本發(fā)明涉及一種評價公共建筑節(jié)能情況的能耗儀，尤其是一種基于建筑面積和能效比的集預測與評價公共建筑能耗一體的能耗儀，屬于建筑節(jié)能技術領域。

背景技術：

公共建筑主要包含辦公建筑(寫字樓、政府辦公樓等)，商業(yè)建筑(商場、旅館飯店等)，科教文衛(wèi)建筑，通信建筑以及交通運輸用房等。據(jù)抽樣調查，我國大型公共建筑面積占城鎮(zhèn)建筑面積比例不到4％，消耗的電量卻占20％以上，大型公共建筑能耗高的問題比較突出，強化大型公共建筑節(jié)能管理，是今后一段時間建筑節(jié)能工作的重點。對于新建公共建筑，一方面，energyplus、trnsys、dest等能耗模擬軟件已被廣泛應用，使得建筑在設計階段就充分利用各項節(jié)能技術，從而在源頭上遏制了高能耗建筑的建設；另一方面，leed、breeam、gb50378-2006《綠色建筑評價標準》等建筑能耗分值評估體系的普及，大大增強了建筑業(yè)主們的建筑節(jié)能意識，促進了各項節(jié)能措施的應用和能耗標識的執(zhí)行，從而確保了新建建筑符合節(jié)能標準；由此可以看出對于新建公共建筑我國已有較為成熟且完善的能耗評價體系。對于既有公共建筑，其能耗評價體系是基于多棟建筑物間的橫向比較，因此需要收集全面詳細的建筑基本信息、氣象數(shù)據(jù)及相關能耗數(shù)據(jù)，并且對數(shù)據(jù)的準確性要求較高。國外已有較為成熟的基于多棟建筑橫向比較的能耗評價體系，其中最具代表性的美國環(huán)保署的energystarbenchmarkingtool—“能源之星”建筑能耗評價工具，其依托涵蓋大量數(shù)據(jù)的cbecs(commercialbuildingsenergyconsumptionsurvey)能耗數(shù)據(jù)庫，用戶只需將建筑的一些基本信息輸入，便可得知建筑的能耗等級。而在國內，一方面，大眾對建筑節(jié)能工作的不熟悉使得數(shù)據(jù)采集的可操作性較差，難以形成全面詳細和準確的數(shù)據(jù)庫；另一方面，能耗影響因素各異：有以建筑面積為代表的單一能耗影響因素，也有多個系數(shù)(包括天氣，人數(shù)，建筑面積、設備能效、墻體、屋頂?shù)鹊膫鳠嵯禂?shù)等)結合的復合影響因素，難以形成統(tǒng)一的能耗影響因素，因此我國還尚未形成較為成熟完善的既有公共建筑能耗評價體系。

在已有技術中，申請?zhí)枮?01510680475.4，名稱為一種居住建筑節(jié)能效果評價的簡易方法，提出了一種基于統(tǒng)計學原理，根據(jù)上海市氣象資料和建筑能耗隨外墻、屋面、外窗等圍護結構的保溫、隔熱系數(shù)的變化規(guī)律來優(yōu)化dest-h能耗模擬軟件的簡易建筑節(jié)能效果評價方法。然而，該專利雖然考慮了氣象因子、圍護結構的保溫隔熱對建筑能耗的影響，但其基本原理還是基于dest-h能耗模擬軟件，而dest軟件僅適用于對單棟建筑的能耗狀況進行評價，因此該評價方法無法應用于多棟建筑能耗的橫向比較，換言之，該評價方法并不適用于多棟既有公共建筑的能耗評價。

技術實現(xiàn)要素：

為了完善既有公共建筑的能耗評價體系，本發(fā)明的目的在于提出一種內部嵌入能耗評價模型的能耗儀，此儀器通過公共建筑的建筑面積、區(qū)域面積、能耗數(shù)據(jù)等輸入?yún)?shù)，即可準確的對公共建筑的能耗水平進行預測，并且給出其在多棟公共建筑間的能耗水平得分，能夠滿足國家各級政府主管部門節(jié)能監(jiān)管的需要，滿足建筑業(yè)主對建筑節(jié)能潛力評估的需要，有利于國內公共建筑領域節(jié)能管理和節(jié)能改造等工作的開展。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：將能耗評價模型程序事先設定在能耗儀內，根據(jù)公共建筑的實際調研情況，在取得建筑面積、各區(qū)域面積劃分情況、能耗數(shù)據(jù)后，首先根據(jù)建筑的建筑面積和各區(qū)域面積劃分情況，通過儀器內部程序的運算，對公共建筑的能耗水平進行預測，接著根據(jù)建筑的實際能耗數(shù)據(jù)，對其能耗水平進行綜合評價，最終得到公共建筑的能耗水平得分和節(jié)能潛力大小。

