建筑节能改造项目节能效果核定方法及案例分析

夏 婵 卜 震 蒋友娣

上海市建筑科学研究院

建筑节能改造项目节能效果核定方法及案例分析

夏 婵 卜 震 蒋友娣

上海市建筑科学研究院

公共建筑节能改造项目的节能效果除与节能措施相关外，与室外天气、建筑使用频率和运行管理等主要影响因素密切相关，通过调研及分析，提出适宜上海市改造项目的节能效果核定方法。采用本核定方法，选取2个不同建筑类型节能改造项目的节能效果进行了实例分析。结果表明，对节能改造项目进行节能效果核定时，主要影响因素对能耗的影响有着举足轻重的影响。尤其对于有财政补贴的节能改造项目，必须充分全面地考虑这些关键因素的影响。

建筑节能；节能效果；核定方法；财政补贴

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）

为实现国内单位生产总产值能耗“十一五”期间降低20%、“十二五”期间降低16%的约束性指标，国家和上海市制定了节能技术改造、合同能源管理、可再生能源发展等主要政策[1]。其中，节能技术改造政策主要是通过鼓励和引导企业加大节能技术改造的投入、提高能源利用效率，实现节能减排的总体目标。上海市财政对企业实施节能技术改造和合同能源管理项目的专项奖励资金是与项目完工后年节能效果（年节能量或节能率）相挂钩的，因此项目改造后实际节能效果的准确核定是关键。众所周知，公共建筑节能改造项目的实际节能效果除与节能技术措施相关以外，还与室外天气、建筑使用频率及运行管理等因素密切相关。重庆某酒店节能改造项目，改造前年能耗运行费用为90万元，而节能改造后第一年能耗运行费用却达100万元，节能效果无法正常体现，导致节能服务公司和业主出现矛盾纠纷。后经调查，这主要是因为改造后第一年的极端气温天气比改造前多一倍，导致能耗空调费用增加[2]。由此虑及上海现有的计算方法，实际静态而缺乏一定灵活性，对改造项目节能效果与主要影响因素的关系研究较少。故，通过调研国内外已有节能量计算方法现状和分析上海市不同建筑类型节能措施的节能效果核定案例，给出了相对准确的节能量（率）核定方法，同时，针对节能效果与主要影响因素的关系也给出了计算模型。最后，选取2个不同建筑类型节能改造项目的节能效果进行了实例分析，得出除节能技术措施外，主要影响因素对建筑节能改造项目的实际节能效果影响的重要性，尤其对于申报财政补贴资金的节能改造项目。

1 节能效果的核定方法

1.1 国际现状

目前，国际节能量计算的主要依据为《国际节能效果测量和验证规程》（简称IPMVP），其以M&V为基础，给出了4种通用节能量验证方法[3]，具体如下：

方法A：隔离改造部分，测量部分关键参数。通过现场测量部分关键参数确定节能量；

方法B：隔离改造部分，测量所有参数。通过现场测量所有关键参数确定节能量；

方法C：测量整体耗能设施。通过测量耗能设施整体或部分来确定节能量，需进行长期监测；

方法D：经校准的模拟。规程中给出的这些方法是通用性的原则和概念，缺乏针对具体的节能技术项目的节能量核算方法。

1.2 国内现状

目前，国内改造项目的节能量计算依据主要为国家发展改革委、财政部于2008年印发的《节能项目节能量审核指南》、中国标准化研究院联合中国节能协会等单位2012年发布的《节能量测量与验证技术通则》及其典型节能改造项目节能量测量和验证技术标准（如《节能量测量和验证技术要求 中央空调系统》、《节能量测量和验证技术要求 照明系统》等）。这一系列标准是在IPMVP给出的通用原则和方法上进行编写的，其中涉及的能耗校准、回归模型等方法仍比较原则和笼统，可操作性不强，对采用同一技术项目的节能量核定，有时仍会发生较大偏差。

上海市也加强了节能量计算和审核的地方标准编制力度，近年来陆续发布了《节能技术改造及合同能源管理项目节能量审核与计算方法》、《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（试行）》等，但这些标准仍存在建筑适宜性单一、能耗修正等问题。

