公共机构建筑能耗指标体系详解

综述各建筑类型用能特点(1)办公建筑：照明电耗在整体分布上具有规律性，即“5+2”周期性，工作日的5天能耗较高，周末休息日呈现低能耗。除此之外，工作日的工作时段能耗值较高．呈现双峰特征，从上午8时左右开始攀升，到10时达到全天运行最高值，午休时段电耗有明显短时下降趋势，下午从17时开始下降，至19时左右变为全天运行最低值附近，凌晨及夜间时段电耗小于05kwh，且波动幅度很小。(2)商场建筑：照明电耗在整体分布上具有规律性，没有工作日与休息日的区别。电耗从上午8时左右开始小幅上升．11时左右达到全天运行最高值，从18时开始逐级递减，直到23时左右降至最低点，午休时段的能耗下降趋势不明显。凌晨时段电耗小于0.2kwh，且波动幅度很小。(3)医院建筑：照明电耗在整体分布上具有周期性．且没有工作日与休息日的区别，电耗从上午6时左右开始小幅上升．8时左右达到全天运行最高值，随后开始逐步下降，至16时左右降低值附近，凌晨及夜间时段电耗高于lkWh，小幅波动。(4)高校建筑：照明电耗在整体分布上具有周期性，周六的电耗与工作日相类似，周日的能耗明显偏低，这与在校老师及学生的作息时间有关，此外，与其他几类建筑不同的是，该建筑的电耗峰值位于夜间18时~20时，22时以后电耗降至最低值0．3kWh左右，且波动幅度较小。建筑能效评价分析建筑能效评价作为一种评估建筑用能效率的方法，能够提供建筑能耗量及能效水平等信息，从而激励建筑所有者采取节能改造等措施，提高能源利用效率，减少能源浪费。然而，由于影响建筑能耗的因素很多，包含设计、施工、运行管理等多个方面，加之不同气候区域内的建筑用能差异、不同建筑类型的服务对象差异，虽然国内外很多学者都对如何评估建筑能效，尤其是公共建筑能效进行了大量的统计、分析和研究，但目前还没有形成满足统一规范的、具有完整性和动态更新性的能效评价机制。国家及地方对大型公建的指标考核仅仅针对大型公建的综合能耗、单位建筑面积能耗，对能耗增长未达标的原因难以进行翔实分析与准确定位。特别是各大型公建用能特征、管理需求均不相同，能耗差异较大。如何通过精细的能效指标、科学的评价方法来衡量大型公建用能合理性、适用性，成为评价节约型大型公建建设水平、考核大型公建响应国家政策号召力度和自身节能建设程序的重要手段，大型公建也亟需一套适用于本地区大型公建的合理用能统一评价方法。通过国内外相关评价体系的综合分析，探索不同评价指标所反映的能效特性及其适用场合，分析和对比不同评价方法之间的特点和优劣，并逐步建立和完善适应区域特点的建筑能效评价体系，为科学评价大型公建节约型大型公建建设水平，为大型公建提供组织与制度构建、资源节约政策、节能技术应用及节能运行监管体系构建等方面的指导提供参考。能耗指标法将建筑的能耗经某种“归一化”方法处理之后，即可得到该建筑的能耗指标。有些能耗指标可在同类建筑间横向对比，说明建筑物的用能水平在同类建筑中的位置；有些能耗指标可与建筑的实际能耗值进行对比，说明建筑物用能水平与理想水平或社会平均水平的差别。为了叙述方便，将影响能耗的因素分为两类，一类是客观因素（不以节能的意愿而转移），包括建筑规模、使用时间、建筑内的人员及设备的密度和分布、气象参数等；一类是可控因素，包括围护结构性能、设备系统性能及运行控制策略等。还有些因素可以是客观因素，也可以是可控因素，例如空调系统冷热源的基本形式、末端的基本形式等，将其视为客观因素还是可控因素，与分析的角度和出发点有关。“归一化”方法实际上是有选择性的把部分能耗影响因素的作用消除，从而使得其余因素的作用充分显现在能耗指标中的方法。