建筑能耗的分类范文

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Abstract: In this paper the large shopping malls and hotel buildings as example, analyzes the classification of building energy consumption quota. The results show that the appropriate segments of the building energy consumption data sample frequency distribution tends to normal distribution, to meet the requirements of the statistical norm method of sample data, in order to ensure the accuracy of the energy consumption of fixed prepared.

Key words: public buildings; energy consumption quota; building classification

中图分类号：TU111.19+5文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1 引言

随着能源问题与可持续发展之间的矛盾不断加剧，节约能源的概念已经被广泛认可和推广。建筑能耗是社会三大能耗之一，因此建筑节能是节能工作的一个重要方面，而针对公共建筑的节能工作则是重中之重。我国的能耗统计结果显示，大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但年耗电量约占全国城镇总耗电量的22%，其单位面积年耗电量达到70～300kWh，为普通居民住宅的5～15倍。

建筑节能的目标是在满足建筑使用功能的前提下，将建筑能耗控制在一定的合理水平上，清华大学的江亿院士就曾经表示，“建筑的实际能耗量应该是检验建筑是否实现节能的唯一标准”。目前推进建筑节能工作的其中一种主要思路就是对建筑能耗作出限制，即建立能耗定额制度，针对不同使用功能的建筑类型，制定能耗的上限值，保证建筑能耗处在一个节约且合理的水平上。然而国内现在鲜有成熟的建筑能耗定额制度出台，因此制定符合我国国情的、切实可行的能耗定额体系，是今后建筑节能工作中需要解决的首要问题。

2 能耗定额的编制方法

目前，建筑能耗定额的制定方法主要有两种，一种是以建筑能耗的实际统计数据为依据制定能耗定额，称为统计定额法，另一种是通过数值模拟的方法确定标准建筑的用能基准值作为能耗定额，称为技术定额法。鉴于技术定额法中标准建筑的物理条件难以核定以及数值模拟的准确度难以保证，因此较为常用的能耗定额编制方法是统计定额法。

统计定额法首先对建筑的能耗数据统计样本进行分析整理，当能耗数据样本的统计分布符合正态分布函数特征时，可求出样本数据的平均值V和标准差S，则能耗定额值定义为：Q=V+ZσS，其中：Zσ表示累积概率为(1-σ)时所对应的标准正态分布概率密度值，σ为给定的定额水平。通过上述方法，可以计算出不同定额水平下对应的定额取值，并观察这些定额取值下不满足要求的样本情况，通过分析定额实现的可能性后，确定定额值。

3 当前公共建筑分类存在的问题

从上述可以看出，统计定额值的计算公式是以正态分布函数为基础，因此使用统计定额法有一个重要的前提，即统计样本数据的概率分布应该基本符合正态分布，这就对统计的建筑样本中个体的能耗差异有了相应的要求。建筑的能耗与建筑功能和类型有密切的关系，在《广东省实施细则》（DBJ 15-51-2007）中，对现有的公共建筑作了分类，如表3-1所示。

表3-1 标准中对公共建筑的分类

序号 建筑类别 代表建筑

1 教育建筑 中小学校、中等专业学校、高等院校、职业学校、特殊教育学校等

2 办公建筑 行政办公楼、专业办公楼、商务办公楼等

3 科学研究建筑 实验室、科研楼、天文台等

4 文化、娱乐建筑 图书馆、博物馆、档案馆、文化馆、展览馆、纪念馆、影剧院、音乐厅、歌舞厅等

5 商业服务建筑 商场、超级市场、旅馆、餐馆、洗浴中心、美容中心、银行、邮政、电信楼等

6 体育建筑 体育馆、游泳馆、健身房等

7 医疗建筑 综合医院、专科医院、社区医疗所、康复中心、急救中心、疗养院等

8 交通建筑 汽车客运站、港口客运站、铁路旅客站、空港航站楼、城市轨道客运站等

从表3-1可以看到，标准中仅仅是根据功能的不同对公共建筑进行了简单的，总体的分类，但对于能耗定额的编制而言，这样的分类明显不够细致，例如在商业服务建筑中，商场、超级市场、旅馆等等建筑的能耗水平显然不在同一个水平上，即便是同一种建筑，也会由于建筑规模、建筑质素等因素的差异而引起建筑能耗的巨大差别。下面以大型旅馆（即酒店）和大型商场两类建筑的能耗统计情况为例说明同种建筑的能耗差异性。

