龔永波
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：居住建筑節能降碳是減少建設領域碳排放量的關鍵環節。了解我國居住建筑能耗現狀，研究其節能降碳途徑對于降低居住建筑能耗水平、減少其碳排放具有重要意義。本文首先分析了我國居住建筑能耗統計情況，然后綜述了不同氣候地區居住建筑能耗現狀，*后從新建居住建筑節能設計、既有居住建筑節能改造和提升民眾節能降碳意識三個方面提出了居住建筑節能降碳途徑。
關鍵詞：居住建筑:能耗:節能降碳:改造
0引言
全球正處于城市化快速發展階段，經濟社會的快速發展和生活水平的不斷提高使得能源需求及能耗相關的碳排放日益增加，能源和環境之間的矛盾日益突出。能源作為社會的主要發展動力，是維系日常生活的物質基礎，關聯著各行各業的可持續發展。全球建筑能耗約占全球能耗總量的30%，建筑用能排放的CO2，占到了全球排放總量的1/3叫。而根據《中國建筑能耗研究報告(2020)》，2018年我國建筑全過程能耗總量為21.47億噸標煤，占全國能源消費總量比重為46.5%。2018年我國建筑全過程碳排放總量為49.3億噸CO2，占全國能源碳排放比重為51.2%，由此可見，建筑全生命周期的節能降碳對于“雙碳”戰略目標的達成有著不可忽視的重要性。
據統計，世界各國的能源消耗有10%~35%來自居住建筑問。根據《中國建筑能耗研究報告(2020)》我國2018年居住建筑運行階段能源消耗占全國建筑運行階段能源消耗61.7%，居住建筑運行階段碳排放占全國建筑運行階段碳排放62.9%P。隨著經濟社會的不斷發展，居民收人水平日漸提高，空調、電視機、投影儀、電熱水器、地暖及名式名樣的智能家電等電器越來越普及，導致居住建筑能源消耗亦快速增長，尤其是電力消耗叫。根據《中國統計年鑒(2021年)》，2019年，全社會用電消費量為74866億kWh，其中，居民生活用電消費量為10637億kWh，同比增長5.76%。由此可見，居住建筑相關領域的節能降碳是減少建設領域碳排放量的關鍵環節。
1我國居住建筑能耗統計情況
我國民用建筑能耗統計工作起步較晚。為了解和掌握民用建筑能源消耗情況，2007年住房和城鄉建設部發布了《民用建筑能耗統計報表制度》(試行)[建科函(2007)271號]，自此我國民用建筑能耗統計工作正式展開，而城鎮居住建筑也作為能耗統計對象包含其中。能耗統計工作首先在23個城市試行，其中包括北京、石家莊、哈爾濱、上海、深圳、西安等。
累計至2021年住房和城鄉建設部一共對該統計報表制度進行了六次修訂，同時統計工作不斷擴充細化，逐漸擴展至全國范圍。在多次修訂中，不斷總結經驗統計對象、統計范圍、統計內容、統計方法等逐漸完善例如居住建筑的統計對象*初只有城鎮居住建筑，修訂后將鄉村居住建筑也包括在內;居住建筑的統計范圍由*初的23個城市擴展至106個城市;居住建筑的統計內容除能源消耗之外增加了水資源消耗，可再生能源利用方面增加了地熱能利用系統內容和生物質能的調查等;居住建筑的統計方法由抽樣調查調整為重點調查。在修訂過程中，為了加強對統計工作的管理，提高統計數據的質量，住房和城鄉建設部于2012年9月發布了《民用建筑能耗和節能信息統計暫行辦法》，重點對統計機構和人員職責、統計工作的管理、統計資料的管理和發布、統計工作的考核和獎懲等方面做出了明確的規定，以解決統計工作中遇到的實際問題。
雖然民用建筑能耗統計工作已實施十多年，但統計數據的質量尚無法滿足各種節能降碳工作開展的需求需要進一步提升及完善。
2我國不同氣候地區居住建筑能耗現狀
我國許多學者針對不同氣候地區的居住建筑開展了能耗現狀的研究。張洪恩、鄭武幸對石家莊市(寒冷地區)既有居住建筑進行了抽樣調查，通過統計397棟各時期既有住宅樓的能耗，計算得出單位面積耗標煤約28.0kgce/㎡
統計結果表明:建造時期越早的居住建筑單位面積能耗越大:潘斗松等人針對昆明市(溫和地區)主城五區的居住建筑開展了調研工作，通過問卷調查形式共調研了298戶居民，調研結果表明:該地區居住建筑單位面積耗標煤為4.67kgce/㎡，該值為2015年全國居住建筑能耗指標的61%:黃戰等人在馬山市(夏熱冬冷地區)選取了410棟城鎮居住建筑作為研究對象通過計算得出樣本建筑的單位面積綜合能耗為10.02kgce/㎡;彭娜等人將西安市(寒冷地區)為7個區域，采取均勻分布原則，在每個區域內選取6%的典型樓盤作為研究對象，*終確定了10座具有代表性的樣本小區。統計結果顯示，西安市居住建筑單位面積綜合能耗約為19.01kgce/㎡，略高于全國城鎮住宅能耗17kgce/㎡的平均水平：泓霞以等人調查了上海(夏熱冬冷地區)4個典型的住宅小區(共包括81棟建筑，3727戶居民)，抽取其中858戶發放了問卷，共回收有效問卷446份，統計結果顯示:2009-2010年間，被調研小區單位建筑面積用電31.4kWh/㎡，單位建筑面積能耗為12.9kgce/㎡:田國華[等人調查了徐州市(寒冷地區)區范圍內18個具有代表性的既有居住建筑，調查表明，徐州市既有居住建筑戶均單位面積電耗243kWh/㎡。李曉瑞川對深圳市(夏熱冬暖地區)居民家庭進行了抽樣調查，發放800份問卷，收回580份有效問卷，通過對調研數據進行計算，樣本單位面積電耗為32.18kWh/㎡:雷浩等人調研了云南昭通市(溫和地區)的15個居住小區，涉及不同的建設年代和多種建筑類型，收集到有效問卷527份，獲取了10個居住區的用能數據，調研結果表明:建筑年代為1990-2000年、2000-2010年及2010年以后的居住建筑單位面積用電能耗分別為34.14kWh/㎡、30.65kWh/㎡31.90kWh/㎡何敏嫦等人以廣州市(夏熱冬暖地區為調查對象，統計了某城區478棟居住建筑(近戶居民)2011年的用電情況，調查結果顯示，建筑平均電耗為45.85kWh/㎡。能耗數據是開展建筑節能工作的基礎，分析節能潛力需要以能耗數據為依據。然而目前我國居住建筑能耗統計工作還有待完善，且不同氣候地區居住建筑能耗現狀差異較大，有針對性的相關研究數據較少，而只有詳細的了解居住建筑的基本信息、居民的用能習慣以及實際能耗數據，才能做出較為科學的判斷，從而提出具體可行的節能措施。
