【第十三届峰会广州站演讲】赵哲身教授《公共建筑多样性和能量管理应对策略》

　　素有“中国智能建筑行业第一会”之称的中国国际建筑智能化峰会再度抵达广州。2012年12月13日，在广州中国大酒店揭开第三站的本届峰会，以“从智能建筑到智慧城市”为主题，探讨中国智能建筑发展的新形势、新契机。

　　住建部建筑智能化技术专家委员会主任委员张文才出席峰会并致辞。程大章、赵哲身、陈龙、张公忠等业内知名专家分别在会上作报告或发言;罗森伯格、德特威勒、合广测控、聚晖、麦弛、罗格朗、邦奇等知名厂商先后演讲。

上海大学自动化系教授   赵哲身

        以下是赵哲身教授的演讲实录：

    　赵哲身：各位广州智能建筑的同仁上午好!今天交流的题目，是公共建筑的多样性特点及其能量管理应对的策略，这个策略的提出希望能够对各个课题公共建筑的智能能量管理做一个指导。

　　现在是城市建筑的高峰，建筑的运行量已经占到我国全社会总能耗的30%。每年还要建将近20亿平方米的建筑，因此建筑用能对我们社会的能源机构是一个很大的挑战，其中在建筑里，有住宅、有公建，大型公共建筑大概5亿平方米，只占建筑总面积的4%，但是它的运行能耗占整个建筑的25%，毫无疑问，我们要以公共建筑为重点。

　　国家在十一五和十二五都建立了一系列科技支撑的计划，这个就不展开了。我刚才讲了建筑的运行能耗只是建筑能耗的一部分，建筑能耗广义的包括运行能耗和建材生产的能耗，和建筑施工过程的能耗，我们现在仅仅关注建筑的运行能耗。

　　第二部分我讲一下不同的建筑、能源种类和公共建筑用能的多样性。大家知道在2008年我们国家出台了一系列的建筑用能，一共有五项，对能源种类进行分类，分别是电、煤气、液化气、柴油、水。随着绿色建筑的发展，可再生能源也进入建筑领域，对于公共建筑的社会系统来说，公共建筑的能耗主要有采暖空调、照明、电梯等公共设备，还有如数据中心，这些分项来构成，我们看一下用能的比例是这样的(PPT图)。

　　下面我讲一下公共建筑能耗的基本特征，这里面有很多非常有意义的提法是比较新的，首先公共建筑有地域的差异性，这张图是我们国家对于建筑的气侯区域划分，我们国家的气侯主要分严寒地区A、严寒地区B、寒冷地区，和夏热冬暖地区等，严寒地区冬夏温差50度，全年五个月要采暖，我们采集了一些样本，通过这些样本分析我们得到一些非常有意义的结论。这个是不同气候带、不同公共建筑单位的能耗，大家可以看到同样是商场，同样是商场类型的建筑，北到哈尔滨，南到珠海，夏季制冷的能耗和冬季供热的能耗相差很大，在严寒地区夏季供冷的能耗占30%，全年总的能耗84.35%，而夏季的制冷能耗12.6%，这个是不同气候带、不同类型的公共建筑单位空调面积的能耗。这个都是真实的数据。

　　我们发现既然在严寒地区有这样的特征，所以我们如果做技能改造也好，对于新型的建筑要智能也好，我们要重点放在冬季，降低供热的能耗，这样我们就理解了为什么在2008年国家首先出台的是北方地区的供热计量，大家知道以前是不计量的，这样不利于末端用户节能的积极性。这个就是我们国家规定的建筑气侯分区，严寒地区像哈尔滨，寒冷地区像北京、大连，夏热冬冷地区，像南京、重庆等等。我们国家的太阳辐射也是不一样的，我们现在不是提倡用太阳能接热器，但并不是每个地区都适合，我们要在太阳照比较强的地区用比较好。

　　刚才我们介绍的是国内的情况，我们看一下美国是怎么做的呢?像美国的加利福尼亚洲，他的气侯分区就有十六个，是怎么分的呢?干球温度、湿球温度等等，这是十六个区划分的条件，包括纬度、经度，那么我们可以得出怎样的结论呢?就是我们国家的气侯分区，我个人的看法是比较粗糙的，小小的加利福尼亚州就有十六个分区，不同的气侯分区，公共建筑的设计要求是不一样的，如果我们国内把气侯分区做的更细的话，我们在设计阶段就能更好的节能。

