五星級(jí)酒店能耗分析及能效評(píng)價(jià)體系構(gòu)建
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作者：張毅
本文將基于調(diào)研得到的五星級(jí)酒店建筑的基本信息和實(shí)際能耗數(shù)據(jù)，建立能耗比對(duì)和評(píng)價(jià)工具，對(duì)五星級(jí)酒店的能耗特點(diǎn)及節(jié)能潛力進(jìn)行分析和研究，以期為酒店建筑節(jié)能工作提供借鑒和參考。
1 研究方法
建筑能耗受建筑內(nèi)各種因素的影響，建筑能耗為“果”，其他影響變量則為“因”，而建筑能耗具有可測量的特點(diǎn)…，基于建筑能耗的上述特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用多元回歸的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來建立五星級(jí)酒店建筑能耗比對(duì)和能效評(píng)價(jià)工具。
本文研究的主要技術(shù)路線流程如圖1所示。從五星級(jí)酒店建筑能耗調(diào)研分析開始，以統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS作為分析工具，結(jié)合本專業(yè)知識(shí)和統(tǒng)計(jì)學(xué)多元回歸分析方法，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，基于實(shí)際調(diào)研得到的建筑能耗數(shù)據(jù)和基本信息，建立適用于五星級(jí)酒店建筑能耗特點(diǎn)的能耗比對(duì)及能效評(píng)價(jià)工具，并基于該工具對(duì)調(diào)研的五星級(jí)酒店建筑的能耗特點(diǎn)及節(jié)能潛力進(jìn)行分析。
2五星級(jí)酒店建筑能耗數(shù)據(jù)調(diào)研與分析
為保證調(diào)研數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠，應(yīng)對(duì)調(diào)研的內(nèi)容、調(diào)研樣本范圍進(jìn)行認(rèn)真研究，并與建筑業(yè)主溝通，共同修改確定調(diào)研問卷，對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)還需回訪和確認(rèn)，保證調(diào)研得到的樣本數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，在此基礎(chǔ)上，才可進(jìn)一步進(jìn)行樣本數(shù)據(jù)的處理和分析。
本次調(diào)研的五星級(jí)酒店建筑的相關(guān)信息包括酒店建筑物理特征，如建造年代、面積、建筑層數(shù)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)等；建筑使用和運(yùn)行方式，如主要班次員工數(shù)量、客房數(shù)、人住率等；建筑功能分區(qū)特點(diǎn)，如是廚房、健身房、宴會(huì)廳等；用能設(shè)備信息，如采暖、空調(diào)、冷藏冷卻和電梯等；建筑使用的能源種類和使用途徑；建筑能耗和相關(guān)費(fèi)用支出等。
但是由于本次調(diào)研以問卷調(diào)查的形式進(jìn)行，樣本數(shù)據(jù)存在參差不齊的情況，回收上來的樣本不可直接進(jìn)行分析應(yīng)用。在進(jìn)行建模分析前，需要對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行初步的分析和整理，對(duì)于關(guān)鍵數(shù)據(jù)缺失或者錯(cuò)誤的樣本在進(jìn)行多次回訪和確認(rèn)后仍無法獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的樣本則予以剔除。
為方便進(jìn)行各類能源消耗量對(duì)比，在進(jìn)行能耗分析之前，先將各類能源均轉(zhuǎn)化成標(biāo)煤，采用標(biāo)煤這同一標(biāo)尺進(jìn)行對(duì)比分析。圖2為某市調(diào)研樣本中各類能源所占比例，從圖中明顯可以看出，電是五星級(jí)酒店建筑的主要能源，平均約占到了總能耗的63. 6%，其次是天然氣18. 4%，市政熱水和蒸汽合計(jì)占到了18.1%。進(jìn)一步分析各類能源的消耗量，五星級(jí)酒店建筑單位面積總能耗（折算為標(biāo)準(zhǔn)煤）分布范圍為20~120 kg/m2，平均值為57.3 kg/ m2，其中耗電量為37.4 kg/m2，天然氣為10.8 kg/m2，市政蒸汽6.1 kg/m2，市政熱水3.1 kg/m2。
3 五星級(jí)酒店建筑能耗比對(duì)及能效評(píng)價(jià)工具的建立
