重慶市公共建筑能耗定額方法研究.pdf

1、全球氣候變化是人類迄今面臨的最重大環(huán)境問(wèn)題,隨著科學(xué)發(fā)展觀在我國(guó)的深入貫徹,節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境成為我國(guó)的基本國(guó)策,如何加快轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)建設(shè)模式和建筑業(yè)發(fā)展方式,提高人民生活質(zhì)量,成為一項(xiàng)亟待解決的問(wèn)題。目前,建筑已經(jīng)與工業(yè)、交通并列為能源消耗的三大領(lǐng)域,也是溫室氣體排放的重要來(lái)源。建筑領(lǐng)域能耗高、比重大,長(zhǎng)期增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯,同時(shí)具備較大的節(jié)能潛力,減排成本相對(duì)較低。
　　為有效提高公共建筑能源利用效率,建立促進(jìn)公共建筑節(jié)能的長(zhǎng)效機(jī)制,中

2、國(guó)政府建立了國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系。該政策體系的工作目標(biāo)是逐步建立起全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái),對(duì)全國(guó)重點(diǎn)城市重點(diǎn)建筑能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并通過(guò)能耗統(tǒng)計(jì)、能源審計(jì)、用能定額和超定額加價(jià)等制度,促使國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運(yùn)行管理水平,培育建筑節(jié)能服務(wù)市場(chǎng),為高能耗建筑的進(jìn)一步節(jié)能改造準(zhǔn)備條件。在“十一五”期間,全國(guó)共完成國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗統(tǒng)計(jì)33000棟,完成能源

3、審計(jì)4850棟,公示了近6000棟建筑的能耗狀況,已對(duì)1500余棟建筑的能耗進(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。同時(shí),北京、天津、深圳、江蘇、重慶、內(nèi)蒙古、上海、浙江、貴州等九個(gè)省市已開(kāi)展能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)試點(diǎn)工作,部分省市也已出臺(tái)了試運(yùn)行的公共建筑用能定額。用能定額是整個(gè)公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系當(dāng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它為制定超定額加價(jià)和確定節(jié)能改造標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。但是,由于各地氣候、建筑用電特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等差異,選取何種能耗定額分析方法存在較大爭(zhēng)議,致使

4、能耗定額政策遲遲未能得到推廣。為了給住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部制定用能定額和超定額加價(jià)政策提供參考,本文以重慶地區(qū)為例,通過(guò)調(diào)查研究重慶市公共建筑的能耗現(xiàn)狀和用能水平,從建筑運(yùn)行階段的負(fù)荷率變化來(lái)進(jìn)行分類,探索制定了一種較為科學(xué)合理的用能定額方法。
　　首先,通過(guò)調(diào)研隨機(jī)抽取重慶市公共建筑監(jiān)測(cè)平臺(tái)的207棟公共建筑的基本信息,以及它們?cè)?012年全年各小時(shí)的用電數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,對(duì)主要存在的三種類型錯(cuò)誤數(shù)據(jù)(突發(fā)錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)延遲和

5、數(shù)據(jù)中斷)進(jìn)行處理,最終篩選出145棟公共建筑進(jìn)行詳細(xì)研究。通過(guò)對(duì)145棟公共建筑的總體用電現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)不同使用功能建筑的用電水平差異很大,相同功能的公共建筑之間年能耗的差異也很大。再分別對(duì)重慶市的政府辦公建筑、商場(chǎng)建筑、一般辦公建筑、酒店建筑這四類公共建筑的用電分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得到其用電水平、電耗特征和電耗分布情況,發(fā)現(xiàn)建筑電耗分布規(guī)律服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。
　　而后對(duì)不同功能公共建筑的月、周用電變化進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)樣本

6、建筑的周用電變化、月用電變化進(jìn)行分析,獲得不同建筑的用電特征。研究發(fā)現(xiàn),總能耗的波動(dòng)主要是受到空調(diào)系統(tǒng)用電的影響,全年月能耗有兩個(gè)波峰和兩個(gè)波谷。由于不同功能建筑的運(yùn)行時(shí)間不同,導(dǎo)致各類建筑逐時(shí)負(fù)荷率存在很大差異。負(fù)荷率變化導(dǎo)致了用電變化。不同功能建筑的日用電變化在一定程度上表征該類建筑的用電特點(diǎn)。論證了從建筑運(yùn)行階段的負(fù)荷率變化出發(fā)建立公共建筑分類方法的合理性。
　　本文篩選了影響公共建筑用電的各主要因素,對(duì)影響因素與建筑能耗之

