我国建筑节能现状与民用建筑能效测评

张业民, 张　凯

(沈阳大学 a. 科技处, b. 建筑工程学院, 辽宁 沈阳　110044)



我国建筑节能现状与民用建筑能效测评

张业民a, 张凯b

(沈阳大学 a. 科技处, b. 建筑工程学院, 辽宁 沈阳110044)

摘要:阐述了我国目前建筑能耗及节能现状,认为为建筑节能服务的民用建筑能效测评,是对建筑能源消耗量及其用能系统效率等性能指标检测、计算的有效方法,并通过介绍其意义、依据、方法,指出民用建筑能效测评在我国建筑节能中的地位.

关键词:建筑能耗; 建筑节能; 民用建筑; 能效测评

因城市化进程的加快,预计到2020年,我国57%以上的人口将生活在城镇里,相应的建筑物及能耗一定会大幅度增加.2020年前我国每年城镇新增建筑面积将稳定在20亿m2/a左右,其中,在今后15年间新增民用建筑面积将为150亿m2,到2020年,将新增加110亿m2以上需要采暖的建筑.如果不采取建筑节能措施,预测2020年我国建筑能耗将比目前增加标煤2.6亿t/a、增加耗电5 900~6 400亿kWh/a,总计折合电力约1.5万亿kWh,仅增加量就等于目前建筑总能耗的1.3倍.巨大的建筑能耗增长需求将成为我国能源和经济发展的瓶颈.可见,加强对建筑能耗的测评和管理,特别是民用建筑节能管理,降低民用建筑使用过程中的能耗,提高能源利用率,已迫在眉睫.

1我国建筑节能现状

1.1　我国建筑能耗现状

广义的建筑能耗指从建筑材料的制造、建筑施工,一直到建筑使用全过程的能耗;狭义建筑能耗即建筑运行的能耗,就是指民用建筑使用过程中的能耗,主要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗[1].通常所说的建筑能耗仅指非生产性建筑的能耗,即民用建筑能耗.建筑能耗数据是节能工作顺利开展的基础,无论分析节能潜力、制定节能目标,还是落实节能责任、分解节能目标,抑或测算碳排放、开展节能量考核和交易,都必须以建筑能耗数据为依据.

我国既有建筑面积约400亿m2,其中95%以上为高能耗建筑,单位面积采暖能耗相当于气候条件相近发达国家的2～3倍;每年新增建筑面积约为20亿m2,且95%以上的建筑为高耗能建筑,又因城市化和工业化的快速发展,人民对居住环境的舒适性等要求的提高,建筑能耗刚性增长趋势是必然的.

1.2　我国建筑节能发展状况

建筑节能指在建筑物的规划、设计、新建、改造和使用过程中,执行节能标准, 采用节能型的材料、工艺、设备、技术和产品, 提高维护结构的保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率, 加强建筑物用能系统的运行管理,利用新能源和可再生能源, 在保证居住环境舒适度的前提下, 增大室内外能量交换热阻, 以减少因大量热消耗而产生的能耗[2].建筑节能技术一般可分为三大类, 即建筑物本体(如围护结构)节能技术、建筑系统和设备(包括家电等)节能技术和建筑环境控制系统(供热系统、空调系统以及热水供应系统等)节能技术[3]. 我国建筑节能工作起步较晚,发展至今, 水平远远落后于发达国家,总体上表现为: 对建筑节能工作的重要性和紧迫性认识不足, 缺乏配套完善的建筑节能法律法规, 国家对建筑节能技术创新支持力度不够, 建筑节能管理体制不顺畅[4].

2民用建筑能效测评

民用建筑能效测评是对建筑能源消耗量及其用能系统效率等性能指标检测、计算,并给出其所处水平,为国家发放建筑能效测评标识证书和既有建筑节能改造节能量确认提供技术支撑[5].

2.1　我国建筑节能量评估节能量测量和验证技术通则(GB/T 28750—2012)

2.1.1“基期能耗----影响因素”模型法

模型的建立:通过回归分析等方法建立基期能耗与其影响因素的相关性模型Eb=f(x1,x2,…,xi),其中,Eb为基期能耗,xi为基期能耗影响因素的值.重要影响因素包括自然因素(如室内外气温)和运行因素(如产量、开工率、客房占用率)等.所建立模型应具有良好的相关性.