首先，以2010年广州市51栋大型商场的电耗（公共建筑的能耗主要是电耗）统计数据为样本分析其电耗频数的分布情况。这里，电耗频数是指处于等值间隔的电耗数值区间中的建筑数量，用于分析建筑电耗的分布情况，分析结果如图3-1所示。从图中可以看到，大型商场建筑的电耗频数分布有3个主要的起伏，与正态分布函数曲线相比较可以发现，大型商场建筑的电耗分布明显不符合正态分布。

图3-1 大型商场建筑电耗频数分布图

同理，对2010年广州市60栋酒店建筑的年平均单位面积电耗数据进行频数统计分析，结果如图3-2所示。从图中可以看到，尽管酒店建筑的电耗频数分布不像大型商场的分布一样出现多个起伏，但其峰值的位置明显偏向于电耗值较小的区间，属于偏移的正态分布。

图3-2 酒店建筑电耗频数分布图

从上述分析可知，无论是大型商场建筑还是酒店建筑的电耗频数分布，都不符合正态分布的特征，如果在这样的数据基础上运用统计定额法编制能耗定额，则对建筑能耗的数学描述显然不符合实际的情况，所产生的分析结果必然存在很大的误差，因此在这中建筑分类的基础上，不能运用统计定额法编制建筑能耗定额，也就是说，目前标准中对公共建筑的分类，对于运用统计定额法编制能耗定额而言是不合适的，必须考虑对建筑类型进行新的划分或者对某种类型的建筑进行进一步细化分类。

4 公共建筑细化分类举例

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Abstract: Based on the Chongqing city large scale public building energy metering situation investigation, combined with the current situation of Chongqing city energy monitoring, energy consumption monitoring system in existing public buildings in the application are discussed, through the analysis of actual cases of energy consumption monitoring system for energy management function.

Key words: Large scale public building; sub-metering; energy consumption monitoring

中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

根据《2009年中国统计年鉴》08年我国的能源消费总能耗为29.1亿吨标准煤，其中建筑能耗约占27%。大型公共建筑约占总建筑面积的4%，但能耗量却占到了建筑能耗的22%。因此开展建筑节能工作的首要任务是加强对大型公共建筑的能耗监管。根据对重庆市各类大型公共建筑的不完全统计，电能消耗在建筑能耗中的比例超过了80%， 燃气、燃油以及水资源的占比较少且结构单一，只需要对总表进行计量即可，而电气系统则结构复杂，支路众多，因此电力系统的分项计量是能耗监测系统的重点和难点。

1 重庆市能耗计量现状

重庆市属于夏热冬冷地区，年平均气温19℃，夏季超过30℃的时间超过3个月，空调负荷在整个电力消耗中占较大的比重，然而我市的公共建筑大都只对总量进行计量和统计，没有对能耗的用途即照明插座用电、空调用电、动力用电以及特殊区域用电进行分项计量，所以无从了解建筑用能的实际构成。并且主要依靠人工抄录进行统计，电力参数的测试主要是机械式电流、电压表，这种统计方式有较大缺陷：一是表计精度对测量结果影响大； 二是能耗数据计量的频率不足，一般情况是按月度进行，无法详细、深入分析用能状况；三是对能耗状况的分析和节能建议依赖管理人员的专业素质和工作态度，大多数的建筑业主尚不具备这样的条件。

2.能耗监测系统

能耗监测系统是指通过对国家机关办公建筑和大型公共建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现重点建筑能耗的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统的统称。

