引言我国建筑业迅猛发展,导致建筑能耗随之增加。建筑能耗约占社会总能耗的30%,且呈增长趋势[1]。近几年,我国大幅度推进建筑节能改造工作,涉及节约型校园、节约型医院、节能改造重点城市等公共建筑节能改造示范项目[2-3]。我国住房和城乡建设部在《建筑节能与我国公共建筑节能绿色建筑发展“十三五”规划》中提出:进一步推动改造重点城市建设,扩大节能改造实施面积。公正、合理地核定节能量是保证该项工作顺利推动的关键,也是节能量核定机构的工作关键点[4]。因此,对建筑节能项目的节能量进行评价研究,以促进建筑节能服务体系的建立,发展建筑节能服务产业,利用市场机制推进建筑节能工作[5]。1国内外节能量核定方法综述1.1国际相关标准的介绍与对比目前国际上关于节能量验证和测量标准的方法较多。在整体架构上这些方法存在类似的地方,但在适用范围、计算公式、测量方法等具有各自特点。国际节能量核定办法对比如表1所示。由表1可知,节能量的计算公式以及测量方法存在重复性内容。以国际上应用广泛的IPMVP为例,其节能量的计算公式以项目完成改造调试为分界点。基准期为开始改造前1年的时间,报告期为改造调试完成后1年的时间。将基准期的能耗基于人员、气象等因素的修正,校准到报告期的运行条件下,将校准后的基准期能耗与报告期能耗进行比较,即得到项目改造产生的节能量。分析基准期和报告期能耗的方法主要3种:10.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.021.T001表1国际节能量核定办法对比标准名称适用范围计算公式测算方法特点IPMVP适用于建筑、新建建筑和工业设施。(基准期能耗-报告期能耗)±调整量(1)隔离改造部分测量分析法;(2)整体耗能设施能耗;(3)校验模拟分析。未说明具体的测试方法与技术。M&V具有普适性,工业建筑和民用建筑均适用,同时也适用于工业生产流程。(基准期能耗-报告期能耗)±常规调整±非常规调整同IPMVP规范当地政府对合同的能源管理。ASHRAE Guideline适用于商业建筑、住宅建筑和工业建筑,不包括工业工艺与流程的能耗。能耗基准曲线在改造后周期中的映射-改造后实际能耗(1)整体建筑法;(2)独立系统测量分析法;(3)校验模拟分析。针对空调系统;测试技术和数据处理方法具有详细说明。(1)测量分析法:针对建筑独立系统的节能改造能耗的测量,即隔离改造测量,包括测量关键参数和测量全部参数。测量关键参数是通过现场测量改造系统应用节能措施影响的参数,其他参数可以通过历史数据或设备规格进行估算;测量全部参数是在改造的系统功率不恒定或需要连续测量的情况下采用,如水泵变频改造。(2)整体能耗设施分析法:测量整个建筑、建筑群或某一区域的总能耗,对比基准期和报告期的总能耗数据的分析方法。该方法适用于节能改造复杂的系统,与其他未改造部分具有交叉,如整个大楼的综合节能改造项目。(3)模拟分析法:通过软件模拟用能系统的能耗,计算节能量,模型需要用实际测量的数据进行校验。该方法适用于数据缺失、其他审核方法不可行或预测能耗数据等场合。国际建筑节能量核定标准和方法,基于社会、技术、地区以及部分公共建筑的特殊性等因素,不能直接应用于国内。1.2国内建筑节能量的相关标准和核定办法近年来,我国建设部发布《国家机关办公建筑和大型公共建筑能源审计导则》(建科(2007)249号),我国发展改委、财政部印发《节能项目节能量审核指南》((2008)704号),我国住房和城乡建设部公告第313号发布行业标准《公共建筑节能改造技术规范》(JGJ 176—2009),我国住房城乡建设部批准《建筑能效标识技术标准》(JGJ/T 288—2012),我国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布国家标准《节能量测量和验证技术通则》(GB/T 28750—2012),我国住建部发布《公共建筑节能改造节能量核定导则》。我国各城市节能量核定办法如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.021.T002表2我国各城市节能量核定办法项目《北京市公共建筑节能改造节能量(率)核定方法》[6]《上海市公共建筑节能改造重点城市示范项目节能量审核办法》[7]《重庆市公共建筑节能改造节能量核定办法》[8]《深圳市公共建筑节能改造能效测评技术导则》[9]《厦门市公共建筑节能改造示范项目管理办法》[10]适用范围公共建筑节能改造公共建筑节能改造示范项目公共建筑节能改造节能量核定公共建筑节能改造能效测评公共建筑节能改造示范项目计算公式节能量=校准能耗-报告期能耗;校准能耗在报告期建筑运行条件下,通过基准期建筑能耗推算得到。