摘要：本(běn)文以公(gōng)共(gòng)建築中(zhōng)酒店類建築為(wéi)例，基(jī)於(yú)酒(jiǔ)店(diàn)的(dí)用能現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，潛在節能(néng)改造(zào)方(fāng)向，改(gǎi)造(zào)投(tóu)資額(é)等數據，通過(guò)采(cǎi)用(yòng)綫(xiàn)性規劃(huá)的分(fēn)析(xī)方法，得(dé)出在達(dá)到節能率(shuài)指標(biāo)的(dí)情(qíng)況下，實現改(gǎi)造投資的經濟(jì)化，為下一步公共建(jiàn)築(zhù)節能(néng)改(gǎi)造(zào)提供(gōng)分(fēn)析(xī)方法。

關(guān)鍵(jiàn)詞(cí)：公共建築(zhù)節能(néng) 投(tóu)資規劃分析 節能(néng)改(gǎi)造(zào)技術

1 言

1.1 研究背景(jǐng)

改(gǎi)革(gé)開放以(yǐ)來，中(zhōng)國經濟(jì)保(bǎo)持(chí)了(liǎo)高(gāo)速增長(cháng)，特別(bié)是近(jìn)年來(lái)城(chéng)鎮(zhèn)化步伐加快(kuài)，中(zhōng)國建築(zhù)規模大幅(fú)增加(jiā)。建築能耗是繼(jì)工業(yè)，交通能耗之(zhī)後的(dí)第三(sān)大社會(huì)能(néng)源(yuán)消(xiāo)耗主(zhǔ)體。隨著建築(zhù)規模的(dí)擴(kuò)大，建築節(jié)能成為中國(guó)節(jié)能降耗的重要(yào)內容(róng)，特(tè)別是公(gōng)共建築(zhù)節能。根據(jù)住(zhù)房(fáng)和(hé)城(chéng)鄉建設部2017年2月(yuè)發布的(dí)《建(jiàn)築(zhù)節能(néng)與綠色建(jiàn)築發(fā)展(zhǎn)"十三五”規劃(huá) 》要求，"十三(sān)五 ”期間(jiān)公(gōng)共建築(zhù)節能改造的主(zhǔ)要(yào)目(mù)標(biāo)是(shì)：公(gōng)共建(jiàn)築(zhù)節能(néng)改造(zào)1億平方(fāng)米。因此，“十(shí)三(sān)五(wǔ)"期間公(gōng)共(gòng)建築節(jié)能仍然任重(zhòng)道遠。

1.2 研(yán)究內容和方(fāng)法

本文(wén)主(zhǔ)要(yào)研(yán)究(jiū)上海(hǎi)市公(gōng)共建築節能(néng)改(gǎi)造係統的選擇(zé)， 以旅遊飯店(diàn)建築為(wéi)例，基於(yú)該類酒店(diàn)現有的用(yòng)能(néng)係統數(shù)據，潛(qián)在(zài)的(dí)節(jié)能(néng)改造係統(tǒng)節能(néng)量和(hé)相(xiāng)關投(tóu)資估算(suàn)，通(tōng)過(guò)采用規劃分析的方法(fǎ)，分析在(zài)一定節能(néng)率的(dí)要(yào)求(qiú)下(xià)，投資額低時(shí)的改(gǎi)造係統選(xuǎn)擇(zé)，為(wéi)下(xià)一(yī)步(bù)企業(yè)投(tóu)入(rù)節(jié)能(néng)改造(zào)提供(gōng)經濟有效的(dí)分析方(fāng)法(fǎ)支持(chí)。

2 節能(néng)改造經濟(jì)性(xìng)分析(xī)

針(zhēn)對大型(xíng)公共建築的節(jié)能要(yào)求(qiú)，投資金(jīn)額往往是(shì)業主方考量的(dí)重要因(yīn)素，本文以(yǐ)上(shàng)海某(mǒu)五星(xīng)級(jí)酒店為(wéi)例(lì)，通過改造(zào)用能(néng)係(xì)統能(néng)耗，節能(néng)改造(zào)方向和(hé)相關投資數(shù)據，分析在(zài)一定節能率的要求下(xià)，投(tóu)資(zī)量(liáng)低時的(dí)改造係(xì)統(tǒng)選擇。這(zhè)是(shì)一(yī)個(gè)資源分(fēn)配問題，決(jué)策(cè)目標受低節能率(shuài)(如，較一年(nián)節能10%)的(dí)製約，同時(shí)要求(qiú)在低(dī)投(tóu)資(zī)額下保障節(jié)能率目標(biāo)的實現。

