2011中国大型公共建筑绿色节能减排高峰论坛,上海市建筑科学研究院(集团)有限公司总工程师、教授级高工徐强作为出演讲嘉宾出席。
徐强:让我和大家一起分享、交流我们近期研究成果,它同时也是国家住建部2009年至2010年的科研项目,是国家住建部和国家财政部支持的大型公共建筑节能监管体系建设上海示范项目的阶段性成果。今天我向各位介绍六个方面的内容,包括背景、现有指标体系的构建、限额指标制定的方法、限额指标确定和分析以及相关标准的编制情况。
一、背景情况
刚才在仇部长的报告当中已经提到,大型公共建筑用能强度是普通公共建筑的2-3倍,是居住建筑的5倍左右。从上海近十年情况来看,公共建筑用能强度,随着公共建筑大型化的趋势,公共建筑整体用能强度也在不断攀升,从2006年到2009年,公共建筑占整个建筑用能的比重已经从56.9%攀升到60.6%。整个上海市建筑用能从2000年的960万吨标准煤到2010年的2100万吨标准煤,整个十年翻一番多。除了城市化进程带来的建筑总量提高外,建筑用能强度的不断攀升也是其中一个重要原因。因此,对公共建筑尤其大型公共建筑用能进行节能管理是推进建筑节能的一个重要途径,特别是刚才前面两位专家都提到了物业,建筑用能管理是最终落实建筑节能成果的最终手段。其次,大型公共建筑的用能定额也是整个大型公共建筑节能监管体系当中一个重要环节,它对于制定用能标杆、确定节能改造标准以及制定用能约束和节能激励政策,相关政策制定以及对社会各界进行能耗公示,激励、约束大型公共建筑用能行为提供了非常重要的科学依据。
用能限额的功能及意义,对业主方或用能管理者来说,为建筑能耗对标提供了基础标准值,便于迅速分析建筑物用能水平,以激励业主来采取节能措施,而且可以最大限度的释放通过管理手段、低成本手段所达到的节能效果。刚才仇部长已经提到了通过智能控制来最大限度的降低无效运行的时间和空间,可以大大的降低建筑能耗的消耗。从政府管理来看,建筑用能定额也是政府制定奖励政策以及相关约束政策的重要支撑,可以促使建筑节能按照市场机制发展。对于建筑节能服务第三方来说,这样一个用能限额,也是评价建筑设计以及节能改造十分有效的客观依据,为合同能源管理和节能改造的节能量评估提供了科学参考标杆。
从建筑能耗的评价方法来看,基本上可以有四大类:第一类,建筑能耗对标工具。按照建筑实际消耗能量对标,国内外都有相关的办法,比如美国能源部开发的能源之星、加州建筑能耗标准;德国工程师协会出台了单位能耗统计计算方法;欧盟10国制定系列绿色建筑分析模块和导则;清华大学应用概率统计方法确定公共建筑用能定额等等。第二类,能耗分析工具。以能源管理支援工具为代表,基于理想的标准建筑模型,可进行因素分析,但模拟很难用实际数据来验证,主要是用来指导建筑设计,跟目前既有建筑运行之间的差距相对比较大一些;第三类,节能规范比对工具。以COM check-EZ Software、PBECA为代表,将设计方案与相应的节能规范进行校核比对,主要用于指导新建建筑的设计;第四类,是由一些协会或者由一些行业先导公司提供的程序、计算方法。它鉴于标准和用能标杆之间,可以为能耗制定方法提供一定的参考价值,对用能限额制定方法最有借鉴意义的就是这样一类统计方法。比如德国德国工程师协会标准3807,提供的通过排序,制定用能限额的方法。清华大学节能研究中心提供的累计概率法,其实质跟排序方法比较类似,只是计算方法上有所不同。
二、公共建筑能耗限额指标体系构建考虑
我们主要考虑六方面问题:第一,限额指标体系的组成;第二,制定限额的原则;第三,考虑限额指标体系的形式,用哪几个或者一个或者两个甚至三个指标来作为一个限额的规定;第四,限额制定的方法;第五,整个限额标准的管理;第六,功能应用。
能耗限额指标体系组成分为两类,一是,总量能耗限额指标。对于政府主管部门来讲,是一个最主要的管理和考核指标,可以很迅速的辨识高耗能建筑,方法比较简单,操作性也比较强。现在用能单位主要按照用能总量来确定,这没有反映出建筑的用能效率,而限额指标在一定程度上能够反映出建筑的用能效率,资金政策可以通过激励政策和约束政策体现。第二类,分项能耗限额指标。公共建筑用能当中分成几大类:比如主要有空调、照明、运输,还有一些特殊运行的动力系统等等。分项的限额指标主要运用主体是建筑物的业主和物业管理方,用于指导、约束用能行为以及对管理水平进行考核,同时也可以为节能改造提供一定的依据,功能特点是查找能源浪费的环节、挖掘节能潜力所在,执行形式包括能耗“对标”、节能改造评判基准等。
能耗限额指标的制定,应该按照公平性、合理性和可行性三方面的原则,所谓公平性,针对不同功能建筑物确定限额值;建筑或系统在实现相同功能时,其用能水平应该相当。
