建筑节能与技术课程个人总结

摘要：现在，能源危机出现在各行各业，分析建筑节能技术、对建筑进行区域能源规划及合同能源管理对于建筑节能具有巨大的意义。本文介绍了建筑节能技术、区域能源规划及合同能源管理，并结合案例（调查小区）说明了对小区进行能源规划及合同能源管理具有节能前景。

关键词：建筑节能技术区域能源规划合同能源管理

0前言

20世纪70年代，石油危机对石油进口国的经济发展和社会生活产生的冲击，给发达国家敲响了能源供应的警钟，全世界都开始认识到节约能源的重要性。

能源对于人类生存与发展的重要性早已成为共识。当前人类社会对能源的消耗主要发生在物质生产过程、交通运输过程和民用建筑使用过程，他们分别称为生产能耗、交通能耗和建筑能耗。在发达国家中，这三大能耗大约各占社会总能耗的1/3。目前，我国生产能耗所占比例大于交通能耗和建筑能耗，但是随着生活水平的提高，建筑能耗和交通能耗的比例正在迅速上升。

由此建筑节能技术、建筑能源需求与区域能源规划及建筑能源消耗与合同能源管理对于建筑节能来越重要。

1.建筑节能原理与技术

建筑节能是为了应对面临的能源环境危机所开展的社会行动。节能的核心是提高能源效率。能源效率的含义是为终端用户提供的能源服务与所消耗的能源量之比。加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理及环境和社会可以承受的措施，减少能源从生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。

1.1建筑节能的基本原理

建筑节能的含义是提高建筑使用过程中的能源效率。建筑的能源利用效率可定义为：为居住者所提供的卫生舒适的居住条件与所消耗的能量之比。

（1）建筑能耗的成因与建筑节能的任务

当代的建筑能耗主要包括采暖、通风、空调、照明、炊事、家用电器和热水供应等能源需求，主要以采暖、空调和照明为主。建筑节能的主要任务是提高建筑使用过程中的能源效率（能效），降低能耗，减排CO2。

（2）建筑节能的气候适应性

建筑节能的气候适应性源于建筑的气候适应性，在一种气候下成功的建筑节能行动在另

一种气候条件下不一定适应。建筑起因于气候、建筑热工性能与气候密不可分及建筑设备的性能和能耗大小与气候紧密相关，节能建筑的气候适应性能主要表现在对恶劣气候的抵御性能、良好气候的亲和性能及天气变化的应变性能。

（3）建筑节能的社会性

a.建筑节能的社会性

b.建筑节能与社会生活和工作模式紧密相关

c.建筑节能依赖于全体社会成员的科技水平

我国的建筑节能要适应的是全社会的快速发展和发展不平衡，以及相对于发达国家社会经济水平的差异。建筑节能的目标要与社会经济发展进程相协调。

1.2建筑节能调查

为了充分了解建筑节能的基本原理、建筑节能调查的方法、过程及对调查结果分析，选取了龙湖水晶郦城小区做调查。该楼盘位于渝北区新牌坊龙湖西苑以西，新南路168号，属于普通公寓住宅小区，市场均价9217元/㎡。楼盘共有多个组团，本次调研对象为四组团。

1.2.1建筑调查过程

本次调查过程包括建立关系、制定调查计划、收集并获取资料、小区建筑节能评价等方面。

调查地点：龙湖水晶郦城四组团

调查内容：小区基本概况（小区地理位置、平面图、基本功能、面积等）、小区绿化率、人员结构、作息规律、水电气能源耗量、公共区域使用情况、建筑窗墙比、体形系数、外窗开启及建筑内外环境等。根据这些资料来分析小区节能潜力、制定社区建筑能源需求与区域能源规划，并且对社区进行合同能源管理。

调查时间：2天，一天工作日一天节假日，从早上7:00-晚上11:00。选择夏季晴天分别对建筑的室内外环境进行测量，在早中晚三个上下班高峰期对小区内人员结构进行统计，夜晚10点左右对小区内入住率进行统计。