3居住建筑節能降碳途徑
居住建筑節能降碳可以從以下幾個途徑考慮
(1)新建居住建筑節能設計。一方面在建筑設計之初按照《建筑節能與可再生能源利用通用規范》GB55015-2021，全面執行新建居住建筑節能設計標準合理優化居住建筑體形系數、窗墻面積比和圍護結構熱工性能，并充分利用自然通風、天然采光、建筑遮陽與保溫隔熱措施;另一方面在建筑建造之時擴大綠色建材應用類別和比例，同時盡可能采用高效用能設備，提高能源和資源利用效率，并充分利用多種類型的可再生能源，從而減少化石能源消耗。
(2)既有居住建筑節能改造。既有居住建筑節能改造主要包括圍護結構改造和用能系統改造。
既有居住建筑圍護結構改造主要包括外窗、外墻和屋面改造。外窗具有采光、通風的作用，是室內外熱交換的主要通道。外窗節能改造有以下幾種方式:一是提高外窗的氣密性;二是外窗貼隔熱膜或將原有外窗更換為節能窗;三是合理加設外遮陽設施。目前外墻的節能改造主要方式為增設保溫層。屋面的改造可以選擇增加保溫隔熱層、布設太陽能吸收板、噴涂反射隔熱涂料.平屋頂改坡屋頂、增設屋頂綠化等措施。
既有居住建筑用能系統改造主要包括照明系統、采暖系統和熱水系統改造。照明系統改造主要考慮節能光源以及采用智能控制系統。采暖系統改造需根據采暖方式具體分析，針對集中式供暖的住宅，考慮采用分戶熱計量裝置，適量、按需供熱，針對分散式設備供暖的住宅，考慮采用燃氣壁掛爐替代空調供暖。熱水系統改造優先考慮太陽能熱水或空氣源熱泵系統，并設置自動溫控裝置。
(3)提升民眾節能降碳意識。充分利用“節能官傳周”“全國低碳日”等主題活動，通過“線上+線下相結合的模式，開展節能宣傳工作。“線上”通過電視臺播放新聞和廣告的形式宣傳日常生活中的節能措施和途徑。“線下”可以通過在住宅小區內的醒目位置如公告欄、電梯間等張貼節能宣傳海報，在公共區域顯示屏上循環播放節能降碳知識宣傳片，倡導綠色低碳的消費理念和生活方式，提升民眾的節能降碳意識。
4安科瑞建筑能耗分析系統
4.1概述
Acrel-5000web建筑能耗分析系統是用戶端能源管理分析系統，在電能管理系統的基礎上增加了對水、氣、煤、油、熱(冷)量等集中采集與分析，通過對用戶端所有能耗進行細分和統計，以直觀的數據和圖表向管理人員或決策層展示各類能源的使用消耗情況，便于找出高耗能點或不合理的耗能習慣，有效節約能源，為用戶進一步節能改造或設備升級提供準確的數據支撐。用戶可按照國家有關規定實施能源計算，分析現狀，查找問題，挖掘節能潛力，提出切實可行的節能措施，并向縣級以上管理節能工作的部門報送能源計算報告。
4.2應用場所
適用于公共建筑、集團公司、工業園區、大型物業、學校、醫院、企業等不同行業的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。
4.3系統功能
4.3.1系統概況
平臺運行狀態，當月能耗折算、地圖導航，各能耗逐時、逐月曲線，當日，當月能耗同比分析滾動顯示。
4.3.2用能概況
對建筑、部門、區域、支路、分類分項等用能進行對比，支持當日逐時趨勢、當月逐日趨勢曲線、分時段能耗統計對比、總能耗同環比對比。
4.3.3用能統計
對建筑、區域、分項、支路等結構按日、月、年報表的形式統計對分類能源用能進行統計，支持報表數據導出EXCEL，支持選擇建筑數據進行生成柱狀圖。
4.3.4復費率統計
復費率報表按日、月、年統計對單棟建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用電量及成本費用進行統計分析。支持數據導出到EXCEL。
4.3.5同比分析
對建筑、分項、區域、支路等用能按日、月、年以圖形和報表結合的方式進行用能數據同比分析。
4.3.6能源流向圖
能源流向圖展示單棟建筑時段內各類能源從源頭到末端的的能源流向，支持按原始值和折標值查看。
4.3.7夜間能耗分析
夜間能耗以表格、曲線、餅圖等形式對選擇支路分類能源在時段工作時間與非工作時間用能統計對比，支持導出報表。
4.3.8設備管理
設備管理包括，設備類型、設備臺賬、維保記錄等功能。輔助用戶合理管理設備，確保設備的運行。
4.3.9用戶報告
用戶報告針對選定的建筑自動統計各能源的月使用的同環比趨勢，并提供簡單的能耗分析結果，針對用電提供單獨的復費率用能分析，報告可編輯。
5.系統硬件配置
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應用場景 |
型號 |
圖 片 |
保護功能 |
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建筑能耗管理系統 |
Acrel-5000web |
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采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。 |
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智能網關 |
ANet-1E2S1 |
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采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，作為信息采集系統中采集終端與平臺系統間的橋梁，能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總，并使用相應的規約轉發現場設備的數據給平臺系統。 |
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高壓重要回路或低壓進線柜 |
APM810 |
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具有全電量測量，電能統計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。 |
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APM520 |