合理性以实际能耗数据作为限额确定的基础,限额水平合理,避免过高或过低。可行性主要体现在两个方面:可行性,从技术层面上讲,超限额建筑达到限额水平的节能要求应可行,从管理层面上讲,方法尽量简单,便于政府主管部门执行限额管理政策。
相关的限额指标形式,最基本的是单位面积能耗,当然,根据不同功能的建筑,比如说有部分专家提出办公建筑可能跟办公建筑里面人数有关系,医院建筑可能跟医院床位数有关系,另外宾馆可能跟出租率有关系等等。从能耗限额指标确定方法来讲,基本可以分为两大类:一类是理论方法,理想工况、指导设计阶段,模拟工作量大、难以描述现实,严密的理论推导无法得出限额;第二类统计方法,现实工况、指导运行阶段,能耗统计数据库逐步完善。
统计数据相对模拟值更可信,具有现实指导作用统计的方法,以现行工况指导运行阶段,从目前看,大多数地区或者国家能耗限额制定方法基本上都是基于统计的方法,或者说统计方法再加上一些理论计算的修正。
随着建筑运行管理水平和技术条件的提高,限额值应逐步下降,所以应定期或不定期地进行修订工作,持续推进建筑节能
三、公共建筑能耗限额指标制定方法
目前从统计方法来讲基本上又可以分为三类:一类简单的统计平均值法,就是最常用的中心趋势度量方法,非常简单,直观,操作也很方便;第二类归一化法,所谓归一化法,就是在统计基础上进一步根据相关的重要客观影响因素加以一定的修正,使得不同的建筑之间更加具有可比性,这个也是一些行业专家比较接受的方法,当然这种方法的工作量相对来讲比较大,统计的样本量也比较大;第三类方法是累计概率法,跟平均值法原理是一样的,只是数据处理方法上有所不同,计算比较简单,可以减少工作量,这是计算过程图,通过多元逐步回归的方法识别影响因子最大的影响度。分项能耗限额制定方法可以根据本地区建筑用能的特征,通过一定的拆分方法对大量的样本进行拆分,如果说分项计量的建筑比较多,拆分方法可以更加精确。
四、 上海地区公共建筑能耗限额指标制定过程
首先通过对2007-2009年大型公共建筑能耗用能的特征进行调查,主要针对办公建筑、宾馆酒店、商场建筑和综合商务楼四类建筑,一千多栋大型公共建筑进行了数据分析,在把一些非可比因素或者非正常样本剔除掉后,逐一回归分析它的用能特征。然后会发现办公建筑影响用能能耗最大的有三个方面因素:建筑面积、出租率以及建筑是否拥有信息中心(信息中心用能量比较大,因为24小时要连续运行)。对于宾馆建筑来讲,建筑面积以及宾馆的星级也是非常重要的影响因素,对于商场建筑来说建筑面积以及空调运行时间是最主要因素,我们通过三种不同方法对不同功能类型的建筑制定的用能限额分别进行了比较,用平均法来看,相对来讲,用能限额指标水平比较低,约束面比较大。如果在相关的基础数据不是太充分的一些地区,可以拆用累计概率法,用80%左右的概率区间作为能耗上限定额是比较可行。在上海地区,对于办公建筑、三星宾馆、四星宾馆用能限额分别是75公斤、82公斤和110公斤,商场建筑相对比较高,单位面积综合能耗129公斤。我们对空调采暖、照明动力和其它用途响应的进行了拆分,分项能耗指标可以为实际运行提供一些具体的指导。建筑用能定额与地区气候以及地区用能习惯、用能特征有相当大的关系,在我们这个课题当中,我们对成都地区和上海地区进行了相应的比较,成都地区办公建筑、宾馆建筑、商场建筑平均用能水平比上海低得多,既有气候因素,也有用能水平和用能习惯的区别。
五、公共建筑能耗限额应用可行性分析
如果对上海目前高于限额指标的建筑,进行节能改造的话,目标节能率是在13%-18%,其中商场节能潜力最大。我们对一部分节能改造的建筑进行节能率分析,如果进行综合改造的话,可以达到18-20%左右。通过围护结构,通过简单玻璃贴膜加强遮阳;对于照明系统,主要通过控制系统进行区域控制;空调系统有是通过空调输配系统和温度系统的控制,通过这样几个方面的改造,综合节能率可以达到18%,因此我们觉得限额在上海地区是可以适用的。
六、标准编制情况
上海市级机关办公建筑合理用能指南于今年10月份已经出台,它是由上海市机关事务管理局和建科院合作制定。宾馆、旅游、饭店建筑的用能标准和用能指南也将在今年年底,由我们院和上海市旅游委共同编制,将作为上海市地方标准,以后我们还将陆续出台商场建筑以及相关学校建筑等等分类建筑的能耗标准。
主持人词:徐总的报告代表了科学技术界提出了大型公建节能的科学依据,特别介绍了上海地区在探索用能限额。徐总的报告提出了一个比较重要的观点,要有需求控制,既要用能,又不能无限用,提出了限额指标体系,这个探索出来以后对我们进行监测、评审以及技术标准的设定和经济奖励一些政策可以进行具体化。