建筑節能改造項目節能效果核定方法及案例分析

夏 嬋 卜 震 蔣友娣

上海市建筑科學研究院

建筑節能改造項目節能效果核定方法及案例分析

夏 嬋 卜 震 蔣友娣

上海市建筑科學研究院

公共建筑節能改造項目的節能效果除與節能措施相關外，與室外天氣、建筑使用頻率和運行管理等主要影響因素密切相關，通過調研及分析，提出適宜上海市改造項目的節能效果核定方法。采用本核定方法，選取2個不同建筑類型節能改造項目的節能效果進行了實例分析。結果表明，對節能改造項目進行節能效果核定時，主要影響因素對能耗的影響有著舉足輕重的影響。尤其對于有財政補貼的節能改造項目，必須充分全面地考慮這些關鍵因素的影響。

建筑節能；節能效果；核定方法；財政補貼

Fund Item: Shanghai Municipal Scientific Technology Committee Science Research Plan Topic（16DZ1202401）and Shanghai Architecture Science and Research Institute(Group)Co.,Ltd Science Technology Innovation Topic（HT0216049E605）

為實現國內單位生產總產值能耗“十一五”期間降低20%、“十二五”期間降低16%的約束性指標，國家和上海市制定了節能技術改造、合同能源管理、可再生能源發展等主要政策[1]。其中，節能技術改造政策主要是通過鼓勵和引導企業加大節能技術改造的投入、提高能源利用效率，實現節能減排的總體目標。上海市財政對企業實施節能技術改造和合同能源管理項目的專項獎勵資金是與項目完工后年節能效果（年節能量或節能率）相掛鉤的，因此項目改造后實際節能效果的準確核定是關鍵。眾所周知，公共建筑節能改造項目的實際節能效果除與節能技術措施相關以外，還與室外天氣、建筑使用頻率及運行管理等因素密切相關。重慶某酒店節能改造項目，改造前年能耗運行費用為90萬元，而節能改造后第一年能耗運行費用卻達100萬元，節能效果無法正常體現，導致節能服務公司和業主出現矛盾糾紛。后經調查，這主要是因為改造后第一年的極端氣溫天氣比改造前多一倍，導致能耗空調費用增加[2]。由此慮及上?，F有的計算方法，實際靜態而缺乏一定靈活性，對改造項目節能效果與主要影響因素的關系研究較少。故，通過調研國內外已有節能量計算方法現狀和分析上海市不同建筑類型節能措施的節能效果核定案例，給出了相對準確的節能量（率）核定方法，同時，針對節能效果與主要影響因素的關系也給出了計算模型。最后，選取2個不同建筑類型節能改造項目的節能效果進行了實例分析，得出除節能技術措施外，主要影響因素對建筑節能改造項目的實際節能效果影響的重要性，尤其對于申報財政補貼資金的節能改造項目。

1 節能效果的核定方法

1.1 國際現狀

目前，國際節能量計算的主要依據為《國際節能效果測量和驗證規程》（簡稱IPMVP），其以M&V為基礎，給出了4種通用節能量驗證方法[3]，具體如下：

方法A：隔離改造部分，測量部分關鍵參數。通過現場測量部分關鍵參數確定節能量；

方法B：隔離改造部分，測量所有參數。通過現場測量所有關鍵參數確定節能量；

方法C：測量整體耗能設施。通過測量耗能設施整體或部分來確定節能量，需進行長期監測；

方法D：經校準的模擬。規程中給出的這些方法是通用性的原則和概念，缺乏針對具體的節能技術項目的節能量核算方法。

1.2 國內現狀

目前，國內改造項目的節能量計算依據主要為國家發展改革委、財政部于2008年印發的《節能項目節能量審核指南》、中國標準化研究院聯合中國節能協會等單位2012年發布的《節能量測量與驗證技術通則》及其典型節能改造項目節能量測量和驗證技術標準（如《節能量測量和驗證技術要求 中央空調系統》、《節能量測量和驗證技術要求 照明系統》等）。這一系列標準是在IPMVP給出的通用原則和方法上進行編寫的，其中涉及的能耗校準、回歸模型等方法仍比較原則和籠統，可操作性不強，對采用同一技術項目的節能量核定，有時仍會發生較大偏差。

上海市也加強了節能量計算和審核的地方標準編制力度，近年來陸續發布了《節能技術改造及合同能源管理項目節能量審核與計算方法》、《上海市公共建筑節能改造重點城市示范項目節能量審核辦法（試行）》等，但這些標準仍存在建筑適宜性單一、能耗修正等問題。