本發(fā)明主要包括用于建筑面積、區(qū)域面積、能耗數(shù)據(jù)等建筑基礎參數(shù)輸入和能耗評價結果輸出的輸入輸出一體設備觸摸屏，用于儲存建筑面積、區(qū)域面積、能耗數(shù)據(jù)等建筑基礎參數(shù)并進行控制運算的單片機系統(tǒng)8051。

進一步地，在本發(fā)明中，能耗評價模型包括預測、評分和自適應三個模塊。其中預測模塊是對建筑的年綜合能耗(單位為千克標準煤每年(kgce/a))進行預測，評分模塊是根據(jù)建筑的實際年綜合能耗進而確定其在多棟建筑物間的能耗水平得分與節(jié)能潛力大小，自適應模塊是對能耗評價模型的擴展與修正，能夠根據(jù)區(qū)域面積來優(yōu)化能耗評價結果。

更進一步地，在本發(fā)明中，能耗評價模型的輸入?yún)?shù)為兩類，一類是建筑基本信息參數(shù)，包括建筑物的建筑面積和區(qū)域面積，其中建筑面積為必備輸入?yún)?shù)，建筑物的區(qū)域面積屬于可選輸入?yún)?shù)；另一類是能耗數(shù)據(jù)，主要包括建筑物的能源消耗量，可能包括電力、天然氣、煤氣等等。其中，建筑基本信息參數(shù)中的建筑面積主要用于能耗評價模型的預測模塊，能耗參數(shù)主要用于能耗評價模型的評分模塊。若輸入?yún)?shù)還包括區(qū)域面積參數(shù)，則自適應模塊參與模型的運算。

更進一步地，在能耗評價模型的預測模塊中，通過多元線性回歸擬合得到統(tǒng)計報告期內(通常是一年)的公共建筑預測年綜合能耗。此公共建筑預測年綜合能耗主要是通過對影響公共建筑能耗的主要因素的分析和篩選，以篩選后的主要能耗影響因素為自變量建立起因變量公共建筑預測年綜合能耗的回歸函數(shù)。在本發(fā)明中，主要能耗影響因素也即預測模塊的輸入?yún)?shù)確定為建筑面積，原因在于：各類因子(建筑面積、建筑的各功能區(qū)域面積、開業(yè)時間、圍護結構傳熱系數(shù)、天氣、設備能效等)對公共建筑的能源消耗量的影響程度大小各異，若將多個系數(shù)確定為能耗影響因素，一方面從數(shù)據(jù)易取得角度考慮，由于牽涉太多種類系數(shù)會增加數(shù)據(jù)采集的困難性；另一方面從對能耗的影響程度角度考慮，各影響因子影響程度有大有小，引入過多影響程度不明的因子會使得預測的可靠性降低。另外，考慮到目前領域內較為認可的單位建筑面積能耗(單耗)這一能耗評價指標，其正是與建筑面積這一影響因素建立關系，由此可以看出建筑面積是與公共建筑能耗密切關聯(lián)的一個影響參數(shù)，且參數(shù)本身簡單易取得，利于推廣。

更進一步地，建筑面積細分至由建筑內各功能區(qū)域面積組成，各功能區(qū)域面積也與建筑能耗密切相關，例如對于一棟購物中心，由于耗能設備的不同和耗能設備數(shù)量的差異，導致其餐飲區(qū)的能耗遠遠大于百貨區(qū)能耗，類似的，對于車庫區(qū)，由于不采用空調系統(tǒng)其能耗則遠遠小于百貨區(qū)能耗。由此在自適應模塊，特別增加公共建筑各區(qū)域面積這一類參數(shù)作為輸入?yún)?shù)，目的在于通過建筑面積(預測模塊)和區(qū)域面積這兩種不同輸入?yún)?shù)，擬合得到兩個年綜合能耗的預測公式，從而得到兩個年綜合能耗預測值，與建筑實際年綜合能耗(輸入?yún)?shù))相比，確定最優(yōu)的預測值和預測公式。預測模塊和自適應模塊的預測年綜合能耗公式如公式(1)和(2)所示：

ep＝b+as(1)

式中：

ep——公共建筑預測年綜合能耗，單位為千克標準煤每年(kgce/a)；

s——建筑面積，單位為平方米(m²)；

b——經多元擬合后確定的常數(shù)；

a——經多元擬合后確定的系數(shù)，單位為千克標準煤每平方米每年[kgce/(m²·a)]。

ep＝b+a1s1+a2s2+a3s3+…+a10s10(2)

