我國建筑能源管理控制的現狀調研及相應對策研究

陳溢進

上海投資咨詢公司

1 加強中國建筑能源管理控制的背景

1.1 中國建筑能耗現狀

中國大陸建筑能耗相關模型提供的有關數據表明，1996年全國總的建筑能耗約為2.59億t標準煤，2008年約為6.55億t標準煤，同比增加了1.5倍。期間，2007年建筑能耗約為6.07億t標準煤，占當年社會能耗總量的23%，其中，年電力消費量約為7150億kWh，占當年社會總能源消費量的22%[1]。

近年來，隨著城市化進程的推進以及經濟的飛速發展，我國的建筑總能耗增長速度日益加快。統計數據表明，建筑、交通、工業三大用能領域之一的部分地區建筑建造和使用的能耗占全社會總能耗的比例已高達30%。隨著建筑能耗的急劇增長，建筑節能工作的開展顯得尤為必要。

1.2 公共建筑能耗的特點

調查和統計分析結果顯示，截止2008年，我國公共建筑總建筑面積約為78億m2，總電力消費量3 800億kWh，總耗標煤1.41億t，平均單位面積耗電量48.6kWh/(m2·a)，單位面積能耗18.1Kgce/m2（上述數據不含北方城鎮集中采暖能耗部分）[1]。

公共建筑分為大型公共建筑和一般公共建筑兩類，一般公共建筑指單體建筑面積在2萬m2以下的建筑或者指單體建筑面積雖然超過2萬m2，但并沒有配置中央空調的公共建筑，其余均為大型公共建筑。隨著我國經濟建設的發展，大型公共建筑的占比急劇增加。據數據分析，當大型公共建筑配置中央空調時，其單位建筑面積能耗是普通規模不配置中央空調系統的公建能耗的3～8倍。由于大型公共建筑存在單耗高、節能潛力大等特點，逐漸成為建筑節能領域的重點關注對象。

1.3 實施建筑能源管理控制的必要性

大型公共建筑節能的最終目的是降低建筑總能耗。因此，了解建筑總能耗以及分項能耗是節能的基礎工作之一，只有全面掌握實際用能數據，才能實現“以用能數據為導向的節能”。不能把公共建筑節能工作僅以“最新節能技術”的數量為判斷依據，以避免把節能工作引入歧途。因此在大型公共建筑中實施能源管理控制、對建筑的能源消耗進行計量十分重要。

大型公共建筑功能復雜、用能系統繁多，為更好地掌握各用能分項的能源消耗情況，必須對各用能分項實施分項計量工作，以便根據實際能耗情況開展相應的節能管理和節能改造工作。為此，自2007年起，建設部、財政部開始在國家機關辦公建筑和大型公共建筑中實行能耗統計、能耗審計、分項計量系統建設，2008年，國家頒布了一系列規范分項計量工作的技術導則。

2 建筑能源管理控制市場簡介

2.1 市場組成

建筑能源管控市場由很多企業單位組成，按其性質及服務的類型大致可分為4類：

1）政府部門：政府機關在建筑能源管控市場中起著導向作用，通過制定頒布相關的政策法規，支持和促進有利于實現建筑節能的技術的發展，引導市場的發展方向；同時它也是市場的服務對象，如政府機關辦公大樓的建筑能耗很大，需要采取相應的技術措施降低能耗，達到節能減排的要求。

2）硬件生產廠商：主要是生產能源管控系統中如傳感器、控制器、執行器等的廠商，現在市場上占主導地位的仍是一些外國企業，如霍尼韋爾、西門子、施耐德、江森自控等。

3）能量計量企業：現有的能量計量企業大多是著重于管控系統軟件平臺的開發，硬件裝置采用和第三方企業合作的形式，現越來越多的企業開始研發生產末端測試裝置，為用戶提供自主生產設計的整套解決方案，提升自身的競爭力。

