1、,如此多的能源利用率，在实际工程中如何进行应用能效评价指标,评价指标的要求,评价指标体系的建立应遵循系统性原则: 目的性、整体性、层次结构性、相关性和适用性等 科学性原则 特殊性与普遍性原则 可量化原则,评价指标的要求,不同建筑物具有可比性 数据的可获得性 用“性能性”（Performance)评价指标注重结果的综合性指标 固定能耗指标（Fixed Budget）：对各类建筑设定标况下每年每平方米采暖空调能耗限值 变动的能耗指标（Custom Budget） ：利用虚拟的参考建筑在标况下能耗作为实际建筑的能耗限值 规定性（Compellent）：指标和性能指标结合,各类指标,CEC指标最早有日
2、本学者提出，它是通过比较空调设备全年运行的总能源消耗值和计算得到的假想空调负荷全年累计值来判断建筑物的节能性和设备的能源利用率。 AEC指标为全年空调区单位面积耗电量（kWh/m2）。 EUI为建筑单位面积的总能耗指标，Shi-Ming Deng, John Burnett等也使用EUI作为用能指标，并对香港16座宾馆建筑的能耗进行了分析。 ECI为实际能源消耗和设计消耗的比值。 DEC和SEC是ASHRAE90.1提出的根据实际设计的建筑物构造标准建筑物用能耗模拟计算软件计算出的设计建筑物年能耗费用（DEC）和标准建筑物的年能耗费用（SEC），同时引入无量纲指标E=DEC/SEC，以是否小于
3、1作为是否符合要求的标准。,这些能耗指标，如CEC、DEC、SEC指标虽然是考虑到各种因素对建筑的能耗水平作出的判断，但需要计算假想建筑的能耗或构造建筑，计算相对复杂。 计算CEC指标需要大量的气象资料，而我国缺少一些相应的气象资料。 运用DEC、SEC指标需要使用计算软件模拟，而模拟计算与实际有较大偏差。 综上，有必要构建简便、实用又可以反映耗能设备及系统能耗能效的评价指标体系。,建筑能效的评价指标围护结构的总传热值（OTTV）：,通过不透明围护结构的导热Qwc 通过玻璃窗的导热Qgc 通过玻璃窗的辐射热Qgs 通过围护结构的传热可表示为：对某一外墙 外墙的总传热值一般表示为：,整个围护结构
4、的OTTV可以按各墙体面积加权平均,制冷和热泵的性能系数,制冷机的制冷量单位时间从被冷却物质中提取的热量。 单位：1W=0.86kcal/h=3.412Btu/h1USRt=3517W=3024kcal/h=12000Btu/h 制冷系数COP：（Coefficient of Performance）表达制冷压缩机的性能系数能效比EER（Energy Efficient Ratio）单位不同（Btu/kWh），整台机组或系统的能效比 制热系数：,离心式溴化锂吸收式,标准的差异,我国的大型制冷机组大多是从美国进口的离心机和螺杆机 其依据的标准是美国制冷学会的ARI标准 气候条件的差异 效率差异,
5、美国：（亚特兰大市）,中国：空气干湿球温度高,冷却水进水温度29.430 水侧污垢系数0.044,冷却水进水温度32 水侧污垢系数0.086,机组冷凝温度高，压头升高 效率下降；COP下降10%15%,管理者关注长期效益： 制冷机组的季节能效比SEER；热泵的采暖季节能效比HSPF,是否用到辅助加热，取决于室外温度是否低于平衡温度，平衡温度又取决于围护结构的保温状况,制冷机组的季节能效比SEER 热泵的采暖季节能效比HSPF,我国的标准,房间空调器能效限定值及能源效率等级单元式空调机能效限定值及能源效率等级冷水机组能效限定值限定值及能源效率等级,空调冷水机组的综合部分负荷值-IPLV,工程背景
6、 描述制冷机组有多个参数：COP(EER)、IPLV、SEER等， 满负荷只占1%5%，因此IPLV更能反映单台机组的能效 也成为评价建筑节能的重要指标 使用广泛：美国、欧盟（emPE） 定义：将整个负荷按照100%、75%、50%、25%负荷率出现的频率加权平均，计算各频率占总运行时间的比例（A、B、C、D）,综合部分负荷值的计算公式,1992年标准 1998年标准 计算条件,部分负荷计算的其他条件 工况条件：水的进出口水温，空气的进出口温度 在此基础上规定了制冷机组的最小COP值和IPLV值 管理者可以方便的估算建筑物的能耗费用,美国建筑节能标准(ASHRAE Standard 90.1-