要建立五星級(jí)酒店建筑的能耗比對(duì)模型，首先必須針對(duì)其功能和能耗特點(diǎn)，分析影響其建筑能耗高低的主要因素。建立建筑能耗比對(duì)模型時(shí)，只考慮建筑固有的特性參數(shù)，例如規(guī)模、運(yùn)行時(shí)間、入住率等。
此外，在進(jìn)行分析時(shí)，還應(yīng)考慮變量其他形式或者變量間的交互作用，最終根據(jù)初步分析確定的影響因素，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS進(jìn)行計(jì)算分析，建立能耗比對(duì)模型和能效評(píng)價(jià)工具的流程如圖1所示，由于篇幅限制，具體計(jì)算過程在此不作詳細(xì)介紹。對(duì)于同一地區(qū)的建筑，所處氣象條件相同，故該影響因素可不考慮。最終得到某市五星級(jí)酒店的單位建筑面積能耗( EUI)影響因素主要有：1）大型冰庫數(shù)量X1；2）商鋪面積占總建筑面積比例x2；3）每百平米客房數(shù)量X3；4）入住率x4；即建筑能耗比對(duì)回歸模型可表示為EUI =F（x1，X2，X3，X4）。
建立回歸模型后，便可根據(jù)各酒店樣本與模型相關(guān)的信息計(jì)算不同酒店樣本基于回歸模型得到標(biāo)準(zhǔn)化的單位面積能耗值( EUI)。為進(jìn)一步定量比較不同的酒店樣本標(biāo)準(zhǔn)化的EUI與實(shí)際EUI偏差程度，定義能效比=實(shí)際EUI/預(yù)測EUI。根據(jù)該公式可知，某樣本計(jì)算得到的能效比低意味著該酒店建筑的實(shí)際能耗值低于標(biāo)準(zhǔn)化的能耗值，即可認(rèn)為該酒店的能效水平較高。
計(jì)算各樣本的能效比值后，便可得到樣本空間的能效比值累積分布。根據(jù)美國能源之星( EnergyStar)的研究成果，若回歸得到的模型能夠較好地預(yù)測建筑能耗，Gamma分布則能夠完美地解釋樣本空間能效比值累積分布特性。Gamma分布概率密度函數(shù)見式(1)：
式中：α，β為Gamma分布函數(shù)的特征參數(shù)。
由Matlab計(jì)算符合各模型計(jì)算能耗比累計(jì)分布特性的Gamma分布函數(shù)，由此計(jì)算不同累計(jì)概率下對(duì)應(yīng)的能耗比值，便可計(jì)算得出各模型得到的不同樣本的評(píng)分結(jié)果。根據(jù)Matlab計(jì)算結(jié)果，該模型預(yù)測結(jié)果對(duì)應(yīng)的Gamma分布的特征參數(shù)d為26. 058 8，B為0.038 4，Gamma曲線擬合結(jié)果如圖3所示。
根據(jù)Gamma曲線擬合結(jié)果建立評(píng)分工具，對(duì)應(yīng)評(píng)分表如表1所示。評(píng)分表中累積概率1%對(duì)應(yīng)的能耗比值范圍評(píng)分結(jié)果為99分，表示只有1%的酒店樣本能耗水平能達(dá)到該水平。
4五星級(jí)酒店建筑能耗比對(duì)及能效評(píng)價(jià)工具應(yīng)用分析
利用五星級(jí)酒店能耗及能效評(píng)價(jià)工具對(duì)某市五星級(jí)酒店進(jìn)行評(píng)分，其中得分最高為98分，最低為4分；80分以上樣本比例為19%，而50分以下樣本比例為51%，得分低于75分的樣本占到了74%，樣本各得分區(qū)間分布情況，可以從圖4樣本得分累積分布圖中清晰地看出來。
由能效評(píng)價(jià)模型的評(píng)分原理可知，50分為臨界分?jǐn)?shù)，低于50分可認(rèn)為該樣本的實(shí)際能耗水平相比能耗比對(duì)模型的預(yù)測結(jié)果要高，同時(shí)可認(rèn)為該樣本比50%以上的同類建筑能效要低，具有可觀的節(jié)能潛力。得分為75分則表示樣本比75%以上的同類建筑能效要高，可見，若所有的樣本都能達(dá)到75分以上，表明各樣本建筑達(dá)到了較高的能效水平。因此，在進(jìn)行節(jié)能潛力分析時(shí)，分別以50分和75分為節(jié)能目標(biāo)，對(duì)所有低于50分的樣本建筑在同等情況下達(dá)到分別達(dá)到50分和75分的節(jié)能潛力進(jìn)行了分析；同時(shí)也對(duì)所有低于75分的樣本建筑達(dá)到75分的節(jié)能潛力進(jìn)行了分析，具體節(jié)能情況如圖5—圖7所示。
4.1低于50分樣本節(jié)能潛力分析
低于50分的樣本節(jié)能分兩步進(jìn)行，第一步達(dá)到50分；第二步，在50分的基礎(chǔ)上再通過節(jié)能達(dá)到75，節(jié)能潛力如圖5所示。