2.1 酒店基(jī)本情況

本文研究對象為上海(hǎi)某五(wǔ)星(xīng)級(jí)酒(jiǔ)店，酒(jiǔ)店主要能(néng)源利用係(xì)統(tǒng)包括(kuò)：中央空調係統，鍋爐(lú)供(gōng)熱係統(tǒng) (冬季采(cǎi)暖，生(shēng)活(huó)熱(rè)水(shuǐ)，洗衣(yī)房消(xiāo)毒(dú)，除(chú)氧(yǎng))，照明係統，電(diàn)梯係統，給排(pái)水係(xì)統等。酒店(diàn)改造(zào)，總(zǒng)能(néng)耗如表 1所(suǒ)示(shì)，其(qí)中：根(gēn)據《綜(zōng)合能耗計算通(tōng)則》 (GB/T2589-2008)，電力的(dí)折(zhē)合標煤(méi)係數采用電力(lì)(等(děng)效電(diàn))為0.350kgce/ (kW•h)，燃(rán)氣(qì)的(dí)折(zhē)合(hé)標煤係(xì)數采用(yòng)氣(qì)田(tián)天然氣為1.2143kgce/m3，水的折(zhē)合(hé)標(biāo)煤係(xì)數(shù)為0.0857kgce/m3。

酒店主要用(yòng)能(néng)係統的情況如下 ：

(1) 照明係(xì)統：酒(jiǔ)店(diàn)照明光源(yuán)共21250套，光源(yuán)類型(xíng)包(bāo)括(kuò)MR16鹵(lǔ)素(sù)射(shè)燈(dēng)，螺旋或(huò)U型節能(néng)燈(dēng)，白熾燈(dēng)，T5 日光(guāng)燈帶(dài)，T8/T5 熒光燈。適(shì)合(hé)改造的燈(dēng)具(jù)共7229盞(zhǎn)。

(2) 中央空調(tiáo)係統(tǒng)：酒(jiǔ)店冷源係(xì)統現(xiàn)有約克離心(xīn)機(jī)組4台，製(zhì)冷(lěng)量 700RT/台，額(é)定(dìng)輸入功率(shuài)490kW，蒸發器承壓1.60MPa。

(3) 變配電(diàn)係統：酒店(diàn)供電(diàn)係統(tǒng)為兩路供(gōng)電，供電(diàn)總(zǒng)容(róng)量(liáng)為(wéi)12000kVA，每(měi)路供(gōng)電配備為(wéi)2台(tái)2500kVA和1台10OOkVA變(biàn)壓(yā)器，35kV直(zhí)降(jiàng)0.4kV係統(tǒng)，6台(tái)變壓(yā)器皆(jiē)處於(yú)較(jiào)低負載工況，尤(yóu)其是兩台(tái)1000kVA 變(biàn)壓器的工作效率較(jiào)低(dī)。

(4) 蒸汽(qì)鍋(guō)爐係統：鍋(guō)爐房(fáng)內有蒸汽(qì)鍋爐4台(tái)，1用3備，4台(tái)鍋爐(lú)來(lái)回切(qiē)換使用。單(dān)台鍋爐的額(é)定(dìng)產出蒸汽量(liáng)為6噸，單(dān)台鍋(guō)爐(lú)額(é)定(dìng)工作(zuò)壓(yā)力0.78MPa，寒(hán)冷日消(xiāo)耗天(tiān)然(rán)氣量(liáng)1000017。

(5) 電(diàn)梯係(xì)統(tǒng)：酒(jiǔ)店(diàn)電梯(tī)共X台，包括客(kè)梯，貨(huò)梯和(hé)員(yuán)工(gōng)梯(tī)。

2.2 酒店(diàn)改造措(cuò)施及(jí)單係統節能量(liáng)