　　第二项讲一下特异性，就是气侯的特异性。不同类型的公共建筑，它的用能具有差异性。这个公式是原来暖通公司的改良，原本是暖通公式，而后的改良是我提出来的，就是把这个建筑符合Q的方向，做了一个根据不同的公共建筑的特点，做一个细分和拓展。我们看一下第一项是围护结构的改良，通过围护结构的改良，对于能耗来说都是一个大的变量。第二项是照明和插座能耗，他的变量是什么呢?一个是固定的人员，比如办公楼，他的配置的人员是固定的，那么我们平时在办公楼里面的人数也是相对固定的，比如说他有一定的外勤，但是也有一定的外来访问者，这个是相对固定的。大家知道对于办公楼来说，我有多少人就开多少台、开多少台办公设备，我们也可以发现这个能耗，不仅仅是跟办公楼的雇员相关，而且和公司的高级程度有关，因为世界五百强和本土的小公司是不一样的，所以这个是这项的变量。

　　第三项是人，这个人主要是人流量，毫无疑问，对于办公楼不起太大的作用，但是对于交通建筑，比如说浦东机场，机场工作人员的人数和乘客的人数相比微乎其微，商场也是一样，包括博物馆。因此这项我们要重视这种瞬时人流量带来的负荷。像我们一般情况下，就相当于一百多瓦的电灯泡。毫无疑问，当有几万个人在进入机场的候机楼的时候，就会带来很大的空调的负荷。

　　第四项是空调设备本身要产生热量，它的变量是什么呢?是人的行为，大家知道在我们国家有一个很奇怪的现象，办公楼、医院都喜欢开窗，如果全开的话，60%的空调冷量就丧失了。第五项是电梯能耗，第六项是其他没有提到的能耗，第七项是通排风的能耗。刚才是计算了不同类型的公共建筑，他是有特异性的。我们对不同类型的公共建筑，我们要有不同的思路。

　　我举个例子，在做技能改造的时候，宾馆和医院是最容易进行的，因为这两家的能耗费用都是自己承担，办公楼是最难搞的，因为办公楼的能耗最后都分摊到末端用户身上，所以物业管理公司对此才不关心。你搞技能改造，工程部配合程度比较差。而宾馆和医院，对宾馆的智能改造要提出一个思路，就是客房服务系统和酒店服务系统连接，入住的时候，为客房进行预冷或者预热，你入住以后通过客房服务系统，我们可以知道人是否在房间里面，人在房间里面是一种模式、没有人在里面是一种模式、空房没有人住的是一种模式。对于长住的是另外一种模式。

　　对于医院的更加复杂，我举个例子，像门诊楼，可以把医院的系统和能量管理连接起来，他挂号了就知道这个人在门诊楼里面，他拿了药就减去，但是实际情况远比这个复杂，我可能有陪护，像老先生来看病，小孩肯定陪着来，然后这个时间做CT，这样就离开门诊，去科技楼，这些都要针对医院的建筑进行基础的研究，这样才能按须供暖。刚才针对这个公式，对于不同类型的公共建筑有不同的节能思路，毫无疑问，我有多少人、流动的人口有多少、电梯的能耗就有相应的增加。所以我在国内调查了25个能量管理平台，其中五个它的第一个版本都是跟我合作的，其中25个里面有8个是我们国外的能量管理平台，应该说它的基本情况我掌握的都比较细。那么相比我们国内的能量管理平台，国外的对公共建筑的不同类型指向性比较强。我举个例子，像三五这些都好，他们在分析能量的时候，往往有两个纵坐标，第一个可能是空调的能耗，第二个纵坐标是室外的温度，而我们国家的平台里面以前是都没有的，可能我讲了以后有。这就说明了他们的分析是真正用来分析，他们把影响这个建筑节能主要变量，在数据上都显示了出来。

　　所以，今后我们做节能、做能量管理，就是要按需供应，现在提出对商场、医院、博物馆、科技楼、交通建设，我们要进行人流量的监测，或者是刚才说的跟系统结合起来进行研究、跟酒店系统结合起来进行研究。不幸的是我们现在人流量分析，大部分的产品误差比较大，有15%-20%，显然可用度、可靠性比较差，但是我也找到了两家产品，他的误差大概是3%-5%。我认为3%-5%的人流量的分析是可用的。

　　公共建筑里面还有一个是学校，学校有它的特点，学校的学生楼、教学楼很少有空调，而办公楼、实验室有空调，因此对学校来说，节约能源可能主要的不是空调的能耗，而是热水、澡堂，包括水的节约。我们看看医院、办公楼、酒店、教学楼，这个数据有力的支撑了不同类型的公共建筑，他的用能是不一样的观点。