4）設計咨詢公司：主要包括建筑設計院、節能咨詢公司等，提供建筑設計、施工、管理階段綜合的節能服務，也可對綠色建筑進行評估，提供有效的解決方案，同時對能源管控平臺的應用具有推動作用。

2.2 市場服務對象

節能減排是國家可持續發展的重要決策，為此，中央及各地方政府紛紛出臺政策法規明確節能目標及獎懲方法，相關企業單位也紛紛采取相應的能源管理控制措施以達到節能的要求。按性質不同，可將建筑能源管理控制市場的服務對象分為3類：

1）工業企業：如煤炭、天然氣、成品油、熱力等重點用能企業，主要是對使用的能源進行計量統計，能源計量器具必須達到國家標準，并定期進行校準。

2）大型公共建筑：如國家機關辦公建筑、商場、寫字樓、酒店、大專院校建筑等，國家規定要逐步建立國家機關辦公建筑和大型公共建筑的能源監測平臺，對建筑能耗進行分項計量并實時監控。

3）住宅：特別對北方集中供暖的住宅，國家采取措施對集中供熱的建筑實行供熱分戶計量，按照熱量收費制度，在建筑中安裝熱計量表和室溫調控裝置，達到既滿足用戶熱量需求又不造成能量浪費的目的。

3 產業環境分析

3.1 經濟環境

我國工業及建筑業的增長，對建筑能源管理控制系統的需求量也相應增加，同時國民經濟的增長也促進了該行業的迅速發展。

當前，中國正處于建設飛速發展的階段，大型公共建筑和住宅的增長速度很快。根據2009年全國政協調研組調研數據，目前我國城鄉建筑已近400億m2，其中99%屬于高能耗建筑，預計到2020年，我國將新建建筑面積約300億m2，建筑總能源消費量將達到10.9億t標準煤，建筑在建造和使用過程中直接消耗的能源已占全社會總能源消費量的30%左右[2]。建筑的快速發展及建筑能耗的逐年增加必然帶動與其相關產業的發展。

3.2 地域環境

大量調查研究表明，公共建筑與建筑的體量和規模有關，因除采暖外的單位面積能耗隨地域的變化不大，在南北方對公共建筑進行能源管理控制時除采暖外采取的方法是相似的。

北方城鎮采暖占全國城鎮建筑能耗的比例高達40%，同時占我國建筑總能耗的25%左右[1]。故對北方建筑進行管理控制時，應重點考慮其采暖能耗，如在建筑設計階段提高圍護結構的保溫性能、合理設計窗墻比、保證采暖系統的水力平衡等，在能源計量方面應著重于分戶熱量計量和收費系統的研發，同時要考慮對熱計量器具的大量需求。

在南方主要是夏季的供冷，重點應側重于減少建筑的冷負荷研究，如圍護結構的隔熱性能、空調供冷系統的設計及冷量的計量和收費，如中央空調計費系統，現廣州地區開始推行按冷量收費制度，分戶計量冷量，以達到節能的目的。

3.3 技術環境

為了降低建筑能耗，可再生能源及新技術在建筑中得到了廣泛應用，如太陽能光伏發電、太陽能熱水系統、水/地源熱泵系統、冰蓄冷技術、熱回收裝置等。隨著國內地源熱泵市場占空調市場比率的增加，按照世界年均增長率20%進行估算，中國的地源熱泵市場占比將會達到35%以上[3]。對北京市的地源熱泵技術進行調研以及經濟分析時發現：使用地源熱泵技術僅供暖方面便可節省能源30-50%；其運行費，63%的項目低于燃煤集中供熱的采暖價格，所有被調查項目均低于燃油、燃氣和電鍋爐供暖價格[3]；冰蓄冷技術可降低30%至50%的冷源機組裝機容量；一臺1000冷t的冷水機組的最大排熱量相當于一臺7t的熱水鍋爐供熱量，如果利用熱回收裝置將這些熱量回收，可節約電量240kW。隨著新技術的廣泛使用，在進行建筑能源管理控制時要充分考慮這些新技術的應用，提高系統的適用范圍。

