【第十三屆峰會廣州站演講】趙哲身教授《公共建筑多樣性和能量管理應(yīng)對策略》

　　素有“中國智能建筑行業(yè)第一會”之稱的中國國際建筑智能化峰會再度抵達(dá)廣州。2012年12月13日，在廣州中國大酒店揭開第三站的本屆峰會，以“從智能建筑到智慧城市”為主題，探討中國智能建筑發(fā)展的新形勢、新契機(jī)。

　　住建部建筑智能化技術(shù)專家委員會主任委員張文才出席峰會并致辭。程大章、趙哲身、陳龍、張公忠等業(yè)內(nèi)知名專家分別在會上作報告或發(fā)言;羅森伯格、德特威勒、合廣測控、聚暉、麥弛、羅格朗、邦奇等知名廠商先后演講。

上海大學(xué)自動化系教授   趙哲身

        以下是趙哲身教授的演講實錄：

    　趙哲身：各位廣州智能建筑的同仁上午好!今天交流的題目，是公共建筑的多樣性特點及其能量管理應(yīng)對的策略，這個策略的提出希望能夠?qū)Ω鱾€課題公共建筑的智能能量管理做一個指導(dǎo)。

　　現(xiàn)在是城市建筑的高峰，建筑的運(yùn)行量已經(jīng)占到我國全社會總能耗的30%。每年還要建將近20億平方米的建筑，因此建筑用能對我們社會的能源機(jī)構(gòu)是一個很大的挑戰(zhàn)，其中在建筑里，有住宅、有公建，大型公共建筑大概5億平方米，只占建筑總面積的4%，但是它的運(yùn)行能耗占整個建筑的25%，毫無疑問，我們要以公共建筑為重點。

　　國家在十一五和十二五都建立了一系列科技支撐的計劃，這個就不展開了。我剛才講了建筑的運(yùn)行能耗只是建筑能耗的一部分，建筑能耗廣義的包括運(yùn)行能耗和建材生產(chǎn)的能耗，和建筑施工過程的能耗，我們現(xiàn)在僅僅關(guān)注建筑的運(yùn)行能耗。

　　第二部分我講一下不同的建筑、能源種類和公共建筑用能的多樣性。大家知道在2008年我們國家出臺了一系列的建筑用能，一共有五項，對能源種類進(jìn)行分類，分別是電、煤氣、液化氣、柴油、水。隨著綠色建筑的發(fā)展，可再生能源也進(jìn)入建筑領(lǐng)域，對于公共建筑的社會系統(tǒng)來說，公共建筑的能耗主要有采暖空調(diào)、照明、電梯等公共設(shè)備，還有如數(shù)據(jù)中心，這些分項來構(gòu)成，我們看一下用能的比例是這樣的(PPT圖)。

　　下面我講一下公共建筑能耗的基本特征，這里面有很多非常有意義的提法是比較新的，首先公共建筑有地域的差異性，這張圖是我們國家對于建筑的氣侯區(qū)域劃分，我們國家的氣侯主要分嚴(yán)寒地區(qū)A、嚴(yán)寒地區(qū)B、寒冷地區(qū)，和夏熱冬暖地區(qū)等，嚴(yán)寒地區(qū)冬夏溫差50度，全年五個月要采暖，我們采集了一些樣本，通過這些樣本分析我們得到一些非常有意義的結(jié)論。這個是不同氣候帶、不同公共建筑單位的能耗，大家可以看到同樣是商場，同樣是商場類型的建筑，北到哈爾濱，南到珠海，夏季制冷的能耗和冬季供熱的能耗相差很大，在嚴(yán)寒地區(qū)夏季供冷的能耗占30%，全年總的能耗84.35%，而夏季的制冷能耗12.6%，這個是不同氣候帶、不同類型的公共建筑單位空調(diào)面積的能耗。這個都是真實的數(shù)據(jù)。

　　我們發(fā)現(xiàn)既然在嚴(yán)寒地區(qū)有這樣的特征，所以我們?nèi)绻黾寄芨脑煲埠茫瑢τ谛滦偷慕ㄖ悄芤埠茫覀円攸c放在冬季，降低供熱的能耗，這樣我們就理解了為什么在2008年國家首先出臺的是北方地區(qū)的供熱計量，大家知道以前是不計量的，這樣不利于末端用戶節(jié)能的積極性。這個就是我們國家規(guī)定的建筑氣侯分區(qū)，嚴(yán)寒地區(qū)像哈爾濱，寒冷地區(qū)像北京、大連，夏熱冬冷地區(qū)，像南京、重慶等等。我們國家的太陽輻射也是不一樣的，我們現(xiàn)在不是提倡用太陽能接熱器，但并不是每個地區(qū)都適合，我們要在太陽照比較強(qiáng)的地區(qū)用比較好。