　　第三个特点，同种类型的公共建筑是不是没有差异性?不是的，我们还是看这个公式，维护这个的节能，大家知道我们上海机关办公楼是政府的，建科院统计测量75栋里面的办公建筑有大理石、有玻璃外墙，即使是玻璃外墙的也不一样。大家看针对这种情况，他的第一项Q怎么会一样呢，它的差别太大了。那么怎么办?我们现在上海最近出台了六个公共建筑用能指南，其中有政府机关办公楼的用能指南，他给出了一个用能的基准，每年每平方建筑面积用能一百千瓦小时是合理的，你超过1/4强制性的要改，低于1/4就认为你是优秀的节能建筑。原来评审的时候我提了两种意见，第一这个用能基准是不准的，你政府的样本只有75个，同类公共建筑用能的差异性很大的，办公楼有500强、有本土20人的小公司，20人的小公司不到28度是不能开空调的，涉外的企业用能比较豪华一点，这个特殊性告诉我们什么?我们必须要有足够的样本，从统计学的观点我们的数据才能可靠。因此你75的样本或者一两百的样本都不可取，但是第二个我认为建立这样的基准也是对的，因为有比没有的好，我之前访问英国的时候，英国就已经提了四类公共建筑用能的标准，他们在大量样板上实现的，所以刚才两个观点，第一个样本要足够大，否则也是不准的，第二个有比没有的好。

　　上海到2014年，全上海才有1400栋不同类型的公共建筑进入到能耗监测平台，还不是能量管理平台，这是两个概念。为了支撑我的观点，这又是两个样本，同样是苏州地区的两栋玻璃外墙的办公楼，左是面没有玻璃，右面有玻璃，你说相差多不多、相差80%，这个我们的具体真实样本有力的支撑了我刚才的观点。我们搞能量管理没有那么简单，所以这个同类建筑公共建筑差异性告诉我们，用能基准只有通过对大量的样本进行科学的统计才能确定。我们现在上海六个文件，包括三甲医院的用能基准，样本都不够多，而且统计的方法很简单，在美国又用回归的方法等等。

　　第三我想讲一下在公共建筑能耗统计中存在的问题，上海我参加了很多发改委项目，我发现有一些问题让我大吃一惊。大家知道我们国家建筑用能跟欧美不一样，我们数据统一性的问题，比如说湖南的电力指标系数是0.1229，上海的是0.404，下半年提到0.3，这样你能感觉节能吗，实际上没有，这是数据上面不严谨导致对节能的误导。所以现在我们在做能量管理平台的时候，都是按照发改委的规定，发改委宣布今年怎样我们就进行怎样。天然气、城市煤气这些都是不一样的。

　　第二我发现一个很大的误区，由2008年清华主导的五项确实不错，但是存在一些缺点，就是评估单位住房的时候，都是单位建筑面积。我怎么发现这个问题?我统计了全国的几十个样本，现在抽九个给大家看一下，第三列是空调面积，第二列是总的建筑面积，第四列是空调面积比上建筑面积，最低的是44.8，最高的是91.3，这意味着停车场越多越节能，设备层越多越节能，大家说这个合理吗?毫无疑问是不合理的。清华大学已经发现这个问题，现在浙江省编制的能耗监测里面，规定把建筑面积减去停车场的面积，他还没有到我这个程度，我认为空调面积是合理的。如果我们对于资料的档案工作做的比较好的话，这个设计的时候毫无疑问暖通是有空调面积的，所以实际上我们也可以轻而易举的获得空调的面积，因为这些可能没有设备层，但是可能有供配电的，这个设备还是有的。那么中央空调就有冷冻泵、冷水机组的设备，这些面积我们也是应该减去的。

　　我为什么提出现在这样的观点，除了具体的样本以外，2005年到英国，我拿到英国能耗导则，一个是空调的面积，一个是建筑面积。我在搞节能的时候发现体育场又不一样，因为体育场馆在训练的时候经常是不开空调的，大家知道空调的运营费用很大，而他比赛的时间在一年中可能比例也不是十分大，所以体育场馆我们单纯的用单位建筑面积的用能是不合理的，我认为还要有一个单位时间的比赛用能可能更合理。

　　最后，通过刚才的演讲，得到五点结论：第一气候带的划分。第二同类型公共建筑的能耗基准只有通过并有足够样本基础上的科学统计，才能获取。第三公共建筑能耗监测和统计应当同时以空调面积为主体。第四不同类型公共建筑的节能应当在负荷公式的变量指导下面进行，不同公共建筑的节能思路是不一样的。第五空调节能以中央系统为主，必须跟能量系统相结合。

　　谢谢大家!