(fēng)機數(shù)量較多，布置較為分散，其數(shù)量和參數(shù)主要通過現(xiàn)場收集得到。由于風(fēng)機主要是就近接入附近電路，沒有對應(yīng)的計量設(shè)備，運行時間和運行總天數(shù)不固定，因此主要采用計算法算出其能耗，通過各風(fēng)機的額定功率與年運行時間的乘積，計算得該風(fēng)機年總能耗。計算得風(fēng)機動力年總能耗為1464236kWh。

由此可得，動力系統(tǒng)總能耗為2021130kWh。

（4）其他能耗

洗衣機房動力屬于其他電耗類，其年平均總能耗為143806kWh。

（5）照明插座能耗

因為照明插座種類較多，數(shù)量分散，大部分沒有文件記錄也無法進行現(xiàn)場拆除，因此采用總能耗減去其他能耗之和的辦法計算，如表1所示。

表1 照明插座能耗計算表Table 1 Energy consumption calculation table of lighting socket

從表1 可得，照明插座年平均總能耗為2150769kWh。

通過對該賓館建筑的分項能耗計算，發(fā)現(xiàn)該建筑用能設(shè)備比較雜亂，用電線路比較混雜，且未安裝分項計量系統(tǒng)，因此只能通過理論計算各分項能耗，再將總能耗拆分，計算不能直接通過理論計算得分項能耗。

3 分項能耗計算方法改進

通過實例分析，發(fā)現(xiàn)建筑物實際用能情況并不都是像標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則里的用能分類，實際上大部分建筑物在用能上沒有細分，也沒有對各用能系統(tǒng)進行分項計量。因此，在能源審計能耗計算中統(tǒng)計值和實際值會有一定的誤差。該誤差是不可避免的，我們應(yīng)該優(yōu)化改進理論計算方法，盡可能減小誤差。

結(jié)合現(xiàn)有的《公共建筑能源審計導(dǎo)則》中提到的無分項計量系統(tǒng)的建筑分項能耗計算方法與本實例中采用的計算方法，在此基礎(chǔ)上對能源審計中建筑物各用能系統(tǒng)的能耗計算方法進行了改進。在本實例研究基礎(chǔ)上，對分項能耗計算方法提出了以下幾點改進建議：

（1）對于照明系統(tǒng)能耗，在實際工程中燈具數(shù)量和種類都較多，對于這部分分項能耗，可以從燈具的用途來分類計算各燈具的日能耗。在現(xiàn)有的照明系統(tǒng)能耗計算中大多采用的是不用種類燈具的年總能耗來計算照明系統(tǒng)能耗，而本文提出根據(jù)燈具用途來分類，其原因是在實際情況中相同種類的燈具可能會有多種用途，正常工作日中不同用途的燈具的工作時間是不一樣的，根據(jù)用途分類計算的話，同一用途的燈具使用時間是大致相同的，這樣可以減小燈具運行時間給能耗計算帶來的誤差。如在照明系統(tǒng)中走道里的聲控?zé)艟?，這部分燈具較多，其能耗可以根據(jù)正常工作日中平均人次來計算，具體做法是通過向被審計建筑的管理人員或者現(xiàn)場試驗調(diào)查，計算出某走道的日平均人次，再根據(jù)走道聲控?zé)艟叩臒袅習(xí)r間及延遲時間，可以算出走道聲控?zé)艟呷漳芎摹?/p>

（2）對于餐廚系統(tǒng)能耗，涉及的用能設(shè)備多而且復(fù)雜，大多情況又沒有對這部分能耗進行分項計量，通常計算方法是對有平臺數(shù)據(jù)的部分能耗采用平臺數(shù)據(jù)，沒有的則采用現(xiàn)場實測。因為這個系統(tǒng)，用能設(shè)備比較混雜，在實測中可能會對某些餐廚系統(tǒng)的設(shè)備遺漏，造成實測誤差。對此可采取差值法，即工作日中餐廚工作時間段的平均功率與非餐廚工作時間段的平均功率的差值，再乘以餐廚日工作時間可以得到餐廚日能耗量。將日能耗量與全年餐廚工作天數(shù)相乘可得餐廚系統(tǒng)年總能耗。

（3）對于動力系統(tǒng)和空調(diào)末端系統(tǒng)中定頻工作的設(shè)備，因為這些設(shè)備的功率比較穩(wěn)定，通過功率計測量各設(shè)備正常工作時的實際功率，結(jié)合設(shè)備的運行總時間來計算設(shè)備的年總能耗。用實際功率算出來的能耗比起銘牌功率（額定功率）計算的更貼合實際運行情況，誤差更小。

4 結(jié)語

以某賓館能源審計為背景，結(jié)合《公共建筑能源審計導(dǎo)則》，對現(xiàn)有的公共建筑能源審計方法對無分項計量的照明系統(tǒng)、餐廚系統(tǒng)以及動力系統(tǒng)和空調(diào)末端系統(tǒng)中定頻工作的設(shè)備的能耗計算，提出了三點改進建議，可提高各分項能耗的準(zhǔn)確性，從而找到建筑物的更切合實際的節(jié)能方向，挖掘其節(jié)能潛力，促進建筑節(jié)能改造研究。