分项计量是指根据国家机关办公建筑和大型公共建筑消耗的各类能源的主要用途划分如：空调用电、动力用电、照明用电、特殊用电等，进行能耗数据的采集和整理。

由以上国家相关导则对能耗监测系统及分项计量的定义可以知道：

(1)能耗监测系统需要对分类和分项能耗进行分别统计，分类能耗主要指能源的种类如：电力、燃油、燃气和水资源，分项能耗以能源的主要用途来划分，涵盖四个大项，也可根据业主的要求建设更深入、细致的分户计量采集端，从而实现对科室对基层组织用能的有效监管。

（2）能耗监测系统应当具备远程传输和及时采集能耗数据的能力，通过远程传输可以组成更大的网络，形成系统内甚至市级、部级、国家级的能耗监测平台，可以对能耗数据进行传输、存储、分析、监管；及时采集数据的能力保证了数据的真实、可靠和完整性。

根据对重庆地区8000栋建筑的调研情况，实施了能耗监测分项计量工程的建筑有210栋，仅占2.63%，能耗监测系统尚未在重庆得到普及。

3 能耗监测系统在既有公共建筑节能改造中的应用

既有公共建筑的节能改造指对已建成的公共建筑采取一项或多项节能措施如：墙面、屋顶的保温改造；窗结构或材质的改造；电力系统改造；水泵变频调速；空调系统能效改造；高效照明灯具的替换等。

下面通过能耗监测系统典型案例探讨如何建筑管理者利用能耗监测系统找出能源使用的某些利用效率不高的环节，对症下药开展节能改造工作。

3.1帮助管理层进行决策分析

建筑能耗主要是电力、燃气，极少量建筑采用煤炭、燃油作为锅炉及食堂炊事用能。不同类型的建筑电力和燃气的所占比例不同，根据对重庆地区20栋机关办公建筑的调研，电力约占建筑能耗的80%，燃气约占20%；学校建筑中电力约占48%，燃气约占52%；医院建筑电力69%，燃气约占31%。因此管理层在做出节能改造之前，首先要弄清楚在整个建筑能耗当中那类的能源消耗最大，然后判断此类能源中哪项能耗最多，节能空间最大，从而采取针对性节能技术和节能措施。

3.2 实时监测，及时发现能耗问题

能耗监测系统有实时在线、远程同步浏览的特点，由于建筑能耗受用能设备的装机功率、工作时间、工作效率影响，也呈现规律性变化。如安装有空调的建筑，夏季和冬季的制冷和采暖负荷将导致空调用能在总能耗中的占比大大提高；如工作时间能耗量比下班时间大等。

由于能耗监测系统可以记录每天每个小时的能耗量，所以能够明确各个时间段的用电情况，作为节能分析的必要依据。

表1 办公楼某日全天分项能耗统计

时间 照明能耗 空调能耗 动力能耗 特殊能耗 总能耗

0:00 53.70 2.80 0.90 2.70 60.10

1:00 24.38 0.30 0.30 0.90 25.88

2:00 19.23 0.59 0.30 0.90 21.02

3:00 12.38 1.91 0.60 0.90 15.79

4:00 24.16 0.60 0.30 1.20 26.26

5:00 18.53 1.89 0.30 0.60 21.32

6:00 18.30 0.30 0.30 5.10 24.00

7:00 25.73 0.60 0.60 10.20 37.13

8:00 34.14 1.91 1.50 9.90 47.45

9:00 57.92 0.59 2.40 12.60 73.51

10:00 40.63 1.91 1.80 14.70 59.04

11:00 72.25 208.30 2.10 9.90 292.55

12:00 40.88 144.60 2.10 10.80 198.38

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1 工程慨况

广州某医院创建于1971年，是国家卫生部直管的综合性三级甲等医院，总建筑面积约13.9万平方米，共计27栋建筑。

2 项目建设目标

（1）该系统能正确反映建筑的能源（水，电，燃气等）使用状况，实时读取主要能源计量器具的数值，并且远程传输到数据中心，通过数据采集、软件统计、分析、比较、输出报表，反映即时用能状况、用能查询、浏览历史记录。（2）建筑能耗实时监测系统软件要能对能耗数据进行分析处理，以图形化的直观方式显示和数据的处理结果，同时为后续的能耗分析、建筑诊断分析、节能降耗提供技术平台。（3）对大型公共建筑统一实施建筑能源计量与远程监测系统，除按照国家规定的各分类和分项能耗进行在线监测外，同时需要对高能耗建筑进行能效公示。