隨著互聯網技術的發展，在線計量、實施監控建筑的能源使用情況已經發展成為一種趨勢，使用者只需一臺電腦、一部手機即可觀察建筑的用能情況，通過互聯網技術將幾座建筑聯系起來，實施分析建筑用能趨勢，獲得建筑節能的評判標準。

3.4 法律及政策環境

在我國，政府的政策法規影響著市場的發展方向及發展速度，市場的發展受到法律的束縛和引導。在節能減排的大方針下，國家出臺了一系列政策法規鼓勵和支持建筑節能行業的發展，具體措施如下：

1）對既有建筑的改造實施貸款補息，對超低能耗建筑實施稅收優惠政策，對可再生能源的技術實施補貼政策。

2）公共建筑應安裝能源監測系統或用電分項計量裝置。實行集中供熱的建筑還應安裝供熱系統用熱計量裝置、調控裝置和室內溫度調控裝置；

3）房地產開發企業在銷售房屋時，應向房屋購買人明示所售房屋所采用的節能措施、保溫工程保修期等信息，并在房屋買賣合同、質量保證書和使用說明書中載明，且對其真實性、準確性負責。

4）中央及地方財政安排節能專項扶持資金，支持節能技術和產品研發與推廣、重點節能工程的實施、信息服務、表彰獎勵及節能宣傳培訓等。

5）國家運用價格、財稅等政策，支持推廣合同能源管理、電力需求側管理、節能自愿協議等節能措施。

6）建立全國聯網的國家機關辦公建筑和大型公共建筑能源監測平臺，對重點建筑用能進行實時監測，建立和完善能耗統計、能源審計、能效公示等制度，培育建筑節能服務市場，建立完善國家機關辦公建筑和大型公共建筑用能監管體系。

4 建筑能源管理控制市場的運行規律

4.1 供應商

在市場中的能源管理控制供應商主要供應計量控制設備，如傳感器、控制器、執行器等設備。影響這些設備生產費用的一個因素是工人工資，工人工資上漲，這些設備的生產費用也相應增加，另一個因素是原材料價格的影響，如銅、鐵的價格。

在科學技術飛速發展的今天，科技創新對于一個企業的發展非常重要，特別是在能源管理控制市場，科技創新非常重要，所設計的產品不但節能，同時科技含量要高，如無線通信、實時在線監控等。

4.2 服務對象

市場中的主要服務對象是工業建筑、商業建筑及住宅，它們對節能服務的需求一方面受到國家政策的影響，另一方面受到經濟波動的影響。

經濟的快速增長將帶動節能服務行業的發展，有利于節能措施的實施，特別是對一些初投資較高、回收年限較短的節能技術。國家對于節能的扶持力度及強制要求對市場的發展影響很大，如國家對可再生能源及合同能源管理采取資金補貼和稅收優惠的政策有力地促進了兩個行業的發展，國家要求的能源消耗量及節能量將強制要求一些企業單位進行節能改造，運用能源管理和控制手段。

4.3 市場要求

進入建筑能源管理控制市場的難易程度取決于項目的規模、技術要求及經濟能力。對于一些企業及政府項目，因對系統的技術要求及節能的方案要求較高，故進入的門檻很高；對于用能系統控制和管理、能源審計、節能咨詢、設計、評估等行業進入的門檻也較高，要求有關企業必須具備專業的知識、熟悉國家的政策法規、掌握專業的模擬軟件等；同時國家要求節能服務行業必須取得相應的資質認證；對一些安裝行業進入的門檻則較低。

4.4 競爭

節能服務行業的高速發展必然導致市場的激烈競爭。建筑能源管理控制市場的競爭不但體現在技術的競爭，同時還有價格、服務的競爭。各個企業紛紛投入大量的資金用于產品的研發，在產品達到高質量的同時，需盡量降低產品、服務的價格，以提升自身的競爭力。對大企業而言，因為產品的質量較高，主要是要努力降低產品的價格，在同等條件下提供更優質的服務；對于小型企業而言，應著重對能源管控過程中被大企業忽視的具體問題進行研究，挖掘自己的特點、優勢。