调查方法：现场实地测、现场记录、走访询问记录

调查参与人员：杜燕鸿钱成功汤娟印伟伟丁艳蕊李罡

调查工具：调查提纲、调查表格、卷尺、红外测温枪、智能环境测试仪、照相机、录音机及摄影机等调研工具。

1.2.2调查结果及分析

经过实地调查得到调查的数据，再对调查数据进行整理、分析，得到本小区的建筑节能调查结果如下：

（1）小区绿化率

通过对调查小区的占地面积、建筑面积以及公共设施占地面积和绿化面积进行实测即估算小区的绿化率。

经过调查，小区占地面积=43395㎡；道路面积=5344㎡；建筑占地面积=8372㎡；公共活动区面积=1636㎡；绿化面积=28043㎡。由绿化率=绿化面积/小区占地面积，可计算的小区的绿化率为64.6%，大于居住建筑要求绿化率30%的标准。（2）社区人员结构

由于小区内不允许发问卷，故在早中晚三个上下班高峰时间段对小区两个出入口的进出人员进行统计，估计小区的人员结构比例。调查时间段为：早7:00-9:00、午11:30-12:30、晚17:30-17:30。对进出小区人员进行统计，可整理成下表1：

表1进出小区人员结构统计表

将上表内的小区人员进行统计，可得小区人员结构统计如下饼图所示：

通过上图可以看出，本小区内中年人占60%，老年人占23%，幼年占17%，中年人所占比例最大，年轻人较多，易于宣传建筑节能知识。且大多数属于早出晚归类型的上班族，工作日期间住户用能较少。（3）社区作息规律

通过记录小区在调研时间段内代表楼栋的房间等开启情况，估计小区内各建筑的入住率和作息规律。本小区共有6栋建筑，其中4-1、6为18层，4-2、3、4、5为31层，调查对象选取4-3、4和6栋。调查时间段为晚21:00-22:00及晚22:00-23:00，各建筑的入住率与作息规律可整理成下表2。

表2社区入住率与作息规律

1275, 60

478, 23%

370, 17%中年

老年幼儿

由上表估计此小区内4-1、6入住率为69%，4-4、5入住率为50%，4-3的入住率为49%，故可计算出小区内的入住户数，如下表3所示。可见此小区建筑31层的建筑的入住率小于18层的建筑入住率。18层建筑属于一期建筑，31层属于二期建筑，调查结果符合实际。此小区入住户数为434户。各楼栋住户数如下表3所示。

表3小区入住总户数

（4）公共区域使用情况

通过调查公共活动区的设备种类、数量及参数、设备使用制度，了解其用能设备的使用情况及能耗。公共区域的主要耗电设备情况如下表4所示：

表4公共区域的主要耗电设备

由上表可见，公共区域工作日每天耗电量为22.265kWh,节假日为22.535 kWh，能耗较少。

（5）建筑外环境分析

通过对小区内代表区域某些点的热湿环境、风环境以及空气品质状况等进行实测，了解该小区的建筑外环境，并对环境状况做出主客观评价。测试结果如下表5所示：

表5 建筑外环境实测表

空气品质:通过上表可见，小区内建筑外环境空气品质较好，干球温度最高为32.5℃，相对湿度最高为75%，CO2浓度最大为359ppm。但公共活动区的温度高于周边环境的温度。

风环境：调研时间内，上午时段小区各处风速基本为0，下午至晚上，风速增大，约1.5~2.0m/s。

光环境：白天小区各处采光良好，晚上小区内部各通道的路灯亮度不够，建议采用感应灯，人去灯灭。

（6）建筑内环境

通过对小区内两个户型建筑内部环境参数，包括温度、湿度、CO2浓度，进行实测，了解小区内的建筑内环境，测试结果如下表6所示：

表6建筑内部环境参数

此二住户属于典型的上班族，白天家中人员较少。建筑内环境良好，夏季在不开空调的情况下，室内干球温度最高为28.2℃，相对湿度最高为71.2%，CO2浓度最大为777ppm。（7）小区外窗开启率

调查选择两个时段：上午7:00-9:00及晚上17:00-19:00，分别统计所选建筑外窗开启情况，以期初步分析居民对“自然通风”的利用情况。但是在调查时发现无法测量窗户的开启面积、建筑各高度的热压，也无法观察到建筑高层的开窗情况，所以未计算出建筑的自然通风量。