　　剛才我們介紹的是國內(nèi)的情況，我們看一下美國是怎么做的呢?像美國的加利福尼亞洲，他的氣侯分區(qū)就有十六個，是怎么分的呢?干球溫度、濕球溫度等等，這是十六個區(qū)劃分的條件，包括緯度、經(jīng)度，那么我們可以得出怎樣的結(jié)論呢?就是我們國家的氣侯分區(qū)，我個人的看法是比較粗糙的，小小的加利福尼亞州就有十六個分區(qū)，不同的氣侯分區(qū)，公共建筑的設(shè)計要求是不一樣的，如果我們國內(nèi)把氣侯分區(qū)做的更細(xì)的話，我們在設(shè)計階段就能更好的節(jié)能。

　　第二項講一下特異性，就是氣侯的特異性。不同類型的公共建筑，它的用能具有差異性。這個公式是原來暖通公司的改良，原本是暖通公式，而后的改良是我提出來的，就是把這個建筑符合Q的方向，做了一個根據(jù)不同的公共建筑的特點，做一個細(xì)分和拓展。我們看一下第一項是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改良，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改良，對于能耗來說都是一個大的變量。第二項是照明和插座能耗，他的變量是什么呢?一個是固定的人員，比如辦公樓，他的配置的人員是固定的，那么我們平時在辦公樓里面的人數(shù)也是相對固定的，比如說他有一定的外勤，但是也有一定的外來訪問者，這個是相對固定的。大家知道對于辦公樓來說，我有多少人就開多少臺、開多少臺辦公設(shè)備，我們也可以發(fā)現(xiàn)這個能耗，不僅僅是跟辦公樓的雇員相關(guān)，而且和公司的高級程度有關(guān)，因為世界五百強(qiáng)和本土的小公司是不一樣的，所以這個是這項的變量。

　　第三項是人，這個人主要是人流量，毫無疑問，對于辦公樓不起太大的作用，但是對于交通建筑，比如說浦東機(jī)場，機(jī)場工作人員的人數(shù)和乘客的人數(shù)相比微乎其微，商場也是一樣，包括博物館。因此這項我們要重視這種瞬時人流量帶來的負(fù)荷。像我們一般情況下，就相當(dāng)于一百多瓦的電燈泡。毫無疑問，當(dāng)有幾萬個人在進(jìn)入機(jī)場的候機(jī)樓的時候，就會帶來很大的空調(diào)的負(fù)荷。

　　第四項是空調(diào)設(shè)備本身要產(chǎn)生熱量，它的變量是什么呢?是人的行為，大家知道在我們國家有一個很奇怪的現(xiàn)象，辦公樓、醫(yī)院都喜歡開窗，如果全開的話，60%的空調(diào)冷量就喪失了。第五項是電梯能耗，第六項是其他沒有提到的能耗，第七項是通排風(fēng)的能耗。剛才是計算了不同類型的公共建筑，他是有特異性的。我們對不同類型的公共建筑，我們要有不同的思路。

　　我舉個例子，在做技能改造的時候，賓館和醫(yī)院是最容易進(jìn)行的，因為這兩家的能耗費(fèi)用都是自己承擔(dān)，辦公樓是最難搞的，因為辦公樓的能耗最后都分?jǐn)偟侥┒擞脩羯砩希晕飿I(yè)管理公司對此才不關(guān)心。你搞技能改造，工程部配合程度比較差。而賓館和醫(yī)院，對賓館的智能改造要提出一個思路，就是客房服務(wù)系統(tǒng)和酒店服務(wù)系統(tǒng)連接，入住的時候，為客房進(jìn)行預(yù)冷或者預(yù)熱，你入住以后通過客房服務(wù)系統(tǒng)，我們可以知道人是否在房間里面，人在房間里面是一種模式、沒有人在里面是一種模式、空房沒有人住的是一種模式。對于長住的是另外一種模式。