7、1999)中对制冷机组的能耗要求,适合中国气象条件的综合部分负荷系数IPLV,与美国相比我国冬季各地气温偏低810 夏季各地平均温度高1.32.5 南方湿度大，冷冻水进出口7/12 （美国 6.7/12.3 ）；冷却水进出口30/35 （美国 29.4/34.54 ）； 中国可采用4个建筑气候分区的19个城市的气象资料，用建筑模拟软件计算（以政府办公楼为典型建筑），分别统计平均得到IPLV,中国统一的IPLV 计算公式,以四个气候区建成的总建筑面积为权重系数，对四个区加权平均，我国的公共建筑节能设计标准给出了符合中国气象条件的计算公式：式中，A、B、C、D分别为100%、75%、50%、25%
8、负荷时冷机的性能系数，(W/W)，对应的冷却水进水温度分别为30、26、23、19。,水泵,水泵的有效功率比，定义为水泵的实际有效功率与额定有效功率的比值；电机功率比，定义为电机的实际输入功率与额定输入功率的比值；水泵的总效率，定义为水泵的有效功率与电机输入功率的比值；水泵的总效率比，定义为水泵的实际总效率与额定总效率的比值。 水泵有效功率的计算公式为：Ne=gQH，式中，Ne为水泵的有效功率，W；为水的密度，kg/m3； g为重力加速度，m/s2；Q为水泵流量，m3/h；H为水泵扬程，m。 水泵总效率计算公式为：式中，N 为水泵电机的输入功率，W；U为电机输入线电压，V； I为电机输入线电流
9、，A；cos为功率因数。,冷却塔,冷却塔效率，式中，Tgc ，Thc为冷却塔供回水温度，； Tw为室外空气湿球温度，。 可用冷却塔能效比即冷却塔冷却量与风机消耗功率的比值来评价冷却塔性能，式中为水的密度，kg/ m3；c为水的比热，kJ/kg； Q为冷却水的流量，m3/h；W为风机消耗功率，W； Tgc 、Thc为冷却塔供回水温度，。,空调机组,风机的评价指标与水泵类似，包括风机全压、风机有效功率比、电机功率比、风机的总效率、风机的总效率比。 换热器换热效率，式中，Qa和Qw分别为风侧得到的冷量和水侧放出的冷量，kW； hai，hao为空气进出口焓值，kJ/kg； twi、two为冷水进出口温
10、度，；a，w为空气和水的密度，kg/m3； Va为风量，m3/h ；Vw为水流量，m3/h。湿量利用率：式中，为湿量利用率；Da为空气得到的湿量，g/h；Dw为加湿器提供的湿量，g/h； dai、dao为空气加湿前后的含湿量，g/kg。,水管路,采用水管路输送能效比和不平衡率来评价水管路能效。输送能效比表示为：式中，N为电机输入功率，W；Q为水管路书输送的冷量，W； T 为水管路供回水温差，。 并联支路之间的不平衡率表示为：式中，w为并联管路的不平衡率；Q1为第一并联支路的实际流量，m3/h； Q2为第二并联支路的实际流量，m3/h。 同一管路实际与设计工况的不平衡率w表示为：式中，w为同一管
11、路不平衡率；Q为管路的设计流量，m3/h。,风管路,单位风量耗功率表示为：式中，N 为风机电机输入功率，W；Va 为风机风量，m3/h。 风管路不平衡率包括： 并联管路之间的不平衡率a、 同一管路实际与设计工况的不平衡率a、 末端风口实际风量与设计风量的不平衡率a。 a、a计算方法同水管路，将水流量换为风量即可。风口不平衡率a为风口实际风量与设计风量的比值。,空调系统能耗评价,运行耗电指标（Electric Energy Consumption Operation Index，EECOI）和运行耗气指标 (Gas Consumption Operation Index，GECOI) ：EECO
12、I=Q/A， 式中，Q为空调系统总电耗，kW；A为建筑面积，m2； GECOI=Q/A， 式中，Q为采用溴化锂制冷的空调系统耗气量，m3。空调系统能效指标，分为空调系统设计能效比和系统运行能效比。 空调系统设计能效比可表示为：d=Qd/Wd， 式中，Qd为系统的额定供冷量，kW；Wd为达到设计供冷量所需要消耗的各个设备的功率，kW，可根据设备铭牌参数得到； 系统运行能效比可表示为：p=Qp/Wp， 式中，Qp为系统运行时冷机的实际供冷量，kW；Wp为系统中各设备的实际功耗之和，kW。,整个建筑的能耗评价,总量指标，用建筑全年总能耗来评价。其中总能耗包括空调、采暖、照明系统的总耗电量、总耗煤量和