（8）建筑体形系数

调查测量了建筑高度及建筑占地面积，根据实测数据计算了建筑外表面积及建筑体积，进而计算出建筑的体型系数，与重庆市居住建筑节能65%的标准进行对比，查看是否符合标准。根据标准，居住建筑体型系数限值如下表7所示。

表7居住建筑体形系数限值

建筑体形系数计算公式：S=F/V 其中，S—体形系数；F—建筑表面积；V—建筑体积。

以4-5栋楼为例，根据调查建筑占地形状为长方形，长44米，宽38.5米，共31层，估算其体形系数值：

F=（38.4+44）*h*2=164.8h

V=38.4*44*h=1690h

S=F/V=0.10，其中h—建筑高度。

体型系数≤0.3，满足重庆市居住建筑节能65%的设计标准。

（9）建筑窗墙面积比

调查实测了调研住户的窗、墙面积，计算了窗墙面积比。根据住户的窗墙面积比，估算整个建筑的窗墙面积比，与重庆市居住建筑节能65%的标准进行对比，查看是否符合标准。查看标准，居住建筑各朝向的窗墙比限值及不同朝向、不同窗墙比的外窗传热系数和遮阳系数限值如下表8、9所示。

表8居住建筑各朝向的窗墙比限值

表9不同朝向、不同窗墙面积比的外窗传热系数和遮阳系数限值

根据调查数据，可计算出小区建筑的窗墙面积比。

户型1：套内墙面积=86.6㎡、窗总面积=30.7㎡、西向窗面积=21.5㎡、北向窗面积=9.3㎡、可开启窗面积=10.8㎡；西向窗墙面积比=0.355、北向窗墙面积比=0.355，根据上表可见西向窗墙比<0.45，满足标准要求，北向窗墙比>0.3，不满足标准要求，室内应注意采取适当的这样措施。

户型2：根据标准，此外墙均属于北向。根据调查套内墙总面积=41.4㎡、窗总面积=25.7㎡、可开启窗面积=8.4㎡，计算可得窗墙面积比=0.62>0.45，不满足标准要求。

（10）建筑水电气耗量

调研通过聊天、询问的方式，获取小区内家庭每月所缴纳的水电燃气费用，统计出各用能设施的逐时同时使用系数、重庆市每个季节的天数，估算出每个季节建筑能源使用规律及能源消耗量。统计结果如下表10所示。小区冷负荷为5760KW、热负荷为2920KW、生活热水负荷为2510.256 KW，全年总耗电量为5329652.38KWh,全年总耗气量374092.98m3。

表10能耗及负荷峰值汇总

综上所述，小区内绿化率高，室内外环境较好，建筑体形系数、窗墙比基本满足《重庆市居住建筑节能65%》的标准。小区入住率较低，人员结构主要是中青年人（上班族），老年人较少，工作日白天家里基本没人。小区内耗电、耗气、耗水量大，具有较大的节能潜力。

2区域能源规划

城市(区域)能源分为广义和狭义两种形式,前者指城市(区域) 消耗的所有能源,包括工业用能和交通用能；后者指直接与建筑有关的能源,主要是指供给建筑群的电、热和冷。

建筑能源规划是建筑节能的基础,在规划阶段就应该融合进节能的理念,建筑节能应从规划做起；建筑能源规划是建筑节能管理的重要环节。

2.1区域能源规划

能源规划就是能源和经济发展关系的分析和预测，并依据这种分析作出能源开发的计划。其任务是提出能源的综合平衡规划，包括能源需求、生产、加工、转换、输送、储存和利用等各方面的规划。

区域能源规划就是对所选定区域的能源需求和供应在建设或开发时有一个计划，对能源需求的种类、品位、数量、使用特点、时间、价格以及排放等有一个预期，对能源供应的可能有一个展望。包括能源资源的情况、可利用的情况、利用成本分析，对所在区域采用的能源技术进行经济分析对比，分析能源消耗给环境带来影响。