3 系统组成及网络架构

医院建筑能耗监管系统是针对医院特点，应用信息化技术搭建的面向管理层的节能管理平台，通过对各分类、分项能耗数据的合理采集，准确地掌握不同功能建筑、核算单元、特殊区域和重点设备的能耗，有效指导医院能源管理，同时为医院建筑诊断、节能改造提供依据科学。

医院建筑能耗监管系统采用分层分布式三层结构，由系统管理操作层、网络通讯层和数据采集层组成，系统基于互联网技术，具备能耗数据实时采集和通讯、远程传输、自动分类统计、数据分析、指标比对、图表显示、报表管理、数据储存、数据上传等功能，满足医院节能监管内容及要求，系统总体网络架构示意图如图所示。

4 监控系统组成

4.1 用电计量监测系统。医院用电计量监测系统包括低压配电房进线一级计量采集、低压配电房出线二级计量采集以及建筑楼层科室三级计量，重点设备用电计量监测。

（1）照明、插座用电包括照明用电、插座用电、公共区域照明用电（含应急照明）、室外景观照明用电。（2）空调用电，包括冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机等和冬季用采暖循环泵、全空气机组、新风机组、空调区域的排风机、风机盘管和分体式空调器等。（3）动力用电包括电梯用电、水泵用电、通风机用电。（不包括空调采暖系统设备）（4）特殊区域用电是医院建筑能耗密度高、占总电耗比重大的用电区域和核算单元。

4.2 用水计量监测系统。（1）市政管网供水一级计量采集。医院共有3路市政管网进水总管，拟在进水总管处安装超声波流量计，实现医院总供水一级计量采集。（2）建筑供水二、三级计量采集。在加压泵房设有多路建筑出水管，拟在院内各栋进水管处安装流量计，实现对中央空调和生活热水用水进行计量。同时根据医院建筑实际状况，拟在部分大楼和部分部层间加装远传水表，实现建筑楼层用水的三级计量。

4.3 燃气计量监测系统。医院燃气主要用职工食堂，拟分别职工食堂燃气管安装电子式燃气表，实现建筑燃气消耗二级计量采集。

4.4 冷（热）量计量采集。医院冷（热）量计量采集主要对医院中央空调冷源及热水系统等设备进行冷（热）量计量采集，为统计分析医院各部门科室的冷（热）量费用提供数据基础。由于门诊楼人流密集，公共区域较为普遍，拟对门诊楼内空调末端空调机、风机盘管、新风机等设备进行冷量计量，以便进一步掌握医院能耗状况。

4.5 中央空调冷源冷量计量采集。中央空调是医院最主要耗能设备之一，为了可以清晰了解各建筑、各科室的冷量消耗状况，并进行诊断分析。中央空调冷源冷量计量主要通过在中央空调冷源冷冻水供回水总管处加装温度传感器及流量计实现，通过实时采集冷水总流量及冷水供回水温差计算中央空调冷量消耗，并将数据上传汇总，从而可实现医院分科室的冷量计量。

4.6 热水系统热量计量采集。根据医院实际需要，项目拟在住院部、肝病大楼、综合楼热水系统供回水管路安装热量表，实现住院部热水系统、肝病大楼热水系统、综合楼热水系统的热量计量采集。

4.7 空气品质数据监测系统。项目拟在医院综合楼、门诊楼、肝病大楼及住院部安装室内外温湿度传感器及室内综合空气品质传感器，实时监测室内温湿度情况及室内二氧化碳浓度，为医院室内空气品质的评价及空调系统的优化控制提供依据。