13、总耗气量之和（耗煤和耗气量乘以其热值转化为能量值）。其中， Qi为各种能量消耗，包括电耗和矿物燃料消耗。 相对指标，采用单位建筑面积总能耗（Energy Consumption Unit Area, ECUA）作为对整个建筑系统的能耗进行评价的指标。 ECUA=Qsh/A 式中， Qsh为建筑实际运行能耗，kW； A为建筑物总面积，m2。,日本现有的能耗指标,日本政府为执行能耗政策，制定了许多具体可行的监督措施和必须执行的节能标准，并有明确的节能目标； 其节能标准是将公共建筑和住宅建筑分开制定的, 公共建筑还按其使用功能不同而划分为宾馆、医院、百货商场、办公建筑、学校等5 个类型,并分别给出了
14、相应的节能标准。 其中两个很重要的建筑节能判断标准值得介绍, 反映建筑围护结构热工性能的判断标准全年热负荷系数PAL 反映建筑物内设备系统的耗能特性的判断标准设备系统能量消费系数CEC。 这两个判断标准,从对建筑本身的热工性能和建筑设备系统的能源利用效率两个方面,对所建建筑的耗能标准从规划设计阶段就开始进行定量控制。,全年热负荷系数PAL,定义 它是perimeter annual load for air-conditioning 的缩略,其定义式为:室内周边区：除地下层外，各层距外墙中心轴线5 m 水平距离内的室内部分，从屋檐以下各层的室内空间及室外相连接的地面层以上部分的空间。 建筑物周
15、边区全年冷热负荷：在1 年中，各个房间在按用途不同预先设定的使用时间内，由于室内外温差(供暖时室内温度20 或22 、供冷时室内温度26 ) 通过外墙及外窗而产生的对流热、辐射热、室内周边地区的内部发热及新风等引起的冷暖负荷的总和(MJ /a) ，与空调设备的实际运行时刻表没有关系。,新风量计算： 酒店旅馆客房：V=3.9AP； 医院病房：V=4.0AP；医院非病房房间：V=6.0AP 学校教室：V=10AP 旅馆非客房房间、商店店铺：V=20AP/N 根据日本节能法的规定,凡是建筑面积大于2000 m2 的公共建筑(办公楼、商店、宾馆、医院、学校、餐馆) 的建设方,在向当地政府主管部门报建时
16、必须提交记载有该建筑物的节能判断指标( PAL , CEC) 计算值的设计文本。 对于不同功能的公共建筑,提出了不同的PAL 节能判断基准值MJ / (m2a),由于规模和层数越小的建筑物,建筑物的外围表面与周边区的楼板面积的比值就会越大, PAL 值也必然会大,为此考虑了一个规模修正系数f ,规模修正系数f 的值与平均层楼板面积和层数有关：平均层楼板面积等于除地下层以外的地上各层楼层面积的总和与除地下层以外的地上层的层数之比。所设计建筑物的PAL ( PAL节能判断基准值) f,全年热负荷系数PAL 的计算,日本空调卫生工学会于1972 年开发了动态空调负荷计算软件HASP/ACLD/ 71
17、01 ( HASP/ ACLD 是Heating , Air-Conditioning and Sanitary Engineering Program/Air-ConditioningLoad 的缩略) ,后经多次改版, 现在PAL 值用HASP/ ACLD/7101 ,8001 ,8502 ,扩张度日( EDD) 法进行计算。,建筑物周边区全年冷热负荷包括： 由于室内外温差通过外墙及外窗而产生的对流热、 通过外墙及外窗而产生的辐射热、 室内周边区的内部发热及新风等负荷。 在计算空调冷负荷时,室内温度按26 考虑； 计算供暖热负荷时,室内温度按22 考虑，但百货商场及学校按20 考虑。,在利