区域能源规划方法有以下几种：

（1）建筑区域能源系统是一个多元、复杂的系统工程，亦受城市发展阶段、经济水平、人们消费习惯等因素影响，难以建立完整的系统模型来描述区域能源问题。

（2）逐步建立城市建筑供热、空调、燃气和电力需求的各能源系统模型出发，然后对城市能源系统的不同方案或专家方案之间进行模拟计算。

（3）通过比较和分析，并对规划期内的城市能源规划引入情景分析方法，适合我国城市区域能源规划。

（4）需将城市规划、能源计划与资源量评估、灾害预防和居民生活四个方面有机结合，从实际出发进行规划和设计。

（5）将四个方面的系统建立起来后结合建筑功能和布局进行用能预测，用能预测时需综合考虑居民的生活习惯、生活水准和未来用能状况。

2.2综合资源规划（IRP）方法

20世纪80年代,即在石油危机和中东战争之后, 美国学者提出了电力部门的需求侧管理(DSM demand side management)理论。其中心思想是通过用户端的节能和提高能效,降低电力负荷和电力消耗量,从而减少供应端新建电厂的容量,节约投资。

从20世纪90年代开始,联合国环境署将综合资源规划方法作为资源节约的先进技术推广到发展中国家。IRP方法与传统能源规划方法的区别如下。

（1）设定节能目标；

（2）区域建筑可利用能源资源量的估计是区域建筑能源规划的第一步；

（3）区域建筑热电冷负荷预测；

（4）需求侧建筑能源规划；

（5）能源供应系统的优化配置；

（6）实行比国家标准节能率更高的区域标准；

（7）区域建筑能源规划的环境影响评价；

（8）区域能源输送系统布置的优化；

（9）区域开发中的全程节能管理。

2.3小区能源规划

小区能源规划分为需求侧负荷估算、资源条件分析、方案构建、方案评估。区域能源规划总体原则：

（1）对于小区的规划主要是为了给新建建筑的能源规划提供指导意见，因为若是对现有小区进行能源结构改造改造的话则投资巨大，回收期太长，影响住户正常的工作，不太合适。

（2）通过对小区能源消耗及初投资的估算，再结合与区域能源规划方案的对比，初探住宅小区内区域能源规划的可行性。

（3）对小区规划过程中，为与下一步合同能源管理接轨，仅就小区内总体的供冷、供热、供热水等部分进行相关规划，对应的能源包括电、气、水。

以调研小区为例，分析小区能源规划。

（1）负荷需求能源预测：

根据上一章节的分析，可以估算出小区能源（电、气、水）需要，如下表10所示。

表10 需求侧负荷估算：

根据上表数据，按每户面积140㎡，一共434户，计算现有住户建筑单位面积能耗指标如下：

单位面积耗电指标=全年总耗电量/建筑总面积=5329652.38÷（140×434）=87.7KWh/(㎡·a) 单位面积耗气指标=全年总耗气量/建筑总面积=374092.98÷（140×434）=6.16m3/(㎡·a) 。（2）资源条件分析

根据上网查阅资料，可知重庆市自来水资源量丰富，水费为3.75元/m3，较全国其他城市费用偏高；天然气资源丰富，商用价格为2.21元/m3，居民用气价格1.7元/m3，较其他地区价格具有明显优势；现有电价为0.52元/(KWh)，6月份开始实行阶梯电价，月用电量200度(含)以内电价不变，每度为0.52元、201~320度(含)每度电价为0.57元、320度以上电价为0.82元，电价较高；重庆地区地质坚硬，打孔初投资较高， 100米深的孔大约需要2万元左右。

（3）现有方案调研

小区现有住户434户，供冷热空调形式为分散式，平均每户有4台空调（1.5匹×3+3匹×1）；采用美洲豹 G61-40T40的燃气锅炉生产生活热水。总共初投资为651万元，年运行费用390万/年。

（4）方案制定与对比

方案制定：冷水机组\燃气锅炉、冷水机组+太阳能、分布式能源、地源热泵机组

方案一：冷水机组+燃气锅炉

冷水机组供冷，燃气锅炉供暖及供热水。系统配置如下表11所示。系统初投资为2003.7万元。年运行费用为248万元，预计投资回收期为10年。

表11 系统配置

方案二：冷水机组+锅炉+太阳能

选择太阳能集热板供应50%的生活热水，燃气锅炉供暖及50%的生活热水，冷水机组供冷。系统配置如表12所示。初投资为3447万元，年运行费用为220万元，投资回收期为17年。