下图是两种常见“归一化方法”的原理图：图3.1能耗数据归一化方法示意图其中：“归一化方法1”将客观因素归一化，可控因素取实际水平，得到目标建筑的“标准化能耗指标”。将该指标与同类建筑间的横向对比，可反映该建筑用能水平在同类建筑中的位置。“归一化方法2”将可控因素归一化，客观因素取实际水平，得到目标建筑的“参考能耗指标”。将该指标与建筑实际能耗相比，可反映该建筑用能水平与理想水平或社会平均水平（与可控因素的归一化标准有关）的差距。上述两种归一化方法的用途不同：方法1适用于大量建筑实际用能水平的排队、打分，方法2适用于具体建筑节能潜力的定量计算。如果忽略同类建筑除建筑面积以外所有客观因素（单位面积设备、人员密度，建筑使用率，作息时间等）的差别，只取建筑面积作为归一化因素，我们可以得到“单位面积建筑能耗指标”（EUI），该指标可在某种程度上反映建筑物的能耗水平。由于除建筑面积以外的其它客观因素往往难以准确衡量，“单位面积能耗指标法”实际成为了我们最常用的一种能耗数据分析方法。该指标并不等同于建筑的用能水平，这一点需要注意。效率指标方法由于影响能耗的客观因素数量众多且难于实际监测，按照归一化方法2直接计算建筑能耗指标的参考值存在一定的困难。设备系统效率与建筑能耗之间存在如下关系：若认为设备提供的服务不存在浪费，设备系统效率实际等价于建筑的用能水平。通过对设备系统效率指标的检测，即可评价设备系统各环节的用能合理性。空调系统效率指标空调系统通过消耗能源提供的服务主要是冷量，其效率可用空调系统能效比EERs表示。GBT17981-2007空气调节系统经济运行给出了一系列的空调系统效率指标及其限值，这些指标的系统结构如下图所示：空调系统经济运行评价指标体系结构上述指标体系较为完整的描绘了空调系统整体以及各部分的效率情况，对指导节能诊断具有指导意义。更重要的是，上述所有指标均可通过系统总制冷量与各设备耗电量计算得到。这就为以分项能耗为基础的在线节能诊断、分析创造了条件。昼夜负荷率指标办公建筑中往往存在夜间设备待机电耗问题，为了定量的刻画和描述此问题的严重程度，定义“工作日白天能耗比”指标，其定义如下：公共建筑运行能耗的比对评价可以为运行阶段开展建筑节能工作提供数据基础，是实际节能效果的重要保障。目前在我国，由于能耗影响因素众多、相关关系复杂，造成不同气候区、不同功能的建筑能耗不具直接可比性。此外，由于基础数据的缺乏，造成至今没有建筑内不同用能系统、不同用能设备的能耗评价指标。上述问题导致在确定改造目标建筑、改造目标系统和改造目标设备时缺乏基于实际运行数据的横向对比，使得运行阶段开展建筑节能工作缺乏数据指导，无法保障最终的实际节能效果。构建既有公共建筑综合监测指标体系综合对比调研国内外能源监测、环境监测、安全监测现状与发展情况，基于发展需求的基础，构建了基于性能导向的既有公共建筑综合监测指标体系。根据指标选取的基本原则、既有平台数据分析结果、相关平台技术导则和标准等，完善并改进综合监测指标体系。依据平台基于性能导向的特征需求，监测指标分示范项目层面和多项目集中管理平台层面两级：示范项目层面——针对公共建筑的综合监测数据，包括能耗计量监测、环境质量在线监测、结构和供电安全在线监测、数据统计、能耗展示等状态，指标分为通用指标和专用指标，专用指标是根据不同建筑类型、建筑形态及功能提取出的需针对性监测的指标。多项目集中管理平台层面——针对采集的各种能耗、环境等数据从后评估、节能量诊断与分析、能耗定额指标等体系进行梳理展开。将公共建筑分为：宾馆饭店、商业建筑、综合建筑、文化教育等类型，不同类型建筑的各项指标，又分为通用指标和专用指标。由于部分监测指标需通过监测参数计算后得到，针对已提出的综合性能监测指标，研究了指标所采用的计量装置及该装置需采集到的参数。