1.3 节能效果核定方法

由于公共建筑节能改造项目的节能效果除与节能措施相关外，与室外天气、建筑使用频率和运行管理等主要影响因素密切相关。通过分析国际、国内及上海市已有节能量核定标准或规程的优缺点，同时综合上海市公共建筑节能改造项目的用能特性及改造措施类型，对改造项目节能效果核定时，当影响用能系统或设备能耗的室外空气温度、建筑使用频率等主要影响因素或建筑部分功能发生较大变化时，应以核定期内的运行工况为标准工况，对基准期能耗进行修正，如图1所示。节能改造项目节能效果（节能量和节能率）

图1 节能效果与基准期和核定期能耗的关系图

核定方法，分别如式（1）和式（2）：

节能量核定方法：

式中：Es——节能量，kgce或kWhe；

Eb——基准期能耗，kgce或kWhe；

Er——核定期能耗，kgce或kWhe；

∆E——基准期拟合修正量，kgce或kWhe；

∆E'——基准期非拟合修正量，kgce或kWhe。

节能率核定方法：

式中：es——节能率，%。

式（2）中基准期拟合修正仅考虑改造前后主要能耗影响因素发生变化引起的节能效果差异，而基准期拟合修正仅针对较少的建筑功能发生变化改造项目，本文仅分析前者。基准期拟合修正量宜按式（3）方法计算：

建立基准期能耗与影响能耗的主要影响因素的相关性模型，按下式计算且复相关系数R2应大于0.8。

式中：xi——基准期主要影响因素的值。

基准期拟合能耗修正量按式（4）计算：

式中：x'i——核定期主要影响因素的值。

2 实例分析

2.1 实例1

2.1.1 项目简介

该建筑始建于2005年，总建筑高度超出300m，共70多层，其中地下3层，地上66层，总建筑面积17万m2有余，主要功能区包括商场和酒店，其中酒店区域面积为11.5万m2。2014年4月，该建筑酒店区域空调系统、生活热水系统和照明系统陆续实施了节能改造，2015年5月正式完工。

2.1.2 节能效果核定

该酒店消耗的能源种类主要为电力和天然气。其中，电能为主要消耗能源，用于酒店空调、照明、电梯等主要用能系统；天然气主要用于酒店生活热水制备以及酒店厨房等。根据改造周期时间，进行节能效果核定时，基准期选择2013年（即改造前完整年），核定期选择2016年（即改造后完整年）。

（1）不考虑节能效果与主要影响因素关系的节能量（率）

进行节能效果核定时，如不考虑节能效果与主要影响因素的关系，根据式（1）可知，∆E和∆E'均为0，此种情况下本项目年节能量为1 105 tce，年节能率为15%。具体计算结果如表1所示。

表1 不考虑主要影响因素时的节能效果

（2）考虑节能效果与主要影响因素关系的节能量（率）

进行节能效果核定时，如考虑节能效果与主要影响因素的关系，首先应根据式（3）和式（4）计算得出∆E值（∆E'仍为0）。计算时，选取2011年和2012年1月～12月年能耗与主要影响因素进行建模，主要影响因素取室外温度和酒店入住率。通过分析，本酒店能耗与主要影响因素的关系如下所示：

式中：Ebi—第i月根据该月平均温度和月均客房入住率拟合得出的建筑该月的日平均用电量，kWh；

X1i—第i月室外平均温度，℃；

X2i—第i月客房平均入住率，%。

其中，相关性模型的复相关系数R2为0.81。

根据上述相关性模型，将2013年主要影响因素值代入预测该酒店2013年总能耗，并将预测值与实际值进行对比，结果显示两者之间偏差为1.8%，说明该相关性模型可较准确预测该酒店能耗，具体如表2所示。

表2 基准年实际能耗与预测能耗对比分析表

然后将核定期主要影响因素代入上述相关性模型中，即可得在核定期运行工况下的基准期年能耗，此时即可得出∆E值，为-42 tce；再根据式（1）和式（2）即可得考虑主要影响因素后的年节能量为1 064 tce，年节能率为14%，具体如表3所示。

表3 考虑主要影响因素时的节能效果

（3）总结

将本节能改造项目的两种计算结果进行对比分析，如表4所示，可知考虑主要影响因素与否核定的节能率差异不是很明显，仅为1%；但本项目如想申请《上海市建筑节能和绿色建筑示范项目》专项奖励资金[4]，则不满足申报要求。