节能量=所有节能改造措施节能量求和;节能率=节能量/基准期能耗。节能量=校准能耗-报告期能耗;校准能耗在报告期建筑运行条件下,通过基准期建筑能耗推算得到。节能量=基准期年能耗-报告期年能耗+能耗调整量。节能量=校准能耗-报告期能耗;校准能耗在报告期建筑运行条件下,通过基准期建筑能耗推算得到。测算方法账单分析法;校准能耗的计算根据项目实际采用测量分析法和模拟分析法。测量分析法、能耗设施账单法、模拟分析法。账单分析法、测量计算法。测量分析法、校准化模拟法、账单分析法。账单分析法特点(1)校准能耗分为非供暖能耗和供暖能耗;(2)说明测量分析法和模拟分析法的适用情况和相关规定;(3)明确报告期新增建筑面积情况下节能量计算方法。(1)核算节能量前对设备性能进行检查;(2)节能量计算过程分为围护结构改造和用能设备改造,对用能设备进行细化讨论;(3)未说明能耗校准方法。(1)对各分项系统提出改造性能检测的方法和计算公式;(2)用能设备节能量主要基于设备功率、负荷系数进行计算;(3)增加对建筑功能变更和翻新建筑的核定办法。(1)分为能效测评预评估、能效测评、能效测评后评估3个阶段;(2)提出后评估阶段能耗账单需校准,但未说明校准方法。(1)节能量评估分为预评估阶段和终评估阶段;(2)正常运行时间3 a以上,能耗基准按改造前3 a的年平均能源消耗量确定。如近3 a内能耗逐年递增或递减时,能耗基准按改造前1 a能源消耗量确定。核定导则中节能量核定方法包括账单分析法和测量计算法。账单分析法类似IPMVP中整体能耗设施分析法,将节能改造前、后至少1个完整循环工况的计量账单数据进行比较;测量计算法主要基于各系统的用能设备的功率和使用系数等参数进行计算。能耗修正方法参考我国《民用建筑能耗标准》(GB/T 51161),办公建筑能耗根据建筑使用时间或人均建筑面积进行修正,旅店建筑能耗根据建筑入住率或客房区面积占总建筑面积比例进行修正,商场建筑能耗根据建筑使用时间进行修正。随着建筑节能改造发展,各城市逐步推出节能量核定相关办法,对公共建筑节能的节能量核定进行指导。部分城市发布较早,未提出能耗修正的具体办法,实际应用中对节能量核定不够精准。2基于改造技术的能耗修正分析2.1能耗修正因素为保证节能量准确地体现节能改造效果,公共建筑节能改造前、后能耗修正时,除改造技术外,其他条件均相同。公共建筑能耗节能量修正因素包括室外气象参数、室内热环境参数、内部负荷、运行时间、控制方式、建筑功能、建筑面积等。室外气象参数主要指报告期和基准期的制冷季和供暖季的室外温湿度及太阳能辐射强度;室内热环境参数指室内设定工况的空气环境;内部负荷主要指室内人员、设备数量和密度。运行时间指建筑运行时间,一般基准期和报告期不在同一年,节假日或因不可抗力因素导致建筑运行时间差别较大,需要修正;控制方式指楼内空调系统等设备运行的控制方式;建筑功能指对部分建筑改造过程更改使用功能,如饭店改宾馆等;建筑面积指部分建筑在翻新改造时增加部分夹层或取消部分区域,需要对建筑面积综合考虑。朱能[11]等提出一种节能量修正计算方法,修正系数主要包括气象修正系数、室内热环境修正系数、内部负荷修正系数和运行时间修正系数。基于此修正方法,对某办公建筑节能改造项目的节能量进行修正。结果表明通过修正可引起10.23%节能量差别。卜震[12]等针对节能改造前后部分建筑功能发生变化时,提出一种“两阶段”节能量调整思路和节能效果分析方法。其思路为:先在基准期能耗基础上进行功能变化引起的能耗变化进行修正;后在报告期基础上进行其他独立因素调整,两者之间的差别为节能量。该团队以某综合建筑的综合节能改造为例,对其建筑部分功能改变引起的能耗进行修正。结果比直接用账单相减计算出的节能率低1/2。丁勇[4]等根据空调系统能耗组成,结合不同节能改造措施,将能耗修正因素分为室外气象条件、室内人员行为和室内热环境需求。以实际工程为例,采用相似日比较法计算空调系统节能量。发现相似日比较法更适合空调系统全年负荷波动小的系统,若空调系统全年负荷波动范围较大,应考虑多种负荷率条件下的节能率,以保证准确反映改造措施产生的节能效果。2.2改造技术的修正因素公共建筑在节能改造前期需对建筑进行检测调研,重点收集的资料包括建筑基本信息、改造前的能耗信息、室内外环境参数、内部负荷参数、围护结构性能参数、主要用能设备的性能及与能耗相关的参数设定情况、建筑节能运行的控制方式、人员行为管理方式等。前期数据调研工作一方面是确定建筑的节能潜力以及匹配适宜的节能改造技术;另一方面是对基准期的能耗进行统计,为报告期核定节能量提供数据支撑。