在同等條件下（功能、服務(wù)、入住率等外部條件相同），要達(dá)到50分，得分越低的建筑節(jié)能潛力越大，節(jié)能量（標(biāo)準(zhǔn)煤）范圍為2. 64~ 28. 13 kg/m2，平均節(jié)能量（標(biāo)準(zhǔn)煤）為9.62 kg/m2，節(jié)能率范圍為2. 3%~28. 8%，平均節(jié)能率為13.6%。
在達(dá)到50分后，想要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)75分的目標(biāo)，就需要采取更多的節(jié)能措施了。而各樣本建筑由于其固有特性不同，同樣從50分提升到75分，節(jié)能潛力也會(huì)不一樣了。若實(shí)現(xiàn)第二步75分的節(jié)能目標(biāo)，節(jié)能量可在第一步的基礎(chǔ)上，再實(shí)現(xiàn)節(jié)能（標(biāo)準(zhǔn)煤）4. 97—14. 05 kg/m2，節(jié)能率9. 0%~12.3%，平均節(jié)能量（標(biāo)準(zhǔn)煤）為7.56 kg/m2，平均節(jié)能率為10. 9%。
4.2低于75分樣本節(jié)能潛力分析
由圖6可知，低于75分的樣本占74%，51%樣本低于50分，節(jié)能潛力在上一節(jié)已經(jīng)分析，因此，這里只分析樣本要達(dá)到75分的目標(biāo)能效水平的節(jié)能潛力，具體如圖6所示。
在同等條件下（功能、服務(wù)入住率外部條件相同），要達(dá)到75分，得分越低的建筑節(jié)能潛力越大，節(jié)能量（標(biāo)準(zhǔn)煤）范圍為0. 55~36. 92 kg/m2，平均節(jié)能量（標(biāo)準(zhǔn)煤）為13.07 kg/m2，節(jié)能率范圍為1. 1%~37. 8%，平均節(jié)能率為19.0%。
其中，得分高于50分低于75分的樣本建筑節(jié)能潛力較小，節(jié)能量（標(biāo)準(zhǔn)煤）范圍為0. 55~7.87kg/m2，節(jié)能率范圍為1.10r/0~12. 3%，平均節(jié)能量（標(biāo)準(zhǔn)煤）為4. 02 kg/m2，平均節(jié)能率為7. 0%。
需要說明的是，本文進(jìn)行的節(jié)能量分析均是基于當(dāng)前的能耗情況進(jìn)行靜態(tài)分析得到的。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，基于能耗比對(duì)及能效評(píng)價(jià)工具得到的各建筑節(jié)能潛力情況后，需要各建筑提供更詳細(xì)的用能情況進(jìn)行進(jìn)一步分析診斷，進(jìn)而明確各建筑的節(jié)能潛力點(diǎn)，有針對(duì)地實(shí)施節(jié)能改造，實(shí)現(xiàn)建筑能效的提升。
5 小結(jié)
1)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)多元回歸分析方法，通過對(duì)建筑能耗及其影響因素分析建立的建筑能耗比對(duì)及能效評(píng)價(jià)工具，為科學(xué)評(píng)價(jià)建筑實(shí)際運(yùn)行能耗提供了方法和工具。
2)評(píng)價(jià)工具將Gamma分布特性與樣本空間建筑能效比分布特性有機(jī)結(jié)合，通過Matlab曲線擬合得到建筑能效比的Gamma分布概率密度函數(shù)，以百分制得分值表述實(shí)際能效水平，表述直觀、便于理解．可操作性強(qiáng)。
3)利用評(píng)價(jià)工具可對(duì)建筑節(jié)能潛力進(jìn)行初步分析，如對(duì)低于50分的建筑，要達(dá)到50分，平均可節(jié)能（標(biāo)準(zhǔn)煤）9. 62 kg/m2，若再達(dá)到75分，可再節(jié) 能（標(biāo)準(zhǔn)煤）7. 56 kg/mz節(jié)能潛力可量化，更直觀，可有效促進(jìn)業(yè)主采取節(jié)能措施。
4)隨著節(jié)能改造的實(shí)施和建筑能效的不斷提升，該評(píng)價(jià)工具需要根據(jù)新的建筑信息和能耗數(shù)據(jù)不斷改進(jìn)和完善，相應(yīng)的各建筑的能效評(píng)分結(jié)果也是動(dòng)態(tài)變化的。實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能工作“評(píng)價(jià)一改造一再評(píng)價(jià)”的良性循環(huán)，推動(dòng)建筑能效提升工程循環(huán)往復(fù)、逐漸上升、可持續(xù)的發(fā)展。
6[摘要]
本文以五星級(jí)酒店建筑為例，基于調(diào)研得到的建筑基本信息及實(shí)際能耗數(shù)據(jù)，建立了適用于五星級(jí)酒店建筑的能耗比對(duì)及評(píng)價(jià)工具，并應(yīng)用該工具對(duì)調(diào)研酒店建筑的能耗特點(diǎn)及節(jié)能潛力進(jìn)行了分析。