　　對于醫(yī)院的更加復(fù)雜，我舉個例子，像門診樓，可以把醫(yī)院的系統(tǒng)和能量管理連接起來，他掛號了就知道這個人在門診樓里面，他拿了藥就減去，但是實際情況遠(yuǎn)比這個復(fù)雜，我可能有陪護(hù)，像老先生來看病，小孩肯定陪著來，然后這個時間做CT，這樣就離開門診，去科技樓，這些都要針對醫(yī)院的建筑進(jìn)行基礎(chǔ)的研究，這樣才能按須供暖。剛才針對這個公式，對于不同類型的公共建筑有不同的節(jié)能思路，毫無疑問，我有多少人、流動的人口有多少、電梯的能耗就有相應(yīng)的增加。所以我在國內(nèi)調(diào)查了25個能量管理平臺，其中五個它的第一個版本都是跟我合作的，其中25個里面有8個是我們國外的能量管理平臺，應(yīng)該說它的基本情況我掌握的都比較細(xì)。那么相比我們國內(nèi)的能量管理平臺，國外的對公共建筑的不同類型指向性比較強(qiáng)。我舉個例子，像三五這些都好，他們在分析能量的時候，往往有兩個縱坐標(biāo)，第一個可能是空調(diào)的能耗，第二個縱坐標(biāo)是室外的溫度，而我們國家的平臺里面以前是都沒有的，可能我講了以后有。這就說明了他們的分析是真正用來分析，他們把影響這個建筑節(jié)能主要變量，在數(shù)據(jù)上都顯示了出來。

　　所以，今后我們做節(jié)能、做能量管理，就是要按需供應(yīng)，現(xiàn)在提出對商場、醫(yī)院、博物館、科技樓、交通建設(shè)，我們要進(jìn)行人流量的監(jiān)測，或者是剛才說的跟系統(tǒng)結(jié)合起來進(jìn)行研究、跟酒店系統(tǒng)結(jié)合起來進(jìn)行研究。不幸的是我們現(xiàn)在人流量分析，大部分的產(chǎn)品誤差比較大，有15%-20%，顯然可用度、可靠性比較差，但是我也找到了兩家產(chǎn)品，他的誤差大概是3%-5%。我認(rèn)為3%-5%的人流量的分析是可用的。

　　公共建筑里面還有一個是學(xué)校，學(xué)校有它的特點，學(xué)校的學(xué)生樓、教學(xué)樓很少有空調(diào)，而辦公樓、實驗室有空調(diào)，因此對學(xué)校來說，節(jié)約能源可能主要的不是空調(diào)的能耗，而是熱水、澡堂，包括水的節(jié)約。我們看看醫(yī)院、辦公樓、酒店、教學(xué)樓，這個數(shù)據(jù)有力的支撐了不同類型的公共建筑，他的用能是不一樣的觀點。

　　第三個特點，同種類型的公共建筑是不是沒有差異性?不是的，我們還是看這個公式，維護(hù)這個的節(jié)能，大家知道我們上海機(jī)關(guān)辦公樓是政府的，建科院統(tǒng)計測量75棟里面的辦公建筑有大理石、有玻璃外墻，即使是玻璃外墻的也不一樣。大家看針對這種情況，他的第一項Q怎么會一樣呢，它的差別太大了。那么怎么辦?我們現(xiàn)在上海最近出臺了六個公共建筑用能指南，其中有政府機(jī)關(guān)辦公樓的用能指南，他給出了一個用能的基準(zhǔn)，每年每平方建筑面積用能一百千瓦小時是合理的，你超過1/4強(qiáng)制性的要改，低于1/4就認(rèn)為你是優(yōu)秀的節(jié)能建筑。原來評審的時候我提了兩種意見，第一這個用能基準(zhǔn)是不準(zhǔn)的，你政府的樣本只有75個，同類公共建筑用能的差異性很大的，辦公樓有500強(qiáng)、有本土20人的小公司，20人的小公司不到28度是不能開空調(diào)的，涉外的企業(yè)用能比較豪華一點，這個特殊性告訴我們什么?我們必須要有足夠的樣本，從統(tǒng)計學(xué)的觀點我們的數(shù)據(jù)才能可靠。因此你75的樣本或者一兩百的樣本都不可取，但是第二個我認(rèn)為建立這樣的基準(zhǔn)也是對的，因為有比沒有的好，我之前訪問英國的時候，英國就已經(jīng)提了四類公共建筑用能的標(biāo)準(zhǔn)，他們在大量樣板上實現(xiàn)的，所以剛才兩個觀點，第一個樣本要足夠大，否則也是不準(zhǔn)的，第二個有比沒有的好。