由式Es=Er-Ea对节能量计算,其中,Es为节能量,Er为统计报告期内能耗,Ea为校准能耗量.具体见图1.

图1　节能量评估各阶段能耗示意图

2.1.2直接比较法

当节能措施可关闭且不影响项目运行时,可通过以下方法测量和验证节能量:

(1) 在统计报告期内,测量节能措施开启时项目的能耗,获得统计报告期Er;

(2) 在统计报告期内,测量各典型工况下节能措施关闭时项目的能耗Eoffi;

(3) 将各典型工况下的Eoffi作为自变量,通过约定的计算方法确定校准后能耗基准Ea;

(4) 由Es=Er-Ea计算节能量.

2.2　建筑中典型用能设备和系统的节能量评估

(1) 围护结构节能量计算.建筑围护结构的热工性能只影响到建筑负荷,其性能改善产生的节能量无法直接测量,对其进行节能评估通常只比较其热工参数,其节能量需要通过软件建模模拟分析得出,衡量围护结构热工性能最主要的参数为墙体传热系数K值.性能参量测量+软件建模模拟计算=围护结构对节能量的贡献.

系统热阻测试有两种方法.导热系数法:适用于均质保温材料,保温层是连续的(如现场涂抹或喷涂)或保温板之间不留缝(如保温板薄模板),用导热系数直接计算,热阻=厚度/导热系数.传热系数法:适用于非均质保温材料(如钢丝网架EPS板)或保温板是有缝的(如保温装饰板).

(2) 锅炉节能量计算.

锅炉设备节能量按“燃料节约率”Qs=Qn·ε·k计算.式中:Qs为统计期锅炉设备节能量,单位为吨标准煤(t);Qn为统计期燃料耗量,单位为t或m3(煤、油单位为t,气单位为m3);ε为燃料节约率,可以按照锅炉效率、煤(油、气)供气比等进行计算;k为能源折标准煤系数.

锅炉设备节能量按“过路系统能量的回收量”Qx=Qh-Qz计算.式中:Qx为统计期锅炉系统节约能量,单位为吨标准煤(t);Qh为统计期锅炉系统回收能量,单位为吨标准煤(t);Qz为统计期锅炉系统新增能量,单位为吨标准煤(t).

锅炉设备节能量按“锅炉系统单位时间内耗能量的减少”Qx=(q1-q2)×T计算.式中:q1为基期锅炉系统单位时间内消耗能量,单位为吨标准煤每小时(t/h);q2为统计报告期锅炉系统单位时间消耗能量,单位为吨标准煤每小时(t/h);T为统计期锅炉系统用气时间,单位为h.

(3) 制冷系统节能量计算. 制冷系统的节电量、节约的最大负荷或热能单位,可以通过比较节能项目实施前后的电量、负荷或热能单位来确定,可采用公式ΔE=Eb-Er+ΔEa或ΔE=ΔCOP×Eb+ΔEa计算.式中:ΔE为制冷系统节能量,用节电量、节约的最大负荷或热能单位、节省的标煤量表示;Eb为能耗基准,用用电量、最大负荷、热能单位或消耗的标煤量表示,可按照能耗量的获取方法得出;Er为改造后的能耗量,用用电量、最大负荷、热能单位或消耗的标煤量表示;ΔEa为调整量,用用电量、最大负荷、热能单位或消耗的标煤量表示;ΔCOP为节能技术改造或合同能源管理项目实施前后的制冷系统COP变化量.

(4) 冷却系统节能量计算.应包括冷却塔风机系统、循环水泵系统、被冷却设备系统三部分,Qs=QF+QP+QC.

(5) 窑炉系统节能量计算.采用在同等工况下改造前(原)炉窑系统与节能技术改造后系统的产品能耗之差乘以改造前的年产量,炉窑系统节能量计算式:

式中:Py b、Pj b为改造前后炉窑本体的产品能耗,气体单位为万m3/t,固体和液体单位为t,电单位为万kWh/t;Pyf,Pjf为改造前后炉窑辅助设备的产品能耗,气体单位为万m3/t,固体和液体单位为t,电单位为万kWh/t;Xb、Xf为消耗能源相应的折标系数; G为改造前的年产量,t/a.