7、間進(jìn)行相關(guān)性分析和影響權(quán)重排序。分析發(fā)現(xiàn),在α=0.01顯著性水平上,單位面積的照明插座能耗、單位面積空調(diào)能耗、單位面積動(dòng)力能耗和單位面積特殊系統(tǒng)能耗與單位面積年能耗顯著性正相關(guān);空調(diào)形式與單位面積空調(diào)能耗顯著性正相關(guān)。通過(guò)實(shí)際能耗監(jiān)測(cè)得到某一政府辦公樣本建筑2012年全年日用電能耗,從中國(guó)氣象局獲取2012年全年的氣象數(shù)據(jù),再通過(guò)對(duì)該建筑進(jìn)行能耗模擬得到典型年全年逐日用電能耗。采用一元線性回歸的方法,將典型年的日平均氣溫與2012年實(shí)

8、測(cè)的日平均氣溫的差值設(shè)為自變量x,實(shí)際日用電能耗與模擬用電能耗的差值設(shè)為因變量y,得到室外日空氣溫度變化對(duì)建筑總能耗影響的一元線性回歸方程式為和室外日空氣溫度變化對(duì)建筑空調(diào)能耗影響的一元線性回歸方程式為,且通過(guò)顯著性檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在置信概率為0.95的水平上,y和x顯著相關(guān)。
　　基于上述分析,將公共建筑進(jìn)行兩級(jí)分類。第一級(jí)按照公共建筑的使用功能進(jìn)行分類,分為了政府辦公建筑、一般辦公建筑、商場(chǎng)建筑、酒店建筑、學(xué)校類建筑、醫(yī)院建筑的六類

9、。在第一級(jí)分類的基礎(chǔ)上,運(yùn)用層次聚類分析法進(jìn)行二級(jí)分類,以日負(fù)荷率變化為標(biāo)準(zhǔn)將建筑分為ABC三類,A類日總負(fù)荷率最高,其次是 B類,C類日總負(fù)荷率最低。主要步驟是首先得到建筑在四季的典型日負(fù)荷率變化矩陣,再采用層次聚類方法,按照日總負(fù)荷率的高中低水平分為 ABC三類。最后采用多項(xiàng)式擬合,得到每類建筑的典型部分負(fù)荷率曲線,得到擬合方程。并取顯著性水平0.05,對(duì)擬合曲線進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),且從 R-Square都很接近于1,表示各擬合方程的擬

10、合程度都較高。證明該分類方法科學(xué)有效。
　　并且運(yùn)用層次聚類分析方法,對(duì)照明及插座系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的用電使用分布特征曲線進(jìn)行快速分類。根據(jù)聚類步驟之間系數(shù)變化率來(lái)判斷最佳聚類個(gè)數(shù),從大量樣本建筑進(jìn)行快速分類,且快速篩選并提取出用電使用率特征曲線。通過(guò)對(duì)分類結(jié)果的分析,發(fā)現(xiàn)該方法應(yīng)用于對(duì)大量公共建筑日用電特征進(jìn)行快速篩選是非常有效的。
　　而對(duì)于未納入公共建筑監(jiān)測(cè)平臺(tái)的建筑需要通過(guò)預(yù)測(cè)其日負(fù)荷率來(lái)進(jìn)行二級(jí)分類判別。因此利用時(shí)間序

11、列ARIMA模型建立建筑用電負(fù)荷率預(yù)測(cè)模型。建筑用電負(fù)荷率受到建筑使用者行為的影響,具有隨機(jī)性特點(diǎn)。而時(shí)間序列分析模型應(yīng)用于對(duì)建筑用電負(fù)荷率的預(yù)測(cè)可將各種復(fù)雜因素的總和效應(yīng)統(tǒng)一包含于時(shí)間序列之中。通過(guò)對(duì)建筑負(fù)荷率建立隨機(jī)過(guò)程模型,并通過(guò)使用重慶市69棟政府辦公建筑在2012年的用電負(fù)荷率數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間序列模型的建立、識(shí)別和擬合,得到預(yù)測(cè)模型ARIMA(1,0,8)(2,1,1),并對(duì)模型的適應(yīng)性進(jìn)行了驗(yàn)證。為了進(jìn)一步驗(yàn)證得到的ARIMA(

12、1,0,8)(2,1,1)的適用性,使用該模型預(yù)測(cè)兩棟政府辦公建筑的日用電使用率,發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)效果與實(shí)際檢測(cè)到的結(jié)果差異不大,且實(shí)際值基本都落入置信區(qū)間之內(nèi)。該方法也可以推廣使用到其他類型建筑的用電負(fù)荷率的預(yù)測(cè)。
　　最后,在探索公共建筑合理分類的基礎(chǔ)上,分別從統(tǒng)計(jì)定額和技術(shù)定額兩個(gè)方向制定重慶地區(qū)的公共建筑能耗定額。統(tǒng)計(jì)定額的服務(wù)對(duì)象是政府部門(mén),為政府部門(mén)制定政策提供參考。技術(shù)定額主要服務(wù)對(duì)象是公共建筑管理人員以及技術(shù)人員,為下一步