式中：

ep——公共建筑預測年綜合能耗，單位為千克標準煤每年(kgce/a)；

s1,s2,s3,…,s10——具體的公共建筑各區(qū)域面積，單位為平方米(m²)，這里規(guī)定其面積劃分最多有10個分區(qū)；

b——經多元擬合后確定的常數(shù)；

a1,a2,a3,…,a10——經多元擬合確定的相對應各區(qū)域面積的系數(shù)，單位為千克標準煤每平方米每年[kgce/(m²·a)]。

更進一步地，在能耗評價模型的評分模塊中，引入能效比來對公共建筑的能耗水平進行綜合評價。能效比(eer)是指公共建筑的年綜合能耗與預測年綜合能耗的比值。其計算按照公式(3)進行。

式中：

eer——公共建筑能效比；

e——公共建筑年綜合能耗，單位為千克標準煤每年(kgce/a)；

ep——公共建筑預測年綜合能耗，單位為千克標準煤每年(kgce/a)。

低能效比的建筑說明其實際能耗小于預測能耗，節(jié)能率高，相應的，建筑的節(jié)能潛力低，反之，高能效比的建筑，其實際能耗大于預測能耗，節(jié)能率低，建筑的節(jié)能潛力高，可采用一系列節(jié)能改造的方法來提高其能源使用效率。

為了便于多個建筑之間進行能效比的比較，通過曲線回歸擬合累積百分數(shù)隨著能效比變化的曲線規(guī)律，進而建立1-100分的能效比評分體系。對于每一特定的能效比區(qū)間，均對應了一個具體的分值，100分對應的能效比最小，表明建筑的節(jié)能率最高，相應其節(jié)能潛力小，1分對應的能效比最大，表明建筑的節(jié)能率最低，相應其節(jié)能潛力大。規(guī)定當?shù)梅譃?0分時，公共建筑耗能水平合理，得分為75分時，公共建筑能耗水平較為先進，可頒發(fā)相應認證。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：第一，基于建筑面積和能效比的的能耗儀，能夠對公共建筑的能耗進行預測和綜合評價，完善了既有公共建筑的能耗評價體系，有利于國內公共建筑領域節(jié)能管理和節(jié)能改造等工作的開展；第二，能耗儀采用建筑面積和各區(qū)域面積作為能耗的主要影響因素對公共建筑的能耗進行預測，此能耗影響參數(shù)本身簡單易取得，與公共建筑能耗密切關聯(lián)，使得預測的可靠性大大提高，有利于能耗儀的推廣；第三，基于能效比的能耗評分體系，便于多個公共建筑之間進行能耗的比較，能夠滿足國家各級政府主管部門節(jié)能監(jiān)管的需要，滿足建筑業(yè)主對建筑節(jié)能潛力評估的需要。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的計算程序流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例以本發(fā)明技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例

本發(fā)明的實施例如圖1所示，本發(fā)明單片機系統(tǒng)內嵌程序中主要包括能耗評價模型的預測、評分及自適應模塊，可以根據(jù)輸入?yún)?shù)的不同(主要是建筑面積和區(qū)域面積)，相應使用預測或自適應模塊進行公共建筑的年綜合能耗的預測，以得到最優(yōu)的預測值，從而優(yōu)化能耗評價結果。

本實施例中單片機系統(tǒng)程序運行步驟如下：輸入?yún)?shù)包括：建筑面積、區(qū)域面積和能耗數(shù)據(jù)，其中能耗數(shù)據(jù)是公共建筑在統(tǒng)計報告期內(通常為1年)所消耗的能源消費量(通常包括電力、天然氣、煤氣等)，在能耗評價模型運算前，需將能耗數(shù)據(jù)折算為等量的標準煤。在能耗評價模型運算時，首先運行預測模塊，將輸入?yún)?shù)建筑面積輸入到預測模塊，通過擬合得到公共建筑的預測年綜合能耗；接著運行評分模塊，將經折算后的能耗數(shù)據(jù)即能耗參數(shù)和由預測模塊得到的預測年綜合能耗輸入到評分模塊，得到公共建筑的能效比后，與能效比評分體系相對應，即可得到該建筑的能耗水平得分與節(jié)能潛力大小；最終，結合評分模塊與預測模塊的輸出結果得到公共建筑能耗評價結果。當輸入?yún)?shù)同時包括建筑面積和區(qū)域面積時，即可運行自適應模塊，將能耗參數(shù)與區(qū)域面積輸入到自適應模塊，得到由區(qū)域面積擬合的預測年綜合能耗，通過判據(jù)a即兩個預測年綜合能耗(分別由自適應和預測模塊擬合得到)與能耗參數(shù)的差值的比較，選定差值小的所對應的預測年綜合能耗為最優(yōu)預測年綜合能耗，并將結果輸出到評分模塊，運行評分模塊程序，最終得到優(yōu)化后的公共建筑能耗評價結果。