(6) 输送系统节能量计算.

负荷恒定工况输送用泵/风机类系统节能量计算:

式中:Q1为统计期泵类系统节能量,单位为吨标准煤(t);T为统计期泵类系统运行时间,h;k为能源折标准煤系数;ε1为节能技术改造后泵/风机类系统节能率;P1为基期泵/风机类系统电动机输入平均功率,kW;W1为基期泵/风机类系统单位流量电耗,kWh/m3;W2为统计报告期泵/风机类系统单位流量电耗,kWh/m3.

统计期负荷变化工况循环用泵类系统节能量计算:

其中:Qs为统计期泵类系统节能量,单位为吨标准煤(t);P1i为基期各典型工况系统内电动机输入平均功率,kW;P2i为统计报告期各典型工况系统内电动机输入平均功率,kW;T1为统计期各典型工况运行时间,h.

3结语

利用建筑能效测评方法,实现建筑实质性节能,正确引导建筑业的发展方向,提高全社会对建筑节能的认知,加强建筑节能监管、实施激励政策,提高建筑能源利用效率,推动建筑节能产业的发展,是发展低碳建筑的重要手段之一.在我国快速城市化进程中,环境污染和能源短缺问题已成为前进中的巨大阻力,国务院和城乡建设部对此印发了《“十二五”建筑节能专项规划》,确认加快建筑能效测评在实际中的应用,提高建筑的围护结构保温性能和建筑环境控制系统能源的利用率,是目前建设低碳城市的主要任务.中国的低碳城市建设不是后工业化的低碳发展,而是要探索一条工业化过程中的低碳发展模式.低碳城市作为新型城市发展模式的重要组成部分,它不是简单的城市减排和能源增效,而是以构建可持续发展的生态城市作为其最终发展目标的[6].

参考文献:

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(GuLijing,YuCong.StatusofBuildingEnergyUseDataandAnalysisofEnergyUseStatisticsinChina[J].EnergyofChinese, 2011,33(2):38-41.)

[2] 刘昭君. 我国建筑节能现状及对建筑节能发展的思考[J]. 天津科技, 2013,40(1):46-47.

(Liu Zhaojun. The Present Situation of Building Energy Efficiency in China and Thinking on the Development of Building Energy Saving[J]. Tianjin Science and Technology, 2013(1):46-47.)

[3] 康艳兵. 建筑节能关键技术回顾和展望:我国建筑节能技术发展回顾[J]. 中国能源, 2003,25(11):19-26.

(Kang Yanbing. Green Electricity Policy in the Netherlands Review and Prospects of Key Technologies of Building Energy Efficiency[J]. Energy of Chinese, 2003,25(11):19-26.)

[4] 施华慧. 当前我国建筑节能工作中存在的问题与对策[J]. 山西建筑, 2010,36(11):234-235.

(Shi Huahui. On Problems in Architectural Energy-Saving Work of China; and Strategies[J]. Shanxi Architecture, 2010,36(11):234-235.)

[5] 王沁芳,陈立岗,许鸣. 我国建筑能效测评标识的研究与应用[J]. 砖瓦, 2012(3):44-46.

(Wang Qinfang, Chen Ligang, Xu Ming. Research and Application of China’s Building Energy Efficiency Evaluation Logo[J]. Brick-Tile, 2012(3):44-46.)

[6] 程全国,于明华,李晔. 中国低碳经济研究进展[J]. 沈阳大学学报:自然科学版, 2013,25(2):98-103.

【责任编辑: 祝颖】

(Cheng Quanguo, Yu Minghua, Li Ye. Research Progress of Low-Carbon Economy in China [J]. Journal of Shenyang University: Natural Science, 2013,25(2):98-103.)

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

中图分类号:TU 111.4

文献标志码:A

作者简介:张业民(1964-),男,辽宁大连人,沈阳大学教授,博士.

文章编号:2095-5456(2015)02-0155-04