在研究指标体系的基础上，编制了建筑综合监测指标编码，便于监测数据的有效管理和数据查询。局限性方面：然而指标体系在设立过程主要受限于监测设备的经济性，部分指标因实际情况限制而不加设。提出了既有公共建筑综合监测指标体系，具体指标的选取需兼顾“既有公共建筑”和“性能提升”这两个关键点，同时考虑后续的管理评估体系的需求；能源指标分“能耗”和“能效”两部分来提取指标；重点以项目集中管理平台的节能评估、能耗定额等为目的进行开展，已将监测指标体系分示范项目层面和多项目集中管理平台层面两部分。示范项目层面——针对公共建筑的综合监测数据，包括能耗计量监测、环境质量在线监测、结构和供电安全在线监测、数据统计、能耗展示等状态，指标分为通用指标和专用指标，专用指标是根据不同建筑类型、建筑形态及功能提取出的需针对性监测的指标；多项目集中管理平台层面——针对采集的各种能耗、环境等数据从后评估、节能量诊断与分析、能耗定额指标等体系进行梳理展开。按照建筑不同类型，已对综合指标体系按照通用指标与专用指标进行区分。即：建筑能耗监测通用指标和建筑能耗监测专用指标，建筑能效监测通用指标和建筑能效监测专用指标；环境监测通用指标和环境监测专用指标；安全监测通用指标和安全监测专用指标。建筑能耗比对评价为满足不同用户、在不同应用场景下的需求，建筑能耗比对评价的对象可分三类：对建筑总能耗、分项能耗和设备能耗进行比对评价。三类能耗比对评价结果的应用不同：建筑总能耗比对评价指出该建筑的总体能耗水平与同类建筑相比之后的结果，使建筑的能源管理者、政府主管部门等利益相关方了解该建筑的总能耗水平，为节能工作的决策及相关政策的制定提供依据，便于确定更新改造的目标建筑；分项能耗比对评价指出每一类分项能耗与同类系统相比之后的结果，使得建筑的能源管理者找出能耗异常的系统，便于确定更新改造的目标系统；设备能耗比对评价指出每一台设备能耗与同类设备相比之后的结果，使得建筑的能源管理者找出能耗异常的设备，便于确定更新改造的目标设备。除了可实现在同类建筑之间进行能耗横向比对外，建筑能耗比对评价还可用于单栋建筑能耗的纵向比对，例如节能改造实施前和实施后的比对评价，以实现在不同层级对节能改造效果的评价，包括使用总能耗比对评价模型、分类分项能耗评价模型和设备能耗评价模型对节能改造效果进行评估。由于数据细致程度的不同，这三类能耗比对评价模型在用于节能效果评价时所得出的节能效果的细致程度也存在差异，依次体现出建筑整体层级、系统层级和设备层级的节能效果。建筑典型指标说明高校节约型指标体系的构建在国内外评价体系的基础上，应用AHP层次分析法，将各项评价指标构成清晰简要的层次结构模型，并拟定权重，为高校能源与资源节约设定能源与资源的多目标、多层次综合性评价的评价准则，指标体系能科学客观地反映高校的能源节约程度，选取的指标能够系统性地联系在一起。同时指标应是高校通用的，具有可操作性的，能进行具体量化的。针对XX建筑，建筑通用能耗指标为：单位建筑面积能耗。单位建筑面积能耗【单位建筑面积用电量】：总用电量/【总建筑面积】。【单位建筑面积用水量】、【单位建筑面积用热量】、【单位建筑面积蒸汽量】、【单位建筑面积氧气量】的计算方式同上。【单位建筑面积标煤量】：（电折标煤+热折标煤+气折标煤+其他能源折标煤）/【总建筑面积】。单位人均能耗【单位人均用电量】：总用电量/【总人数】。【单位人均用水量】、【单位人均用热量】、【单位人均蒸汽量】、【单位人均氧气量】的计算方式同上。【单位职工标煤量】：（电折标煤+热折标煤+气折标煤+其他能源折标煤）/【总人数】。