從(cóng)技術的節(jié)能量(liáng)，酒店的安全(quán)性(xìng)，係統穩定性(xìng)和減少對酒(jiǔ)店的(dí)影響等幾個(gè)因素(sù)考(kǎo)慮，篩選出部分可行的節能(néng)改造措施。每(měi)個設備的節能量是(shì)通(tōng)過以下(xià)兩(liǎng)種方(fāng)式之(zhī)一(yī)或結(jié)合(hé)所獲得：

(1) 理論值：將(jiāng)設備理(lǐ)論的(dí)額定功率(shuài)定義(yì)為改造(zào)後的用(yòng)電功(gōng)率。

(2) 模(mó)擬分析(xī)：通過(guò)能耗(hào)模(mó)擬軟(ruǎn)件(jiàn)Energy Plus,設定(dìng)改造(zào)後的使用環境，然(rán)後模(mó)擬出節能量(liáng)。

酒店可以(yǐ)采取的(dí)節(jié)能(néng)措(cuò)施包括(kuò):

(1) 照明係統：采用(yòng)節(jié)能(néng)的(dí)LED燈具替換原(yuán)有(yǒu)燈具。照明燈具(jù)的(dí)節(jié)能量 = (原燈具(jù)功(gōng)率(shuài)-改(gǎi)造後燈(dēng)具功率) x平均(jūn)運行時(shí)間(jiān)x運行(háng)天(tiān)數(shù)。

(2) 低區(qū)生活(huó)熱水(shuǐ)改(gǎi)造(zào)：擬(nǐ)選擇6台(tái)熱(rè)泵熱水器主(zhǔ)機 (可滿足66.7%負(fù)荷，80% 使(shǐ)用工況(kuàng)的需求(qiú))。 通(tōng)過計算采用空氣(qì)能熱(rè)泵(bèng)熱(rè)水器(qì)後(hòu)，係統年(nián)減(jiǎn)少天然氣(qì)消耗為322930m3 ,係(xì)統年增加(jiā)電量消(xiāo)耗為 613568kW–h。

(3) 遊(yóu)泳(yǒng)池(chí)熱(rè)水(shuǐ)改造：擬選擇3台(tái)熱(rè)泵熱(rè)水器主機(jī)(可滿(mǎn)足(zú)60%負荷，75%使用(yòng)工(gōng)況(kuàng)的需求)。通過計(jì)算(suàn)采(cǎi)用空氣(qì)能(néng)熱泵熱(rè)水(shuǐ)器(qì)後，係(xì)統年(nián)減少天然氣(qì)消(xiāo)耗(hào)105174m3，同時係統(tǒng)年(nián)增(zēng)加電量(liáng)消耗(hào)為199831kW•h。

(4) 電(diàn)梯勢能(néng)回饋：擬為電梯增設(shè)勢能(néng)回饋(kuì)裝置(zhì)，可(kě)將電梯(tī)運(yùn)行中(zhōng)多餘(yú)的機(jī)械(xiè)能(含(hán)勢能(néng)，動(dòng)能(néng))，預(yù)期(qī)年(nián)節(jié)能量約(yuē)113040kW•h。

(5) 變配電係(xì)統(tǒng)改造：對(duì)兩台(tái)WOOkVA變壓器(qì)進行減(jiǎn)容(róng)改(gǎi)造，減容改(gǎi)造後供電總容(róng)量降(jiàng)為(wéi)10000kVA。變(biàn)配(pèi)電係統節(jié)能改造的(dí)年(nián)節能(néng)量為(wéi)131575.2kW•h。

(6) 增加能(néng)源(yuán)監測(cè)和(hé)管(guǎn)理係統(tǒng)：酒店(diàn)建(jiàn)立能耗(hào)監測(cè)管(guǎn)理(lǐ)平(píng)台可(kě)以(yǐ)以實際(jì)能耗(hào)數(shù)據(jù)為(wéi)基礎對酒店的現有(yǒu)用(yòng)能(néng)狀(zhuàng)況進行(háng)分(fēn)析，做(zuò)出相(xiāng)應(yīng)節(jié)能診斷(duàn)，得出(chū)切實可行的(dí)節能辦(bàn)法，包(bāo)括管(guǎn)理(lǐ)節能，技(jì)術節能和公示行為節能，降低酒店的能源消耗(hào)，提(tí)高(gāo)酒(jiǔ)店的運(yùn)行(háng)管理水平(píng)，預計節(jié)電量為383523kW•h。