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三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，支持付費率，越限告警，SOE,4-20mA輸出。 |
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低壓聯絡柜、出線柜 |
AEM96 |
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三相多功能電能表，均集成三相電力參數測量及電能計量及考核管理，提供上24時、上31日以及上12月的電能數據統計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現“遙信”和“遙控”功能，并具備告警輸出，可廣泛應用于多種控制系統，SCADA系統和能源管理系統中。 |
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動力柜 |
ACR120EL |
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測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯網功能，非常適合于實時電力監控系統。 |
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DTSD1352 |
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DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。 |
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AEW100 |
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三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 |
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照明箱 |
DTSD1352 |
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DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。 |
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DDSD1352 |
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DDSD1352單相電子式電能表主要用于計量低壓網絡的單相有功電能，同時可測量電壓、電流、功率等電量，具有紅外通訊功能，并可選配RS485通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。 |
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DDS1352 |
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單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向電能計量，紅外及RS485通訊，電流規格10（60）A，有功電能精度1級。無功精度2級，尺寸:1P |
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ADW300/4G |
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計量低壓網絡的三相有功電能，具有RS485通訊和470MHz無線通訊功能，方便用戶進行用電監測、集抄和管理。可靈活安裝于配電箱內，實現對不同區域和不同負荷的分項電能計量，統計和分析。 |
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ARCM300T-Z-4G |
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三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 |
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給水管道 |
水表 |
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計量流經給水管道用水的體積總量，適用于單向水流，采用電子直讀技術，通過RS485總線直接輸出表盤數據。 |
6結語
居住建筑節能降碳要因地制宜，統籌兼顧。居住建筑能耗受地理情況、氣候條件、建筑形式與居民生活習慣等多方面因素影響，不管是新建居住建筑節能設計還是既有居住建筑節能改造，都要充分考慮地區特色，具體情況具體分析，同時既有居住建筑節能改造還需要在了解其能耗現狀的基礎上，考慮改造措施的技術可行性、經濟可行性以及居民的意愿，探索適宜的居住建筑節能降碳措施。
參考文獻
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[7]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.
作者簡介：
龔永波，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電，Email: 28801392115@qq.com手機：18702101301 QQ:2881392115