其中【总人数】=全院正式人员数+物业人员数+外单位常驻进修人员数+住院人数医院运行相关能耗指标单位床位日能耗指标定义按实际开放总床日数计算的单位床位日能耗。“实际开放总床日数”指年内医院各科每日夜晚12点开放病床数总和,不论该床是否被病人占用,都应计算在内。包括消毒和小修理等暂停使用的病床,超过半年的加床。不包括因病房扩建或大修而停用的病床及临时增设病床。对应的能耗指标以及计算公式【单位床位日平均用电量】：总用电量/【实际开放总床日数】。【单位床位日平均用水量】：总用水量/【实际开放总床日数】。【单位床位日平均用气量】：总用气量/【实际开放总床日数】。【单位床位日平均蒸汽量】：总蒸汽量/【实际开放总床日数】。【单位床位日平均氧气量】：总氧气量/【实际开放总床日数】。【单位床位日平均标煤量】：（电折标煤+热折标煤+气折标煤+其他能源折标煤）/【实际开放总床日数】。【单位床位日平均能耗费用】：总能耗费用/【实际开放总床日数】。【单位床位日平均成本】：（总能耗费用+总其他费用）/【实际开放总床日数】。能耗指标含义以上8项用能指标含义是每天每个开放的床位平均用能量，以及平均费用和成本。由于开放的床位不一定被占用，所以该指标无法直接反映医院用能效率的高低。但由于所有开放的床位都应该分摊包括空调、清洁、维护、损耗等所产生的用能与费用，【单位床位日平均用能量】越低，说明医院开放的床位的用能效率越高。所以该指标可以间接作为用能效率的参考数据。其他关联指标在同样的【单位床位日平均用能量】条件下，【单位床位日平均用能量】与【病床使用率】成正比。换句话说，虽然【单位床位日平均用能量】降低说明开放床位用能效率升高，但这也意味着【病床使用率】的降低。单位住院病人日能耗指标定义按实际占用总床日数计算的单位住院病人日能耗。“实际占用总床日数”指医院各科每日夜晚12点实际占用病床数(即每日夜晚12点住院人数)总和。包括实际占用的临时加床在内。病人入院后于当晚12点前死亡或因故出院的病人,作为实际占用床位1天进行统计,同时亦应统计“出院者占用总床日数”1天,入院及出院人数各1人。对应的能耗指标以及计算公式【单位住院病人日平均用电量】：总用电量/【实际占用总床日数】。【单位住院病人日平均用水量】、【单位住院病人日平均用气量】、【单位住院病人日平均用蒸汽量】、【单位住院病人日平均用氧气量】的计算方式同上。【单位住院病人日平均标煤量】：（电折标煤+热折标煤+气折标煤+其他能源折标煤）/【实际占用总床日数】。【单位住院病人日能耗费用】：总能耗费用/【实际占用总床日数】。【单位住院病人日平均成本】：（总能耗费用+总其他费用）/【实际占用总床日数】。能耗指标含义以上8项用能指标含义是每天每个实际占用的床位平均用能量，以及平均费用和成本。由于是病人实际占用，所以该指标可以直接反映医院的床位用能效率的高低。【单位住院病人日能耗】越低，说明医院床位的用能效率越高。与其他指标的关联参考本文节的内容。单位诊疗人次能耗指标定义指定时间段内诊疗人次的平均能耗。（包括门诊+急诊）对应的能耗指标以及计算公式【单位诊疗人次平均用电量】：总用电量/【总诊疗人数】。【单位诊疗人次平均用水量】、【单位诊疗人次平均用气量】、【单位诊疗人次平均用蒸汽量】、【单位诊疗人次平均用氧气量】的计算方式同上。【单位诊疗人次平均标煤量】：（电折标煤+热折标煤+气折标煤+其他能源折标煤）/【总诊疗人数】。【单位诊疗人次平均能耗费用】：总能耗费用/【总诊疗人数】。【单位诊疗人次平均成本】：（总能耗费用+总其他费用）/【总诊疗人数】。能耗指标含义以上8项用能指标的含义是平均单个诊疗病人所消耗的能源，以及费用。这是一项重要的能效指标，直接反映医院综合诊疗能效的高低：每个诊疗病人所消耗的能耗和费用越低，说明医院的综合诊疗能效越高。