表4 考虑主要影响因素与否的节能效果对比表

2.2 实例2

2.2.1 项目简介

该建筑始建于2009年，包括多个单体建筑，主要用于办公。建筑总面积为9.6万m2，单体建筑中高度最高达60 m，层数最多有12层。为了有效贯彻国家节能政策，该建筑于2015年1月开始，对空调系统、热水系统、照明系统和厨房灶具陆续进行了节能改造，至2015年4月正式完工。

2.2.2 节能效果核定

该办公建筑消耗的能源种类主要为电力和天然气，主要的用能系统包括：空调系统、照明系统、电梯系统、生活热水系统、热水系统、信息机房和其他用能系统。根据改造周期时间，进行节能效果核定时，基准期选择2014年（即改造前完整年），核定期选择2015年5月～2016年4月（即改造后完整年）。

（1）不考虑节能效果与主要影响因素关系的节能量（率）

进行节能效果核定时，如不考虑节能效果与主要影响因素的关系，根据式（1）可知，∆E和∆E'均为0，此种情况下本项目年节能量为471 tce，年节能率为15%。具体计算结果如表5所示。

表5 不考虑主要影响因素时的节能效果

（2）考虑节能效果与主要影响因素关系的节能量（率）

进行节能效果核定时，如考虑节能效果与主要影响因素的关系，首先应根据式（3）和式（4）计算得出∆E值（∆E'仍为0）。计算时，选取2012年和2013年1月～12月年能耗与主要影响因素进行建模，主要影响因素取室外温度和就餐人数。通过分析，本酒店能耗与主要影响因素的关系如下所示：

式中：Ebi—第i月根据该月平均温度和月均客房入住率拟合得出的建筑该月的日平均用电量，kWh；

X1i—第i月室外平均温度，℃；

X2i—第i月就餐人数，%。

其中，相关性模型的复相关系数R2为0.89。

根据上述相关性模型，将2014年主要影响因素值代入预测该建筑2014年总能耗，并将预测值与实际值进行对比，结果显示两者之间偏差为5.3%，说明该相关性模型可较准确预测该酒店能耗，具体如表6所示。

表6 基准年实际能耗与预测能耗对比分析表

然后将核定期主要影响因素代入上述相关性模型中，即可得在核定期运行工况下的基准期年能耗，此时即可得出∆E值，为161 tce；再根据式（1）和式（2）即可得考虑主要影响因素后的年节能量为632 tce，年节能率为20%，具体如表7所示。

表7 考虑主要影响因素时的节能效果

（3）总结

将本节能改造项目的两种计算结果进行对比分析，如表8所示，可知考虑主要影响因素与否核定的节能率差异较明显，达5%。本项目如想申请《上海市建筑节能和绿色建筑示范项目》专项奖励资金，则修正与否对节能量补贴的单价影响较大。

表8 考虑主要影响因素与否的节能效果对比表

3 结语

通过上述对公共建筑节能改造项目节能效果核定方法的探讨及实际案例的分析可知，在核定节能效果时，以核定期运行工况为前提，考虑主要影响因素对实际节能效果的一方面排除了影响节能效果核定的不确定因素的干扰，另一方面使得节能效果计算更加客观、公平和准确，同时也使得政府对节能技改项目实施财政奖励时依据更充分。

[1] 宋丹丹.节能项目节能量审核工作方法与改进建议[J].上海：上海节能，2015，（7）

[2] 常净宜.基于能源利用效率的公共建筑合同能源管理节能量计算方法探讨[J].上海：建筑节能，2013，（5）

[3]国际能效评估组织.国际节能效果测量与验证规程[EB/OL].[2007-04-01].http://www.evo-word.org

[4] 上海市住房和城乡建设管理委员会，上海市发展和改革委员会文件，上海市财政局.关于印发《上海市建筑和绿色建筑示范项目专项扶持办法》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

上海市科学技术委员会科研计划课题（16DZ1202401）以及上海市建筑科学研究院（集团）有限公司科技创新项目（HT0216049E605）

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

夏婵：女，工学硕士，工程师。