表12 系统配置

方案三：地源热泵

全年生活热水及供暖总和为5430 KW，供冷量为5760 KW，供冷暖量相差较小，且小区内建筑密度较小，有许多空地（草坪），可考虑使用地源热泵系统。地源热泵提供全年的供冷、供暖及生活热水。初投资为3658万元，年运行费为233.5万元，预计投资回收期为19年。系统配置如表13所示。

表13 系统配置

方案四：分布式能源

分布式能源（DER）是一项快速发展的技术系统，主要是针对区域范畴内的电能供应，特别适合于组成分布式的热电联产（CHP）以及冷、热、电联产（CCHP）的新型区域能源供应形式。

小区总空调冷负荷为5760KW，总电力负荷为2522KW，总的负荷量不大；由于为住宅项目，而房地产市场处于不正常的状态，住宅建筑空置率较大，调研中得到入住率约为50%，小区的人员结构中60%为中青年人群，17%为小孩，在上班（上学）时段内（白天的9点至16点时段内），建筑的使用率较低约0.3。所以小区的冷、热负荷率较低，小区的电力需求的参差率很大，用电峰值出现在19时左右，若采用分布式能源系统，发电机组的容量较小、能源利用效率不高，分布式能源的方案不合适。

综上所述，从能源供应可靠性，各方案所需配电量及最大燃气流量；投资承受力，初投资估算值；节能减排效益，全年运行能耗及碳排放量；经济效益，包括寿命周期成本及净现值，投资回收期，内部收益率等考虑，方案一是较可行。

3.合同能源管理

合同能源管理(EPC)，是指节能服务公司与用能单位以契约形式约定节能项目的节能目标，节能服务公司为实现节能目标向用能单位提供必要的服务，用能单位以节能效益支付节能服务公司的投入及其合理利润的节能服务机制。节能服务公司(ESCO)，提供用能状况诊断、节能项目设计、融资、改造(施工、设备安装、调试)、运行管理等服务的专业化公司。EPC 起源于上世纪70年代西方国家，目前已成为美国等发达国家普遍推行的、运用市场手段促进节能的服务机制，它既可以大大降低用能单位节能改造的资金和技术风险，又充分调动用能单位节能改造的积极性，是一种行之有效的节能机制。我国EPC起源于90年代中期，在具体推广过程中面临不少问题。

3.1合同能源管理介绍

合同能源管理（EMC）的服务内容包括能源审计、项目设计、项目融资、设备采购、工程施工、设备安装调试、人员培训、节能量确认和保证等整套的节能服务；ESCO服务的客户不需要承担节能实施的资金、技术及风险，并且可以更快的降低能源成本，获得实施节能后带来的收益，并可以获取EMC公司提供的设备。

EMC项目特点包括节能效率高、客户零投资、节能有保证、投资回收短、节能更专业、技术更先进、客户风险低、改善现金流、提升竞争力等特点。

与北美和日韩等国的情况基本相似EPC包括以下基本类型：

（1）节能效益分享型(shared savings)：由EMC负责项目融资，在项目期内双方分享节能效益的比例。例如：5年合同期内，客户和EMC双方分别分享节能效益的20%和80%，合同期内比例可以变化，EMC须确保在合同期内收回项目成本及利润。

（2）节能量保证型( guaranteed savings) ：EMC 保证客户的能源费用将减少一定的百分比，即可由EMC提供项目融资，也可由客户自行融资。例如，EMC保证客户锅炉的燃料费减少10%，所有附加的节能效益全归EMC享受。

（3）能源费用托管型(build/own/operate，BOO)：EMC公司负责管理客户企业整个能源系统的运行和维护工作，承包能源费用。

从目前情况看，大部分合同是第一类，节能效益分享型。

在分布上，节能效益分享型主要分布在建筑领域；节能量保证型主要集中在工业领域；能源费用托管型主要在具有一定规模的医院、宾馆饭店和商业卖场。

在时间上，节能效益分享型的分享期限有延长的趋势，平均超过4.5年，最长超过10年；能源费用托管型的托管期普遍较长，平均超过10年，最长为15年。

国内ESCO运营管理开始出现的复合型商务模式，节能效益分享型与节能量保证型相结合、节能效益分享型与能源费用托管型相结合、租赁业务与合同能源管理相结合。

根据国际上主要发达国家节能服务公司业务活动的基本业务流程，可以把合同能源管理项目分为三个主要阶段：前期沟通方案设计阶段、项目实施与管理阶段、项目验收与效益分享阶段。