5 能耗统计

能耗统计服务可通过人工统计与建筑能耗监测系统软件两方面同时实现，对院区建筑能耗进行初级统计和高级统计，并出具能耗统计报表，其中初级统计包括全年总能耗量、分类能耗量、全年建筑单位面积能耗量等指标，高级统计则根据实际条件在初级统计指标的基础上增加分项能耗指标，能耗统计满足医院建筑能耗监管系统建设系列要求。

6 软件功能实现

能耗统计主要是将每年的能耗统数据进行录入和展示。进入能耗统计，首先查看建筑能耗信息列表，可进行增加、修改、删除操作；能耗统计信息：建筑类型、建筑功能、区域、建筑地址、竣工时间、建筑面积、建筑层数、供冷方式、建筑名称、建筑编码、能耗类型、统计年份、年耗电量、单位面积电耗。

6.1 统计分析。按年份统计各类建筑类型的平均能耗及各个区的建筑的平均能耗，以柱状图的形式展示统计结果。

6.2 统计地图。根据选择的区域以地图方式显示此区域下建筑的单位面积能耗能源情况，还会详细展示各个区域的名称、包含有的建筑栋数、建筑面积、总能耗、平均能耗。

7 结语

对医院建筑进行能耗统计是开展节约型医院的首要环节，通过如实统计医院建筑的水、电、燃气等能源消耗数据，比较分析同类建筑各类能耗数据，挖掘各种资源的使用潜力，及时发现各类能源使用过程中的浪费现象，不断提高能源的利用效率，为节约各类能源提供数据依据。因此节约型医院建筑能耗统计工作必须坚持真实性、准确性、实效性原则。

参考文献

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中图分类号：TE08

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）23-0009-03

近几年来，随着城市建设的不断发展，迅速增长的大型公共建筑为人们提供了更为优越的办公、学习环境。与此同时，大型建筑能耗的日益增长问题也越来越凸显。尽管各级政府通过各项措施在积极解决这一问题，但大型建筑能耗问题并没有得到有效控制，其中一个重要原因就是目前建筑能耗的监督管理信息化水平不高。

1　节能理论与国内外现状

大型公共建筑指单体面积超过2万平米并采用中央空调的公共建筑。目前我国有5亿平米左右这样的建筑。我国大型公共建筑的耗电量为70～300kWh/m2?年，为住宅的10～20倍，是建筑能源消耗的高密度领域，有很大的节能潜力，通过对其能耗与节能现状的分析可望为建筑节能探索可行途径。

建筑节能可分为技术节能和管理节能，技术节能又称被动能源管理，是通过使用新技术、新材料、新工艺等低耗设备而取得的节能效益；管理节能又称主动能源管理，是指综合运用管理的理念和思想，辅以智能化、信息化技术和经济手段，对能源使用进行监测、控制和优化改进的方式以实现可持续的节能减排。

20世纪60年代，保罗把生态学和建筑学两词合并为Arology，提出了著名的生态建筑（绿色建筑）的理念。目前，发达国家在绿色建筑节能方面已经做出了很多有益的尝试。在英国，政府已制定了一系列政策和制度来促进高能效技术在新建和既有建筑改造中的应用。德国的最新建筑保温节能技术规范规定：新建建筑必须出具采暖需要能量和建筑能耗核心值，并出具建筑热损失计算，制成建筑能耗计算表供参考。美国国会通过了能源政策的立法，其中包括建筑和设备节能的激励政策，能源部了新建建筑使用的国家强制性节能标准和非强制性的国家建筑节能示范性标准。

在我国，国家多部门提出以建设“资源节约型、环境友好型”的两型社会为目标，依据国家相关节能减排政策对建筑节能管理的要求，通过建筑能耗监测信息数据库，实现建筑能耗的在线监测和数据的分析展示，为各级政府提供即时、准确的建筑能耗状况，为领导决策提供有效数据，从而达到政府对能源领域的宏观管理。