　　上海到2014年，全上海才有1400棟不同類型的公共建筑進(jìn)入到能耗監(jiān)測平臺，還不是能量管理平臺，這是兩個概念。為了支撐我的觀點，這又是兩個樣本，同樣是蘇州地區(qū)的兩棟玻璃外墻的辦公樓，左是面沒有玻璃，右面有玻璃，你說相差多不多、相差80%，這個我們的具體真實樣本有力的支撐了我剛才的觀點。我們搞能量管理沒有那么簡單，所以這個同類建筑公共建筑差異性告訴我們，用能基準(zhǔn)只有通過對大量的樣本進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)計才能確定。我們現(xiàn)在上海六個文件，包括三甲醫(yī)院的用能基準(zhǔn)，樣本都不夠多，而且統(tǒng)計的方法很簡單，在美國又用回歸的方法等等。

　　第三我想講一下在公共建筑能耗統(tǒng)計中存在的問題，上海我參加了很多發(fā)改委項目，我發(fā)現(xiàn)有一些問題讓我大吃一驚。大家知道我們國家建筑用能跟歐美不一樣，我們數(shù)據(jù)統(tǒng)一性的問題，比如說湖南的電力指標(biāo)系數(shù)是0.1229，上海的是0.404，下半年提到0.3，這樣你能感覺節(jié)能嗎，實際上沒有，這是數(shù)據(jù)上面不嚴(yán)謹(jǐn)導(dǎo)致對節(jié)能的誤導(dǎo)。所以現(xiàn)在我們在做能量管理平臺的時候，都是按照發(fā)改委的規(guī)定，發(fā)改委宣布今年怎樣我們就進(jìn)行怎樣。天然氣、城市煤氣這些都是不一樣的。

　　第二我發(fā)現(xiàn)一個很大的誤區(qū)，由2008年清華主導(dǎo)的五項確實不錯，但是存在一些缺點，就是評估單位住房的時候，都是單位建筑面積。我怎么發(fā)現(xiàn)這個問題?我統(tǒng)計了全國的幾十個樣本，現(xiàn)在抽九個給大家看一下，第三列是空調(diào)面積，第二列是總的建筑面積，第四列是空調(diào)面積比上建筑面積，最低的是44.8，最高的是91.3，這意味著停車場越多越節(jié)能，設(shè)備層越多越節(jié)能，大家說這個合理嗎?毫無疑問是不合理的。清華大學(xué)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個問題，現(xiàn)在浙江省編制的能耗監(jiān)測里面，規(guī)定把建筑面積減去停車場的面積，他還沒有到我這個程度，我認(rèn)為空調(diào)面積是合理的。如果我們對于資料的檔案工作做的比較好的話，這個設(shè)計的時候毫無疑問暖通是有空調(diào)面積的，所以實際上我們也可以輕而易舉的獲得空調(diào)的面積，因為這些可能沒有設(shè)備層，但是可能有供配電的，這個設(shè)備還是有的。那么中央空調(diào)就有冷凍泵、冷水機(jī)組的設(shè)備，這些面積我們也是應(yīng)該減去的。

　　我為什么提出現(xiàn)在這樣的觀點，除了具體的樣本以外，2005年到英國，我拿到英國能耗導(dǎo)則，一個是空調(diào)的面積，一個是建筑面積。我在搞節(jié)能的時候發(fā)現(xiàn)體育場又不一樣，因為體育場館在訓(xùn)練的時候經(jīng)常是不開空調(diào)的，大家知道空調(diào)的運(yùn)營費(fèi)用很大，而他比賽的時間在一年中可能比例也不是十分大，所以體育場館我們單純的用單位建筑面積的用能是不合理的，我認(rèn)為還要有一個單位時間的比賽用能可能更合理。

　　最后，通過剛才的演講，得到五點結(jié)論：第一氣候帶的劃分。第二同類型公共建筑的能耗基準(zhǔn)只有通過并有足夠樣本基礎(chǔ)上的科學(xué)統(tǒng)計，才能獲取。第三公共建筑能耗監(jiān)測和統(tǒng)計應(yīng)當(dāng)同時以空調(diào)面積為主體。第四不同類型公共建筑的節(jié)能應(yīng)當(dāng)在負(fù)荷公式的變量指導(dǎo)下面進(jìn)行，不同公共建筑的節(jié)能思路是不一樣的。第五空調(diào)節(jié)能以中央系統(tǒng)為主，必須跟能量系統(tǒng)相結(jié)合。

　　謝謝大家!