这个能效包含门诊、急诊两个部分。与其他指标的关联以上8项用能指标中，5项【单位诊疗人次平均用能量】指标只与能耗量和【总诊疗人数】直接相关。而【单位诊疗人次平均成本】既包含了能耗费用，又包含了其他运行开支。所以【单位诊疗人次平均成本】指标越低，说明医院的综合效率越高。单位出院病人人均能耗指标定义指定时间段内出院病人的人员的人均能耗。对应的能耗指标以及计算公式【单位出院病人人均用电量】：总用电量/【总出院人数】。【单位出院病人人均用水量】、【单位出院病人人均用热量】、【单位出院病人人均蒸汽量】、【单位出院病人平均氧气量】的计算方式同上。【单位出院病人人均标煤量】：（电折标煤+热折标煤+气折标煤+其他能源折标煤）/【总出院人数】。【单位出院病人人均能耗费用】：总能耗费用/【总出院人数】。【单位出院病人人均成本】：（总能耗费用+总其他费用）/【总出院人数】。能耗指标含义以上8项用能指标的含义是平均单个出院病人所消耗的能源，以及费用。这也是一项重要的能效指标，直接反映医院住院和诊疗能效的高低：每个住院病人所消耗的能耗和费用越低，说明医院的住院和诊疗能效越高。与其他指标的关联以上8项用能指标中，5项【单位出院病人人均用能量】指标只与能耗量和【总出院人数】直接相关。而【单位出院病人人均成本】既包含了能耗费用，又包含了其他运行开支。所以【单位出院病人人均成本】指标越低，说明医院的综合效率越高。单位手术病人人均能耗指标定义在指定时段内接受各类手术的病人人均能耗。对应的能耗指标以及计算公式【单位手术病人人均用电量】：总用电量/【手术病人数量】。【单位手术病人人均用水量】、【单手术病人平均用热量】、【单手术病人平均蒸汽量】、【单手术病人平均氧气量】的计算方式同上。【单位手术病人人均标煤量】：（电折标煤+热折标煤+气折标煤+其他能源折标煤）/【手术病人数量】。【单位手术病人人均能耗费用】：总能耗费用/【手术病人数量】。【单位手术病人人均成本】：（总能耗费用+总其他费用）/【手术病人数量】。能耗指标含义对于综合性医院而言，每年分摊在手术诊疗及相关支持方面的能耗与费用较高。所以根据手术病人数量折算各类能耗与费用的指标对评价医院手术诊疗方面的能效有重要意义。医院运行指标属性汇总表运行指标属性指标名称指标定义对应能耗指标能耗指标计算公式单位床位日能耗按实际开放总床日数计算的单位床位日能耗。其中“实际开放总床日数”指指年内医院各科每日夜晚12点开放病床数总和,不论该床是否被病人占用,都应计算在内。包括消毒和小修理等暂停使用的病床,超过半年的加床。不包括因病房扩建或大修而停用的病床及临时增设病床单位床位日平均用电量总用电量/实际开放总床日数单位床位日平均用水量总用水量/实际开放总床日数单位床位日平均用气量总用气量/实际开放总床日数单位床位日平均用蒸汽量总蒸汽量/实际开放总床日数单位床位日平均用氧气量总氧气量/实际开放总床日数单位床位日平均标煤量（电折标煤+热折标煤+气折标煤+其他能源折标煤）/实际开放总床日数单位床位日平均能耗费用总能耗费用/实际开放总床日数单位床位日平均成本（总能耗费用+总其他费用）/实际开放总床日数单位住院病人日能耗按实际占用总床日数计算的单位住院病人日能耗。其中“实际占用总床日数”指医院各科每日夜晚12点实际占用病床数(即每日夜晚12点住院人数)总和。包括实际占用的临时加床在内。病人入院后于当晚12点前死亡或因故出院的病人,作为实际占用床位1天进行统计,同时亦应统计“出院者占用总床日数”1天,入院及出院人数各1人单位住院病人日平均用电量总用电量/实际占用总床日数单位住院病人日平均用水量总用水量/实际占用总床日数单位住院病