2.3 問題(tí)分析和(hé)模(mó)型(xíng)建立(lì)

2.3.1 問題(tí)分(fēn)析

這是(shì)一(yī)個(gè)混(hùn)合型(xíng)的(dí)綫(xiàn)性規劃問(wèn)題，首(shǒu)先(xiān)需(xū)要(yào)滿足(zú)改(gǎi)造(zào)後(hòu)的節(jié)能量(liáng)與(yǔ)改造相比減(jiǎn)少10%，即節(jié)能量應達到(dào)643.3噸(dūn)標煤。同(tóng)時(shí)實(shí)現投資額低。因(yīn)此需要(yào)決策的是各個係統如何(hé)投資做(zuò)節(jié)能(néng)改(gǎi)造。決(jué)策限製條(tiáo)件包(bāo)括：

(1) 改造(zào)的燈(dēng)具數量不(bù)能超(chāo)過(guò)現(xiàn)有的(dí)燈具數量，並(bìng)且(qiě)燈(dēng)具數(shù)量為(wéi)整數(shù)。

(2) 低區生活熱水，泳池(chí)生活(huó)熱水，電梯(tī)勢能(néng)回(huí)饋(kuì)，變(biàn)配(pèi)電改(gǎi)造(zào)是(shì)否改(gǎi)造(zào)，屬(shǔ)於(yú)是非(fēi)決策，需(xū)要運(yùn)用0- 1整數(shù)規劃來處理(lǐ)。

(3) 低(dī)區生(shēng)活熱水(shuǐ)，泳池生活(huó)熱(rè)水若(ruò)進行改(gǎi)造，在減少(shǎo)燃(rán)氣(qì)用(yòng)量(liáng)的同時，會增加耗電量。在(zài)模型中(zhōng)反(fǎn)映(yìng)是：將燃(rán)氣(qì)用量和用電量折合(hé)為標準煤，在同一水平上進行(háng)比較。

(4) 各(gè)項(xiàng)係統(tǒng)在決定是否進(jìn)行改(gǎi)造(zào)後，需(xū)對(duì)節(jié)能(néng)量(liáng)加(jiā)總，以(yǐ)達(dá)到(dào)低節能(néng)率10%的(dí)要求(qiú)。

2.3.2 模型建立，求(qiú)解與(yǔ)分(fēn)析(xī)

建立綫(xiàn)性規劃模型，並進行求(qiú)解(jiě)：

(1) 照明(míng)燈(dēng)具係統

各類型燈(dēng)具的(dí)改造數量<現有燈具(jù)數量；

節(jié)能(néng)量(liáng)=(原燈具功率(shuài)-替換燈具(jù)功率)*平均(jūn)運行時間x運(yùn)行天(tiān)數 ( 其中(zhōng)運行天數按365天(tiān)計算(suàn))；節(jié)能量(liáng)折合(hé)標(biāo)煤(méi)=節(jié)能量x電(diàn)力折合標煤係數；投資(zī)=實際改造數量x單個燈(dēng)具投(tóu)資。

(2) 低區(qū)熱(rè)水(shuǐ)係統，泳(yǒng)池(chí)熱(rè)水係統改造(zào)

節能量折合標煤=改造(zào)後減(jiǎn)少的(dí)燃氣(qì)能(néng)耗(折(zhē)合標(biāo)煤)-改(gǎi)造後增加的(dí)用(yòng)電能耗(hào)(折(zhē)合標(biāo)煤)；

投資(zī)：根據初步設計後得出工程(chéng)量清(qīng)單(dān)，估(gū)算得(dé)出。

(3) 電梯勢能回饋

節(jié)能量折合標煤=改(gǎi)造後(hòu)減少(shǎo)用(yòng)電(diàn)能耗(折(zhē)合標煤)；

投資：根據(jù)初步(bù)設計後(hòu)得(dé)出工(gōng)程(chéng)量清單，估(gū)算(suàn)得出。

(4) 變(biàn)配電(diàn)係統改(gǎi)造(zào)