18、用扩张度日( EDD) 法计算年负荷Q 时,分别按期间供暖负荷QH 和期间制冷负荷QC 来考虑,即年热负荷为：Q = QH + QC 期间供暖负荷为：QH = 24 kH KT EHD 期间制冷负荷为：QC = 24 kC KT ECD 式中的kH , kC 为地域修正系数 由于在计算PAL 值时空调系统的运行时间是预先统一设定的,没有考虑日本各地区由于气象条件的不同空调系统的运行时间也会不同的因素, 故在此根据其用途按计算建筑物所在地区的不同进行修正,EHD 和ECD 分别代表扩张供暖度日( d)和扩张制冷度日( d) ,它们的定义式分别为： EHD (ref , j) = ref -o -
19、 Is ( j) + 0. 045Il ( j) ECD(ref , j) = o -ref +Is (j) -0. 045Il (j) 其中ref 为参照温度,ref = d ；d 为设计室温； =GAp/KT, G 为内部发热密度, kW/ m2 , Ap 为楼板面积,m2 ；KT = K*+ 0. 3 V Ap ；K* 为外墙的总传热系数, kW/ (m2 ) ； 0. 3 为空气的体积比热容, kW/ (m3 ) ； V 为单位面积室外新风量,m3/ (m2 h)； =T/KT,T 为总日射率； =K*/KT；o 为室外温度, ；Is ( j)为外墙某方位j 的日射量, kW/ m2
20、； Il ( j) 为外墙某方位j 的(长波) 有效辐射量, kW/ m2 。,具体计算PAL 值应注意,与办公建筑和商业建筑不同：宾馆需将客房部和非客房部、医院需将住院部和非住院部、学校需将教室部和非教室部等分开后,分别进行计算。这是由于需考虑到空调高发热房间、低发热房间及非空调房间的热负荷和系统运行时间等的影响。 计算对象一定是距外墙中心线5 m 以内的室内部分及最上层与室外接触的部分，原则上非空调房间的塔屋不计算。 周边区的划分，通常是按5 个区即东、南、西、北、水平(屋面) 划分,并对各区的楼板面积分别计算。 由于受相邻建筑的影响，对于未被太阳照射的墙面应采用没有考虑日射及长波有效辐射
21、的度日值计算。,具体计算PAL 值应注意,非空调房间视其用途的不同可采用不同的方法处理。例如,可视为中间夹层(如竖井等) ；也可从计算空间中除去。这时相邻的墙体按未被太阳照射的墙面(如顶层塔屋等)处理;还可将外墙的传热系数及总日射率减半处理( 如仓库、空调机房等) 。 不同用途的建筑物,根据它的使用特点设定相应的内部发热量,包括在室人数、照明亮度、内部发热设备的发热量及工作时间等的设定。 根据建筑物用途的不同,确定相应用途的空调房间和非空调房间各室内周边区空间的参照温度ref 。 在计算地区、参照温度ref 和(供暖期H、供冷期C) 及室内周边区空间的方位这4 个参数确定后,相应的扩张供暖度日
22、EHD 值和扩张制冷度日ECD 值也就可以确定了。,全年热负荷系数PAL 实际上是通过计算建筑物室内周边区空间的全年冷热负荷值, 来评价外墙、外窗的隔热及保温性能。 此项系数的提出,主要是为了通过控制建筑围护结构的热工性能达到控制通过建筑物外墙、外窗的热损失的目的。,设备系统能量消费系数CEC,空调设备系统能量消费系数CECAC的定义全年热负荷系数PAL是评价建筑物围护结构的保温性能的节能指标,设备系统能量消费系数CEC(coeffcient of energy consumption) 则是通过计算在全年假想负荷前提下设备系统的全年能源消费量,来直接评价建筑物内的设备系统的能量转换率的节能指
23、标。 可以评价所设计的设备系统的能源利用效率是否高、设备系统的运行管理模式是否节能。,设备系统能量消费系数根据设备用途的不同又细分为空调设备系统(AC) 、通风换气设备系统(V) 、照明设备系统(L) 、卫生热水设备系统(HW) 和电梯输送设备系统(CV) 等的能量消费系数。 对建筑面积大于2000 m2 的公共建筑(办公楼、商店、宾馆、医院、学校、餐馆等) ,根据建筑功能的不同, 节能法均给出了相应的节能判断标准值。同样,建设方在向当地政府主管部门报建时,也必须提供这些系数的计算值,以此作为判断所设计系统是否节能的依据之一。,空调设备系统能量消费系数CECAC ,该系数是根据在所计算的全年假