2　公共建筑节能监测系统

大型公共建筑物能耗监测系统采用先进的计算机技术、信息技术、网络和通讯技术，以建筑能耗数据的动态获取和整合利用为核心，采用智能技术组建数据库、构建智能化的能耗信息管理系统，实现对重点用能单位能源利用状况的即时准确的动态监管。整个系统由三大部分构成：主站应用层、现场数据采集层、支持设备层。主站应用层是系统控制中心，主要负责整个系统的能耗信息采集以及数据管理和数据应用等；现场数据采集层由安装在建筑物内的数据采集终端组成，主要负责对各计量装置数据的采集和监控；支持设备层是各类计量装置，如电能表和相关计量设备、智能水表、智能热量表设备等。

系统监测的主要项目包括：供配电系统、用电设备与设施（动力与照明）、中央空调系统、给排水系统、主要能耗设备等。

图1　节能监测系统逻辑架构图

3　公共建筑节能监管体系

公共建筑节能监管体系建设主要包括三个方面：一是建立建筑能耗数据库，实现建筑能耗数据远程传输，对大型公共建筑能耗使用情况进行动态监控；二是帮助公共建筑实现能耗统计分项计量，力争能够对每个大型公共建筑进行“分项计量”，准确反映其能耗真实情况；三是对现有公共建筑实行强制能源审计，对其能耗使用情况进行诊断，并提出相应改造措施。

节能监管体系为三层架构，由三部分组成：现场采集子系统、数据中转站子系统及数据中心服务系统。

现场采集子系统安装在被监测的大楼内部，主要由计量表具、数据采集器及以太网网络系统三部分组成。

数据中转站子系统可将接收到的各能耗数据转换为符合住建部《能耗数据采集技术导则》的分项能耗数据并最终上传给市级数据中心。主要进行的工作包括：数据采集包接收、数据采集网关命令下达、能耗数据分精度计算、支路能耗数据计算、分项能耗数据拆分计算、分项能耗数据合并计算、上传数据发送、数据展示分析、系统管理、数据同步等功能。

市级数据中心包括：数据接收与发送服务器、数据计算与处理服务器、信息展示网站服务器、节能服务专家系统服务器、数据库系统、硬件防火墙、数据备份系统管理员接口等。

4　应用前景

大型公共建筑节能监测系统通过建筑物能耗分项、分类多维度采集、统计、分析与管控等手段，有效提升过程管理的透明度，通过提供数据支持和辅助分析，大幅提高能源管理自动化和信息化水平。在实际应用的过程中，该系统能够实现“主动感知、智能分析、优化调整、城际互联、辅助决策”五大职能。

为建筑物管理人员提供详实的能源使用情况信息，包括建筑整体、各用能单位、用能设备、用能类型、节能改造情况等，通过科学的台账管理，提升工作效率。

实时监测设备的运行情况，对出现故障的设备及时报警，降低设备维护成本。

对能耗数据进行多维度统计，包括分类、分项能源耗用量、耗用费用统计等，以及时、准确掌握耗能情况。

能耗数据分析系统支持对能耗统计数据进行多维度的对比分析，包括建筑能耗数据的分类、分项和年、月、日的对比、分析，从而清晰展示能耗的变化趋势和规律，总结能源管理的不足，为节能运行提供决策支持。

计费管理与能耗审计。为了解决能源和环境的瓶颈，我们必须以实际的能耗数据为导向，以降低能源消耗为目标，开展建筑节能工作，从行为、管理、技术全方位落实，才能真正完成建筑节能重大任务。政府可以建立统一的大型公建运行能耗监测管理中心，对全市大型公建进行实时监控，促进我国大型公建的节能工作。据测算，通过上述全过程管理方式，可以使这类建筑的能源消耗降低30%

以上。

建筑节能并不意味限制发展，正确的建筑节能观，应该以提高建筑物的能量利用效率，同时尽量降低建筑物的固有能耗，用最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效益，满足日益增长的需求为目标，走可持续发展的道路。

参考文献

[1]　David I，Stern．Energy and economic growth in the USA：A multivariate approach[J]．Energy Economics，Vol．15，1993，（2）：30-38．