（1）前期沟通与方案设计

节能服务公司主要的工作涉及以下几个方面：

1）初始与客户接触

2）初步审计/估算节能量

3）初步的项目建议

4）签署意向书

（2）项目实施与管理阶段

项目实施阶段，节能服务公司的工作主要包括以下内容：

1）详尽的能耗调研

2）签订合同

3）设备监测

4）工程设计

5）建设/安装

（3）项目验收和项目移交阶段

1）项目验收

2）监测节能量

3）项目维护

5）效益分享与产权移交

3.2小区合同能源管理分析

本小区最适合的方案是第一种，对方案一做合同能源管理分析。

（1）项目系统形式：离心式冷水机组（WDC087MAU47F/E3016）510kw 2台，燃气锅炉

(CLZR-ZK)7.5KW 2台。

（2）EMC类型：BOT（build-own-transfer） ESCO：某能源管理有限公司

能源公司在小区系统设计初期，投资2003.7万元人民币对制冷机房和锅炉房建设，包括:空调系统工程，弱电系统以及强电系统工程，卫生热水系统工程，初步确定机房外1米处为资产分界点。机房的其余工程如土建，建筑，给排水，装修，照明,消防,接地系统等，由小区建设公司根据能源公司的功能要求及相应设计施工规范完成。

节能量确认办法：在系统运行的前三年进行评估。每个运行季节针对项目具体情况向小区物业公司提供运行报告。

（3）收费标准与方式：能源公司向物业公司收费，物业向住户按流量收费模式收费。

年固定费用：30元／m2?年，按设计院提供总建筑面积计算；

制冷单价：0.25元/kWh，按实际用量收取；

采暖单价：0.25元/kWh，按实际用量收取；

卫生热水：20元/m3（按进水15℃，供水60℃计算）。

收费的调整：

1）与通货膨胀率联动部分：收费中的固定费用按通货膨胀率每年调整一次，在每下一年初按国家公布的通货膨涨率进行调整

2）与能源价格联动部分：收费中的流量收费按相应能源价格的变化进行调整。

（4）收益分析

能源公司与物业公司的合同期为8年，合同期满后设备归小区物业公司，设备寿命15~20年。

年固定费=30元/㎡×60760㎡=183万元

年供冷收费=1327.1万KWh×0.25元/KWh=332万元

年供热收费=281.7万KWh×0.25元/KWh=70.4万元

年热水收费=8.2万m3×20元/m3=164万元

能源公司8年总收益=（每年收费-每年运行费用）×8–初投资=501.4×8–2003.7=2007.7万元

住户15年总收益 = 业主初投资 + 年运行费用×15–交投资方年运行费×8=（217+393×2）+ 390 ×15 –749.4 ×8= 857.8万元

住户每年收益=1320元

注意：此分析仅在入住率为50%左右的小区内，当入住率增加时，投资增加，但收益也将会增加并且分析未考虑通货膨胀及银行利率等造成投资增加和减少的影响。就此分析结果可见，住户和能源公司均获得收益，取得了双赢的效果.

4.结论与展望

通过这次对小区的建筑节能、能源规划及合同能源管理等的调研与分析，不仅增长了知识，了解了建筑节能，学习了如何对区域进行能源规划及如何进行合同能源管理，能源管理公司的业务程序等。

为了应对全球的能源危机，建筑节能、能源规划及合同能源管理具有很好的节能潜力，未来具有很好的节能前景。

参考文献：

[1]付祥钊建筑节能技术与原理[M]

[2]王登云许文发低碳城市建设与建筑区域能源规划[J]

[3]洪亮平城市能源战略与城市规划[J]

[4]黄芳俞自涛合同能源管理的现状[J]