24、想空调负荷前提下空调设备系统(包括冷热源设备、水泵和风机动力输送设备、末端空调设备)的全年能源消费量,来评价建筑物内空调设备系统的能量利用效率的节能指标。它的定义式是:,之所以称为“假想”空调负荷，是由于以下两个原因： 1）计算有排风热回收（全热交换器）的空调系统的假想空调负荷时，其新风负荷仍按照无排风热回收（全热交换器）的空调系统进行计算，忽略实际新风负荷的减少。 2）计算采用CO2浓度控制新风量（变新风量）的空调系统的假想空调负荷时，新风量仍按定新风量计算，忽略其实际新风量的减少。 CEC定义中的空调系统全年总能耗量应包括所有设备（冷热源、冷却塔、风机、水泵等）的年耗能量。空调设备消耗的能
25、量有电能、蒸汽、煤气、轻油、重油等，计算CEC时必须把空调系统全年耗能量换算为一次能。见表,即使是对于同样的建筑、同样的年假想空调负荷,由于采用了不同的空调方式,选用了不同种类、不同型号、不同能耗效率的空调设备,采取了不同的节能控制运行模式,系统全年消耗的空调能量完全有可能不一样。 CECAC值越小,所设计的空调设备系统的能量利用效率就越高。,对于不同功能的建筑,同样其节能判断标准也是不一样的，CECAC基准值：由于受CECAC判断标准值的限制,设备工程师在考虑系统方案时,必须充分考虑设计对象的建筑特点、功能要求,采用与之相适应的空调方案;同时在设备选型时,必须采用高效、节能的产品,以保证系统
26、在投入使用后,不但能为用户创造一个舒适的工作环境,同时也使空调能耗控制在合理的范围内。,空调设备系统能量消费系数CECAC的计算,日本空调卫生工学会编制的计算机数值模拟软件BECS/ CEC/ AC (它是将用于大型计算机的ASP/ACLD/ 8501 和HASP/ ACSS/ 8502 的计算软件改编成可用于个人计算机的计算软件) 进行模拟计算的。 HASP/ ACLD/ 8501 是以不断反复迭代计算一直到空调设备的能力与热负荷、室内温湿度等平衡为原则; BECS/ CEC/ AC 则是以能用个人计算机为前提,然后从计算时间开始,以热量平衡为中心求解。 该软件用过负荷的方式,把不能处理的负
27、荷作为未处理负荷对待。空调机的过负荷作为返回到室内的未处理房间热负荷，从分母的假想空调负荷中减去，以此作为修正；而热源设备的未处理负荷则是换算成一次能源消费量，加入到分子中进行修正。,BECS/ CEC/ AC 计算软件按功能的不同分为3 大模块： 输入模块IOU (input output utility) ：是将建筑物的建筑特征作为输入参数输入,它有3 个功能,即画面输入功能、错误检查功能及输入数据变化功能; 热负荷计算模块STL (space thermal load) ：以HASP/ACLD/ 8501 为基础进行年负荷计算；与HASP/ ACLD/ 8501 不同的是考虑了间歇式运行
28、工况下的空调负荷： 可以不限定设备的装机容量; 负荷计算时虽是将显热和潜热分开计算,但输出数据则是全热量; 按房间的用途不同、季节不同,给出了室内温度的基准固定数据; 节能运行数值模拟模块SER ( spaceenergy requirement) ：将相应的空调系统的动力设备按顺序输入,根据给出的各设备的技术参数(热量、风量、水量、电量等) 、运行时间、是否有节能控制措施等进行模拟运行计算。,在计算过程中,还考虑了各种节能方式的采用。比方说,VAV 方式、室外新风量的有效控制方式、热源设备的台数控制方式等等。例如单是在室外新风量的有效控制方式中,就提供了4 种模式供选择:最小新风量; 停止室外新风; 最佳室外新风量; 全热交换器。,公共建筑能耗指标ECIPB（Energy Consumption Index of Public Buildings）,公式： ECIPB值（介于0-10之间）其中：ECIPB公共建筑能耗指标； 各影响因素的权重； M各影响因素的评分分数。 具有一定参考意义的分类指标： ECIPB3.1时，建筑能耗极为浪费，应考虑采取一些节能改造措施； 3.1ECIPB5.4，建筑能耗存在一定的浪费，节能性存在一些问题； 5.4ECIPB6.1，建筑节能性比较好； ECIPB6.1，建筑节能状况很好。,-,