節(jié)能量(liáng)折合標煤=改(gǎi)造(zào)後(hòu)減(jiǎn)少(shǎo)用(yòng)電(diàn)能耗(折合標煤)；

投(tóu)資(zī)：根據(jù)初(chū)步設計後得出(chū)工程量(liáng)清單，估算(suàn)得(dé)出(chū)。

(5) 能源(yuán)監測(cè)和管(guǎn)理(lǐ)係統

節(jié)能量(liáng)折(zhē)合(hé)標(biāo)煤(méi)=改造(zào)後(hòu)減少(shǎo)用(yòng)電(diàn)能(néng)耗(折(zhē)合(hé)標煤(méi))；

投資：根據(jù)初步(bù)設計後得(dé)出工(gōng)程(chéng)量(liáng)清單(dān)，估算(suàn)得出。

建立模型及進行規劃求(qiú)解後得(dé)出(chū)如(rú)表(biǎo)2和表3所示的(dí)結(jié)果。

規(guī)劃求解(jiě)的(dí)結論(lùn)為(wéi)：當(dāng)實現(xiàn)總(zǒng)節(jié)能(néng)量要達到低(dī)節能量要(yào)求時，為643.3噸標煤(méi)，應(yīng)改(gǎi)造的(dí)係(xì)統(tǒng)包(bāo)括(kuò)：部分(fēn)照明(míng)燈(dēng)具係統，低區熱水係統，電(diàn)梯勢能(néng)回(huí)饋，變配電係統改造，能(néng)源監測(cè)和(hé)管(guǎn)理(lǐ)係統。改(gǎi)造總投資由(yóu)各(gè)係統(tǒng)單項投資加(jiā)總，合計(jì)：4,914,604 元。

表 1 酒店(diàn)全年(nián)能耗(hào)值統計

表(biǎo) 2 照明(míng)係(xì)統決策(cè)方(fāng)案

表 3 各係(xì)統決(jué)策方案

2.3.3 決策(cè)方案分(fēn)析

從求(qiú)解(jiě)的解可(kě)以看出(chū)以(yǐ)下特(tè)點 ：

(1) 照明燈具：節能量較(jiào)大，單(dān)項投資較(jiào)低的燈具是(shì)首(shǒu)項選(xuǎn)擇。而(ér)節能(néng)量(liáng)大(dà)，但(dàn)單項投資(zī)也較高的(dí)燈具，改造時不(bù)作為考慮。

(2) 熱水係統(tǒng)改造：節(jié)能(néng)量(liáng)較大的泳池熱(rè)水改造(zào)，在(zài)化求解中沒有(yǒu)被(bèi)采納(nà)，主要原因是該(gāi)項投資較(jiào)大(dà)，與(yǔ)低(dī)區(qū)熱水改(gǎi)造相比(bǐ)，實際投資量約(yuē)為低區熱水改造(zào)的2/3, 但節(jié)能量(折合(hé)標(biāo)煤)為(wéi)低區(qū)熱(rè)水改(gǎi)造的 1/3。

(3) 電(diàn)梯(tī)勢能回饋(kuì)，變(biàn)配(pèi)電係統(tǒng)改造和能(néng)源監(jiān)測和管(guǎn)理係統的節(jié)能(néng)量(liáng)都非(fēi)常可(kě)觀，同時(shí)，投資(zī)遠低於熱水改造，因(yīn)此，可以作為本(běn)次(cì)改造的考慮範圍

3 安(ān)科瑞能(néng)耗在綫監測(cè)係統介紹(shào)

