节能量检测和验证数据作用

节能量检测和验证数据作用
随着美国节能服务产业的强劲发展，人们对于节能量检测和验证的诉求也越来越多。作为合同能源管理项目实施过程中的一个重要组成部分，能源数据的监测和采集变得至关重要，节能服务公司需要提供给政府机构一份真实的节能量证明性文件——节能量检测和验证数据，这些数据可使政府机构清楚其先前在合同能源管理项目和可再生能源项目上的财政拨款是否已取得了预期的节能效果和作用。那么此刻，能源数据采集器在提供节能量验证数据方面起到了关键性作用。美国Onset通过监测电能消耗、热量、照明系统、二氧化碳浓度、温度、相对湿度以及其他一些参数，这些功能强大并依靠电池供电的能源数据采集器可以为人们提供可靠的建筑和建筑设备的能耗数据，并给信息使用者进一步分析数据提供必要的技术支持。HOBO分类： |温度数据记录器 |土壤湿度传感器 |气象站专用记录器 |温湿度数据记录仪 |温度/光度数据记录器 |环境记录仪 |外部传感器 |状态记录仪 |HOBO应用软件 |通信连接器 |电导率测量记录仪 |溶氧记录仪 |雨量计/雨量记录器 |深度数据记录器 |温度/带警报(防水)记录器 美国Onset中国代理商骏凯电子

如何测量节能量和怎样去验证 
1  一般规定
1.1  绿色建筑运行后，应对建筑内耗能系统和设备运行情况进行检查。
1.2  绿色建筑运行后，宜定期对节能量进行验证。
2  节能量测量和验证的方法
2.1  节能量由式（2.1）计算：
Es=Eb-Er+Eadj                (2.1)
式中：
Es——节能量；
Er——报告期能耗，即实施节能措施后的能耗；
Eb——基期能耗，即实施节能措施前的能耗；
Eadj——校准能耗调整量。
【条文说明】调整量的产生是因为测量基期能耗和当前能耗时，两者的运行的外部条件不同造成的。外部条件包括：天气、入住率、设备容量或运行时间等，这些因素的变化跟节能措施无关，但会影响建筑的能耗。为了公正科学的评价节能措施的节能效果，应把两个时间段的能耗量放到“同等条件”下考察，而将这些非节能措施因素造成的影响作为“调整量”。调整量可正可负。
“同等条件”是指相同的标准条件或工况，可以是节能措施实施前的工况，或是节能措施实施后的工况或者典型年的工况。一般把实施节能措施后的工况作为标准工况，这样就需要把实施前的能耗调整到实施后的工况下，即为不采取节能措施时建筑当前工况下的能耗，通过比较该值与改造后实际能耗即可得到节能量。节能量Es、基期能耗Eb、报告期能耗Er和校准能耗Eab的关系如图所示： 
 

图3.1 相关参数示意图
3.2  节能量测量与验证可采用以下方法：
1  隔离测量法;
2  整体比较法;
3  模拟校验法。
【条文说明】隔离测量法是将需进行节能量验证的系统与建筑其它系统隔离出来，通过测量其基期和报告期的能耗值从而计算得到该系统的节能量。基本过程如下：
(1)  建立基期能耗与影响能耗值参数的函数关系
Eb=f(x1,x2,…,xi)                           
式中xi是基期内影响能耗的重要参数，该重要参数可包括自然因素(室外气温)和运行因素(如客房占用率，人员密度)等。
(2)  影响能耗值参数的测量
对于影响该系统能耗值的参数可通过以下两种方式进行：
a)  其他参数保持相同的情况下，测量部分参数；
b)  测量全部参数；
注：某个参数是否需要进行测量或约定应根据其对节能量的影响程度决定，影响显著的参数必须采用测量方法确定。
(3)  节能量计算
Es=Eb-Er+Eadj=f(x1′,x2′,…,xi′)-Er+Eadj
整体比较法是通过对耗能系统在实施节能措施前后，应用市政表、耗能系统总表，或二级能源表计能耗数据统计分析，从而得到节能措施的节能量。
模拟校验法是采用模拟软件预测校准能耗及报告期能耗。计算模拟软件应预先经过校核，以使模拟的能耗与实测数据吻合。当没有实际的能耗基准和报告期能耗数据时，调整量Eadj等于0。如果有实际的基期能耗或报告期能耗时，可采用模拟模型在一组适当的条件下计算调整量。
2.3  节能量测量和验证宜按下列步骤进行:
1  确定测量和验证对象；
2  选择测量和验证方法；
3  确定基期与报告期的时间；