公共建筑节能改造技术主要包括围护结构系统热工性能、空调通风系统、照明系统、电梯系统、供配电系统、给排水系统等。围护结构系统热工性能节能改造[13],针对建筑的外墙、屋面和外窗。如选择热阻大、稳定性能好的保温材料;选择增加墙体、屋面厚度的保温层;选择加装中空玻璃、玻璃表面镀隔热膜材、安装遮阳等措施的幕墙系统和门窗系统。年久的公共建筑,围护结构的水密性、气密性不能满足要求,存在破损或结构性缺陷,需要对其进行封堵优化。此类建筑的改造一般考虑供暖及空调负荷的影响,采用模拟分析法,计算节能率。报告期与基准期的参数保持一致。空调通风系统节能改造,将年久失修的制冷机组更换为高效设备、循环水泵和风机,进行变频控制、减少输配阻力等优化控制策略,使空调系统整体运行效率最优。空调通风系统,节能量的计算可采用测量分析法;若涉及设备变频改造、管路优化设计、变频控制等措施,建议采用账单分析法。室外气象参数、室内热环境参数、内部负荷、运行时间、建筑功能、建筑面积均对建筑制冷供暖负荷影响较大,对比基准期和报告期的能耗计算节能量,需保证以上参数不变。照明系统节能改造包括原有耗能较高的灯源改为高效节能灯源,改造照明系统的控制回路,优化智能控制系统。照明系统若仅进行灯源更换,则可采用测量分析法计算节能量;若涉及智能照明控制改造,建议对能耗采用账单分析法进行比较。照明系统的能耗修正因素包括建筑运行时间、建筑功能、使用照明的建筑面积。电梯系统节能改造,包括更换变频调速的电梯、采用电梯群控策略。节能量核定方法建议根据电梯分系统的能耗账单进行分析,修正因素包括内部负荷、运行时间、建筑功能、建筑面积。供配电系统节能改造包括变压器配电优化、三相不平衡调节、无功自动补偿技术。供配电系统改造涉及公共建筑内各种用电系统,核定供配电系统改造产生节能量,推荐采用账单分析法,且报告期和基准期的建筑参数应完全一致,需要对所有变化参数进行修正。给排水系统节能改造,包括更换高效节水器具、水泵等设备,水泵变频控制,管路的优化设计,增加智能控制系统等。产生的节能量包括节电量和节水量。建议该系统的电耗和水耗单独计量。核定节能量时,对建筑的内部负荷、运行时间、建筑功能、建筑面积进行修正。不同的技术对建筑能耗的影响程度不同。文中分析核定不同的节能改造技术产生的节能量时,应选择合适的测算方法及修正因素,节能改造技术分析如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.06.021.T003表3节能改造技术分析改造技术名称技术简介测算方法修正因素围护结构热工性能改造(1)提高外墙、屋顶保温隔热性能;(2)增加门窗的气密性和保温性能。模拟分析法室外气象参数、室内热环境参数、内部负荷、运行时间、控制方式、建筑功能、设备功率、建筑面积。空调系统节能改造(1)风机水泵变频;(2)设备更新或维修;(3)管路优化设计;(4)控制逻辑优化。账单分析法、测量分析法室外气象参数、室内热环境参数、内部负荷、运行时间、建筑功能、建筑面积。照明系统改造(1)替换高效节能灯具;(2)照明控制系统。测量分析法、账单分析法运行时间、建筑功能、建筑面积。电梯系统节能改造(1)变频调速;(2)电梯群控。账单分析法内部负荷、运行时间、建筑功能与面积。变配电系统改造(1)变压器配电;(2)三相不平衡调节;(3)无功自动补偿。账单分析法室外气象参数、室内热环境参数、内部负荷、运行时间、控制方式、建筑功能、设备功率、建筑面积。给排水系统改造(1)设备更新或维修;(2)水泵变频;(3)管路优化;(4)控制系统。账单分析法内部负荷、运行时间、建筑功能、建筑面积。由表3可知,节能改造单项技术适用的测算方法和修正因素。实际改造过程中经常出现多种技术同时使用的情况,需要综合考虑测算方法。当节能改造技术之间相互影响,能耗占账单比重较大时,应考虑账单分析法;当综合节能措施可以隔离时,可使用测量分析法;当节能措施之间相互影响,且能耗数据或影响因素数据缺失时,使用模拟分析法较为合适。能耗修正因素的选择应根据实际应用技术的影响进行权衡判断。3结语(1)归纳国内外关于节能量的核定办法发现,国内越来越多的城市发布地方节能量核定办法。(2)分析国内部分关于节能量修正案例,对影响因素的选择和修正,对最终节能效果的计算最高影响50%,不同修正因素影响节能量计算结果,实际项目需对结果进行修正。(3)不同节能改造技术为选择测算方法和修正因素方面提出建议,对公共建筑节能改造节能量的计算提供参考。

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