3.1 係統概述

Acrel-5000建(jiàn)築(zhù)能(néng)耗(hào)監測係統(tǒng)是用(yòng)戶(hù)端能(néng)源管(guǎn)理分(fēn)析(xī)係統，在(zài)電(diàn)能管(guǎn)理係統(tǒng)的(dí)基礎上增加了(liǎo)對水，氣，煤，油(yóu)，熱(rè)(冷)量等集中(zhōng)采集與分(fēn)析，通過對(duì)用(yòng)戶(hù)端(duān)所(suǒ)有能耗(hào)進行細分和(hé)統(tǒng)計，以(yǐ)直(zhí)觀的(dí)數據(jù)和圖表向管(guǎn)理(lǐ)人員(yuán)或決策層展(zhǎn)示各(gè)類能(néng)源(yuán)的使用(yòng)消(xiāo)耗情況(kuàng)，便(biàn)於(yú)找出高(gāo)耗(hào)能點或(huò)不合(hé)理的(dí)耗(hào)能習慣(guàn)，有效節約能源，為用(yòng)戶(hù)進一步(bù)節(jié)能改(gǎi)造或設(shè)備(bèi)升(shēng)級提(tí)供準(zhǔn)確的(dí)數(shù)據(jù)支(zhī)撐。

3.2 應用(yòng)場所(suǒ)：

（1）辦公建築(zhù)（商務(wù)辦(bàn)公，辦(bàn)公建築(zhù)等(děng)）；

（2）商業建(jiàn)築(zhù)（商(shāng)場(cháng)，金(jīn)融機構建(jiàn)築等(děng)）；

（3）旅遊建築(zhù)（賓館飯店，娛樂場所等）；

（4）科教(jiào)文(wén)衛建築(zhù)（文化(huà)，教育(yù)，科研，醫療衛生(shēng)，體育建(jiàn)築(zhù)等）；

（5）通信(xìn)建(jiàn)築(zhù)（郵(yóu)電，通(tōng)信(xìn)，廣(guǎng)播(bō)，電視(shì)，數據中心等）；

（6）交通運(yùn)輸建(jiàn)築(zhù)（機場，車站，碼(mǎ)頭(tóu)建(jiàn)築(zhù)等(děng)）。

3.3係(xì)統功(gōng)能

（1）登(dēng)陸界麵(miàn)

係統(tǒng)可以根據客(kè)戶要求定(dìng)製個性(xìng)化的係(xì)統登(dēng)錄(lù)界麵，登錄(lù)界(jiè)麵所用的圖(tú)片， Logo等由用(yòng)戶提(tí)供。

（2）綜合能耗(hào)展(zhǎn)示(shì)

係統(tǒng)登陸成功(gōng)進入主頁(yè)麵(miàn)，主(zhǔ)頁麵顯(xiǎn)示(shì)該建(jiàn)築(zhù)的建築圖(tú)片，建築(zhù)基本信息,建築當月分項(xiàng)用(yòng)電餅圖和各(gè)種(zhǒng)能(néng)源(yuán)的(dí)消耗量(liáng)。

（3）支路(lù)能耗概況(kuàng)

係(xì)統可(kě)以根(gēn)據分類(lèi)能耗(hào)的支(zhī)路(lù)名稱(chēng)查詢(xún)用(yòng)能情況，顯示當日和(hé)當月的用能峰值(zhí)（電能對(duì)應需量值(zhí)），當日用能，當月(yuè)用能(néng)，當年(nián)用能以及昨(zuó)天同期(qī)用(yòng)能，上月(yuè)同(tóng)期(qī)用(yòng)能(néng)，上年同期用能的比較情況(kuàng)。

（4）支路(lù)用能

係統可(kě)以(yǐ)統(tǒng)計各(gè)支路某(mǒu)段時間(jiān)內(nèi)逐日(rì)，逐周(zhōu)，逐(zhú)月(yuè)，逐季(jì)，逐(zhú)年(nián)用能。

（5）分項能(néng)耗(hào)概(gài)況(kuàng)

係統(tǒng)可(kě)以按照動(dòng)力，空調(tiáo)，插座等分項進行能耗統計與顯(xiǎn)示，支持(chí)用(yòng)能餅圖(tú)顯示各分項過去(qù)31天的用能(néng)占(zhān)比；堆(duī)積圖(tú)顯(xiǎn)示各分項過(guò)去(qù)31天的能(néng)耗(hào)趨勢(shì)；分項用能(néng)圖(tú)顯示(shì)被選(xuǎn)中分(fēn)項對應(yīng)能(néng)耗(hào)值(zhí)*位的支路(lù)。

（6）分(fēn)項(xiàng)用能(néng)