現在許多企業都注重解決方案和服務，因為對于不同的項目解決方案和服務是不相同的，同時每個企業都有自己的思路和方法，故解決方案的優劣及服務質量的水平將成為企業水平的評判標準。

5 發展要素

面對節能服務需求量大、競爭非常激烈的市場形勢，為獲得更好的發展，有關企業可從以下幾個方面努力：

1）認真貫徹國家的政策法規，嚴格按照要求實施，能夠提供政策法規中規定的能量審計、節能監測、評估等服務；

2）與大企業進行合作，利用其成熟的產品，發展具有自己特色的產品和服務，同時提高產品和服務的性價比，提升競爭力；

3）提供系統的節能降耗解決方案和服務，提升服務質量，滿足市場需求；加強與客戶聯系，特別要與大型企業和政府建立較為牢固的長期合作關系，并在項目中提升公司形象，吸引潛在客戶；

4）順應市場發展的大趨勢，提高產品和服務的科技含量，當前的在線實時監控、物聯網、“云計算”是新的發展方向，企業在開發產品時應能使用新技術以滿足在線實時監控的需求。

6 管控重點及對策

空調系統能耗是建筑能耗的重要組成部分。對空調系統進行節能，是降低建筑能耗的有效方法。整體性的考慮空調系統的運行能耗是實現節能減排的有效途徑，對空調系統進行精確的測試和節能診斷則是非常關鍵的步驟。

通過對能源管理控制市場的調查研究，合同能源管理、在線計量、實時監控、物聯網技術等是能源管理控制市場的發展趨勢，為了實時測量分析空調系統的運行情況，開發一套實時性、系統性、準確性和具有診斷能力的能源管理控制系統具有重要的實用價值。系統可集數據自動采集、傳輸與分析診斷于一體，通過網絡或通訊技術遠程獲得空調系統實時運行數據及故障信息，利用能源管理控制系統進行分析診斷，優化空調系統用能，提升空調系統運行管理水平，全面降低空調系統用能。同時可將不同類型建筑及空調系統的運行能耗進行統計分析，為新建項目的分析提供參考。隨著現有空調系統改造項目的增加，該系統還可自動測試獲得改造前后的節能量，為合同能源管理進一步推廣提供數據支撐。

能源管理控制系統的構建大致可以分為硬件和軟件兩個部分：（1）硬件部分主要是用于數據自動采集和傳輸的末端傳感器、數據采集器及打印設備等，根據空調系統的實際配置情況合理選擇數據采集模塊，同時可與現有的BA系統進行對接，所用硬件設備既可采用與第三方廠家合作的形式，也可以自主研發生產，視系統研發者的情況而定。（2）軟件部分主要是實現對建筑空調系統基本信息的輸入及構建分析診斷模型?？筛鶕鄳膰覙藴蚀_定評價指標，將所測得的數據與評價指標相比較，分析空調系統運行是否高效節能，同時可輸出相應的報表，直觀評價空調系統運行狀況。

綜上所述，將硬件系統和軟件系統合理結合，實現空調系統運行情況的實時監控，對空調系統的整體性能能效進行分析，通過降低空調能耗以有效降低建筑能耗。

7 結語

能源管理控制有很多方式，從當前適合市場發展趨勢的角度看，有合同能源管理服務、在線計量、實時監控、物聯網技術和嘗試使用遠程調節控制等多種方式。

經分析，上述降低建筑能源消耗的管理路徑和技術路徑，建議采用集數據自動采集、傳輸與分析于一體、可實時監控和存儲運行數據、并具備良好診斷能力，范圍包括照明、空調、鍋爐、電梯、供水設備、熱水器等用能設備以及人流密度監控的能源管理控制系統。

當用能單位具備全面、可行的節能管理制度，具備上述能源管理控制系統，基本可實現除大氣溫濕度變化等客觀因素外的建筑能源消耗管理控制的目的。