1.3 節能效果核定方法

由于公共建筑節能改造項目的節能效果除與節能措施相關外，與室外天氣、建筑使用頻率和運行管理等主要影響因素密切相關。通過分析國際、國內及上海市已有節能量核定標準或規程的優缺點，同時綜合上海市公共建筑節能改造項目的用能特性及改造措施類型，對改造項目節能效果核定時，當影響用能系統或設備能耗的室外空氣溫度、建筑使用頻率等主要影響因素或建筑部分功能發生較大變化時，應以核定期內的運行工況為標準工況，對基準期能耗進行修正，如圖1所示。節能改造項目節能效果（節能量和節能率）

圖1 節能效果與基準期和核定期能耗的關系圖

核定方法，分別如式（1）和式（2）：

節能量核定方法：

式中：Es——節能量，kgce或kWhe；

Eb——基準期能耗，kgce或kWhe；

Er——核定期能耗，kgce或kWhe；

?E——基準期擬合修正量，kgce或kWhe；

?E'——基準期非擬合修正量，kgce或kWhe。

節能率核定方法：

式中：es——節能率，%。

式（2）中基準期擬合修正僅考慮改造前后主要能耗影響因素發生變化引起的節能效果差異，而基準期擬合修正僅針對較少的建筑功能發生變化改造項目，本文僅分析前者?；鶞势跀M合修正量宜按式（3）方法計算：

建立基準期能耗與影響能耗的主要影響因素的相關性模型，按下式計算且復相關系數R2應大于0.8。

式中：xi——基準期主要影響因素的值。

基準期擬合能耗修正量按式（4）計算：

式中：x'i——核定期主要影響因素的值。

2 實例分析

2.1 實例1

2.1.1 項目簡介

該建筑始建于2005年，總建筑高度超出300m，共70多層，其中地下3層，地上66層，總建筑面積17萬m2有余，主要功能區包括商場和酒店，其中酒店區域面積為11.5萬m2。2014年4月，該建筑酒店區域空調系統、生活熱水系統和照明系統陸續實施了節能改造，2015年5月正式完工。

2.1.2 節能效果核定

該酒店消耗的能源種類主要為電力和天然氣。其中，電能為主要消耗能源，用于酒店空調、照明、電梯等主要用能系統；天然氣主要用于酒店生活熱水制備以及酒店廚房等。根據改造周期時間，進行節能效果核定時，基準期選擇2013年（即改造前完整年），核定期選擇2016年（即改造后完整年）。

（1）不考慮節能效果與主要影響因素關系的節能量（率）

進行節能效果核定時，如不考慮節能效果與主要影響因素的關系，根據式（1）可知，?E和?E'均為0，此種情況下本項目年節能量為1 105 tce，年節能率為15%。具體計算結果如表1所示。

表1 不考慮主要影響因素時的節能效果

（2）考慮節能效果與主要影響因素關系的節能量（率）

進行節能效果核定時，如考慮節能效果與主要影響因素的關系，首先應根據式（3）和式（4）計算得出?E值（?E'仍為0）。計算時，選取2011年和2012年1月～12月年能耗與主要影響因素進行建模，主要影響因素取室外溫度和酒店入住率。通過分析，本酒店能耗與主要影響因素的關系如下所示：

式中：Ebi—第i月根據該月平均溫度和月均客房入住率擬合得出的建筑該月的日平均用電量，kWh；

X1i—第i月室外平均溫度，℃；

X2i—第i月客房平均入住率，%。

其中，相關性模型的復相關系數R2為0.81。

根據上述相關性模型，將2013年主要影響因素值代入預測該酒店2013年總能耗，并將預測值與實際值進行對比，結果顯示兩者之間偏差為1.8%，說明該相關性模型可較準確預測該酒店能耗，具體如表2所示。

表2 基準年實際能耗與預測能耗對比分析表

然后將核定期主要影響因素代入上述相關性模型中，即可得在核定期運行工況下的基準期年能耗，此時即可得出?E值，為-42 tce；再根據式（1）和式（2）即可得考慮主要影響因素后的年節能量為1 064 tce，年節能率為14%，具體如表3所示。

表3 考慮主要影響因素時的節能效果

（3）總結

將本節能改造項目的兩種計算結果進行對比分析，如表4所示，可知考慮主要影響因素與否核定的節能率差異不是很明顯，僅為1%；但本項目如想申請《上海市建筑節能和綠色建筑示范項目》專項獎勵資金[4]，則不滿足申報要求。

表4 考慮主要影響因素與否的節能效果對比表

2.2 實例2

2.2.1 項目簡介

該建筑始建于2009年，包括多個單體建筑，主要用于辦公。建筑總面積為9.6萬m2，單體建筑中高度最高達60 m，層數最多有12層。為了有效貫徹國家節能政策，該建筑于2015年1月開始，對空調系統、熱水系統、照明系統和廚房灶具陸續進行了節能改造，至2015年4月正式完工。