4  收集和测量基期的能耗数据、运行状况数据，并加以分析记录；
5  编制测量和验证方案；
6  设计、安装、调试测量和验证方案所需的测试设备；
7  收集和测量报告期的能耗数据，运行状况数据，并加以分析记录； （HOBO专业能源采集，精确记录温度，湿度，风速，风压，电流，电压，电能等等能源指标）
8  计算和验证节能量，分析节能量的不确定性，必要时对系统的能耗基准进行调整；
9  撰写节能量验证报告。
【条文说明】节能量测量和验证应制定详细的实施方案，该方案应具有精确性，完整性，透明性和可重复性。具体包含以下内容：
(1)  系统边界，系统基本情况。系统边界的描述应包括完整的设备、设施名单和明确的地理位置界限；
(2)  系统基期，基期的能源利用状况及基准能耗值等；
(3)  节能量的单位，如节能量为综合能耗，应说明所采用的折算系数并保持一致；
(4)  报告期，报告期的能源利用状况及能耗值等。
(5)  测量和验证方法；
(6)  测量和验证方法对应的参数以及有效范围；
采用隔离测量法和整体比较法时，应说明测量点，测量时期，表计特性，抄表方式，表计调试程序，校表办法及处理数据遗失的方法；
采用隔离测量法并测量关键参数时，应说明约定参数的值及其不确定性；
采用模拟校验法时，应说明模拟软件的名称和版本，提供输入文件、输出文件的纸质和电子副本，指出模拟所用的条件，注明哪些输入参数是测量获得，哪些是假定的，说明测量数据获得的过程。报告模拟结果与用于校核的能耗数据吻合的精确程度。
(7)  建立标准工况；
(8)  明确影响能耗的各个因素来源，说明调整情况；
(9)  能耗计算方法和步骤，相关的假设等；
(10)  节能量期望精度并采取的控制措施，可参照《测量不确定度评定与表示》JJF 1059等标准规范定量描述测量，数据采集和分析的精密度，并定性分析无法量化的因素对结果准确度的预期影响。
2.4  基期能耗的确定应符合下列要求：
1  对于改造项目，基期能耗按照耗能系统或设备在基期内的运行参数和能耗数据进行确定。
2  对于新建项目，基期能耗应根据国家或地方节能设计标准、设备标准能效限定值要求、同类项目能耗水平统计值等确定。
【条文说明】这里新建建筑的基期能耗是以基准建筑进行计算的。这里“基准建筑”是依据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134-2010中的条文说明进行定义的：是“20世纪80年代改革开放初期同地区建造的住宅”，按该地区居住建筑的围护结构，在保证主要居室冬天18℃，夏季26℃的条件下，冬季用能效比为1的电取暖器，夏季用能效比为2.2的空调降温，计算出一个全年采暖、空调能耗作为基准能耗。对于公共建筑则依据《公共建筑节能设计标准》GB 50189中对于“基准建筑”定义的参数进行取值，其他地区的基准建筑则可按照国标或者各自地方地标节能设计标准中规定的“基准建筑”定义参数进行取值。室外气象数据采用典型气象年数据，数据来源应为政府部门或者权威机构公布的数据。
2.5  节能量验证对象基期，报告期应覆盖对象运行的典型工况，报告期时间长度应与基期相同，验证方法应一致。
【条文说明】基期应确保体现了耗能设施所有的运行工况。基期应包含能耗量由极大值到极小值的一个完整的运行循环。正常运行周期中的所有运行工况均应完全体现。所选基期内，决定耗能设施能耗的所有影响因素均应是可知的。一般选取紧邻实施节能措施前的时间段为基期。如建筑物的耗能量受天气影响程度较大，故需一整年的基准线数据来代表一个完整的运行循环。报告期应至少包含设备或耗能系统的一个运行周期，以便全面反映所有正常运行工况下的节能效果。所有“节能量”报告期的长度应考虑两个因素，节能措施的寿命和初期节能量随时间而减少的可能性。
2.6  确定节能量的计算数据应符合以下要求：
1  经校准的可采信的能源统计数据及财务数据，如公用事业公司提供的表计数据、能源费用账单等；
2  符合标准规范要求的能源计量仪表的读数；
3  使用在检定有效期内的检测仪器测量得到的能源消耗数据；
4  经过校准的，用计算机模拟得到的系统或设施的能耗数据；
5  公认的或相关各方认可的常用节能措施的数据。
2.7  符合下列情况时,宜采用隔离测量法进行节能量验证:
1  节能措施之间或与其他设备之间的相互影响可忽略不计或可测量和计算；
2  影响能耗的变量可以测量，且测量成本较低；
3  期望得到单个节能措施的节能量；
4  已有分项计量表可以隔离有节能措施系统的能耗量。
【条文说明】隔离测量法侧重于验证具体的单项节能措施的节能效果，相关影响能耗的参数可测量并且测量成本低。如照明节能系统，可通过测量改造前后的灯具功率以及运行时间来确定。
2.8  符合下列情况时，宜采用整体比较法进行节能量验证：
1  需验证整栋建筑的能效状况；
2  建筑中采用了多项节能措施，且相互之间影响显著；
3  采用隔离测量法比较复杂，且测量成本较高；
4  预期节能量足够大，在监测期间足以摆脱基期数据的随机干扰。
【条文说明】整体比较法侧重于对耗能系统整体节能效果的验证，一般是有多个节能措施同时存在并且相互影响比较显著，采用隔离改造法的测量方法比较复杂或者测量成本较高，或者预期的节能量大于耗能系统整体上的一些随机的能耗波动。节能措施实施后节能量分析的时间越长，短期不明波动的影响越小。当报告期短于两年时，要从基期数据中得出令人信服的节能量，一般节能量要大于基准能耗的10%。
2.9  符合下列情况时，宜采用模拟校验法进行验证：
1  基期能源数据都无法获得或不可靠；
2  节能措施之间，或与建筑物其他设备之间有显著的互相影响，采用隔离测量法时分离方法过于复杂或者测量成本过高；
3  建筑中的节能措施可以用成熟的模拟软件进行模拟，并有实际能耗或负荷数据进行比对。
【条文说明】校准是对模拟结果和校准结果数据进行比较，以验证模拟较好的预测了耗能系统的能耗模式过程。一般采用12个月的公用事业费账单来校准建筑物的模拟模型。这些账单是应在建筑物稳定运行后取得的。对于新建建筑，从开始到住满用户，以及住户掌握最佳运行方式前，有时需要好几个月。校准数据应在节能量验证实施中进行记录并且表明数据来源。
考虑到能耗模拟软件的局限性，只有当隔离测量法和整体比较法不适用时才采用校准模拟法。目前很多建筑结构，空调系统形式，节能措施在软件中都没有对应的模型和自定义形式，无法进行有效模拟。
2.10  采用隔离测量法进行节能量验证时，应符合下列规定：
1  节能措施对象运行负荷稳定，可只测量关键参数，其他参数宜估算确定；
2  当节能措施对象运行负荷变化较大时，应对与能耗有关的所有参数进行测量；
3  当节能措施系统中同种类型与型号设备数量较多时，宜对设备进行抽样测量。
【条文说明】当节能措施系统设备的运行负荷较稳定或变化较小时，如建筑中的照明系统，可只测量影响能耗的关键参数(如照明功率)，对其他参数进行约定(如照明运行时间)进行估算。对于约定参数，应根据历史运行数据和实际功能情况进行判断，确保约定参数符合实际情况，在节能量验证报告中应包含该约定参数对节能量影响程度的评估。
2.11  采用模拟校验法进行节能量验证时，应符合下列规定：
1  应制定校准模拟方案；
2  应采用逐时能耗模拟软件，且选择建筑所在地或者周边城市典型气象年的逐时气象参数；
3  除节能措施外，基准建筑的能耗模型和竣工后的建筑能耗模型应采用相同输入条件；
4  能耗模拟输出的逐月能耗和峰值能耗数据应与实际账单数据进行比对，月误差应控制在±14%之内，均方差应控制在±10%之内。
【条文说明】校准模拟方案包括：采用的模拟的软件名称及版本，模拟结果与实际能耗数据的比对方法，比对误差。
“相同输入条件”包括实施节能措施前后建筑模型，气象参数、运行时间、人员密度等参数应一致。这些数据应通过调研收集。此外，还应对主要用能系统和设备进行调研和测试。
校准模拟法的模拟过程和节能量的计算过程应进行记录并保存相应的文件。文件应详细记录建模和校准过程，包括输入数据和气象数据，以便可以核查模拟过程和结果。
2.12  计算节能量时，应进行不确定度分析，并注明计算得到节能量的不确定度或模型的精度。
【条文说明】节能量验证过程中易引入很多不确定因素，如隔离测量法中部分参数的约定，整体比较法中非节能措施相关参数的变化，校验模拟法中模拟输入数据与实际数据的不一致性，应对这些不确定因素对于节能量的影响程度进行评估，并在节能量验证过程中考虑相应的预防措施，在最后的节能量报告中注明节能量的不确定度。