2.2.2 節能效果核定

該辦公建筑消耗的能源種類主要為電力和天然氣，主要的用能系統包括：空調系統、照明系統、電梯系統、生活熱水系統、熱水系統、信息機房和其他用能系統。根據改造周期時間，進行節能效果核定時，基準期選擇2014年（即改造前完整年），核定期選擇2015年5月～2016年4月（即改造后完整年）。

（1）不考慮節能效果與主要影響因素關系的節能量（率）

進行節能效果核定時，如不考慮節能效果與主要影響因素的關系，根據式（1）可知，?E和?E'均為0，此種情況下本項目年節能量為471 tce，年節能率為15%。具體計算結果如表5所示。

表5 不考慮主要影響因素時的節能效果

（2）考慮節能效果與主要影響因素關系的節能量（率）

進行節能效果核定時，如考慮節能效果與主要影響因素的關系，首先應根據式（3）和式（4）計算得出?E值（?E'仍為0）。計算時，選取2012年和2013年1月～12月年能耗與主要影響因素進行建模，主要影響因素取室外溫度和就餐人數。通過分析，本酒店能耗與主要影響因素的關系如下所示：

式中：Ebi—第i月根據該月平均溫度和月均客房入住率擬合得出的建筑該月的日平均用電量，kWh；

X1i—第i月室外平均溫度，℃；

X2i—第i月就餐人數，%。

其中，相關性模型的復相關系數R2為0.89。

根據上述相關性模型，將2014年主要影響因素值代入預測該建筑2014年總能耗，并將預測值與實際值進行對比，結果顯示兩者之間偏差為5.3%，說明該相關性模型可較準確預測該酒店能耗，具體如表6所示。

表6 基準年實際能耗與預測能耗對比分析表

然后將核定期主要影響因素代入上述相關性模型中，即可得在核定期運行工況下的基準期年能耗，此時即可得出?E值，為161 tce；再根據式（1）和式（2）即可得考慮主要影響因素后的年節能量為632 tce，年節能率為20%，具體如表7所示。

表7 考慮主要影響因素時的節能效果

（3）總結

將本節能改造項目的兩種計算結果進行對比分析，如表8所示，可知考慮主要影響因素與否核定的節能率差異較明顯，達5%。本項目如想申請《上海市建筑節能和綠色建筑示范項目》專項獎勵資金，則修正與否對節能量補貼的單價影響較大。

表8 考慮主要影響因素與否的節能效果對比表

3 結語

通過上述對公共建筑節能改造項目節能效果核定方法的探討及實際案例的分析可知，在核定節能效果時，以核定期運行工況為前提，考慮主要影響因素對實際節能效果的一方面排除了影響節能效果核定的不確定因素的干擾，另一方面使得節能效果計算更加客觀、公平和準確，同時也使得政府對節能技改項目實施財政獎勵時依據更充分。

[1] 宋丹丹.節能項目節能量審核工作方法與改進建議[J].上海：上海節能，2015，（7）

[2] 常凈宜.基于能源利用效率的公共建筑合同能源管理節能量計算方法探討[J].上海：建筑節能，2013，（5）

[3]國際能效評估組織.國際節能效果測量與驗證規程[EB/OL].[2007-04-01].http://www.evo-word.org

[4] 上海市住房和城鄉建設管理委員會，上海市發展和改革委員會文件，上海市財政局.關于印發《上海市建筑和綠色建筑示范項目專項扶持辦法》的通知[Z]

Verification Methods and Case Studies on Energy Saving Effect of Architecture Energy Conservation Renovation Project

Xia Chan, Bo Zhen, Jiang Youdi
Shanghai Architecture Science and Research Institute

Energy saving effect of public architecture energy conservation renovation has connection with outdoor weather conditions and architecture using frequency and operation management as main impact factors, besides energy saving measures. The author analyzes and puts forward suitable verification methods on energy saving effect of Shanghai architecture renovation projects through surveys. Applying such verification methods and choosing two energy conservation renovation projects of different architecture types to compare energy saving effect with case analysis. The results show that main impact factors have tremendous influence on energy consumption when using verification methods on energy saving effect of eneryg conservation renovation projects, especially for those energy conservation renovation projects with financial subsidies, the author suggests that these factors be put into consideration fully and comprehensively.

Architecture Energy Conservation, Energy Saving Effect, Verification Methods, Financial Subsidy

上海市科學技術委員會科研計劃課題（16DZ1202401）以及上海市建筑科學研究院（集團）有限公司科技創新項目（HT0216049E605）

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.06.004

夏嬋：女，工學碩士，工程師。