马鞍山市住宅能耗调查与实测结果分析

安徽工业大学毕业设计（论文）说明书第Ⅰ页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊马鞍山市住宅能耗调查与实测结果分析建筑环境与设备工程专业张婷(069044206)指导教师黄志甲教授摘要本文在对马鞍山地区住宅建筑类型和住宅能源消费进行调查研究的基础上，从中选出具有代表性的一户自2009年4月起对其室内外热环境与家庭各终端能耗进行逐时的测量。结论有：(1)马鞍山市全年住宅月均耗电量为137kWh/户,空调季月均耗电量为40kWh/户,占全年月均耗电量的29.2%;采暖季月均耗电量27kWh/户,占全年月均耗电量的19.7%。在最热月,住宅耗电量达到192kWh/户;在最冷月,住宅耗电量达到171kWh/户。(2)测量期间耗电量波动较大，具有明显的季节性，在夏季的6月下旬至8月上旬出现了明显的峰值；在夏季耗电量日变化曲线中得出其变化规律具有时段性，最大值出现在下午14:00～21:00期间。(3)将总电耗按照用途分解为空调、卫生间、照明、娱乐、炊事、冰箱、其他等7项终端能耗。测量期间虽然空调使用时间相对较少，但其能耗占到总能耗的31.94%；通过回归性分析，空调和冰箱能耗与室外温度的决定系数较大；空调负荷和夏季敏感负荷对需求侧管理产生了很大影响。(4)通过DeST与Trnsys软件的比较得出：使用Trnsys软件进行住宅模拟，使用者可以根据需要定义不同的时间步长及不同的终端设备，更能真实的反映室内负荷随时间的变化规律。通过本论文调查与实测研究结果得出测量住户中各用电设备的终端结构，不同用电设备其耗能特点及随时间的变化规律。为需求侧管理及住宅能耗模拟提供了理论依据。关键词：住宅建筑终端能耗调查实测需求侧管理能耗模拟安徽工业大学毕业设计（论文）说明书第1页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ABSTRACTInthispaper,BasedoninvestigationonenergyconsumptionofhouseholdsandbuildingtypeofresidentialbuildingsinMaanshancity,onerepresentativehouseholdwasselectedtomeasureabouttheterminalconsumptionandtemperatureandhumidityofindoorandoutdoorenvironmentfromApriltoNovember,2009.Thefollowingresultscanbeconcluded:(1)Maanshanresidentialaveragepowerconsumptionofeachmonthwas137kWhperhousehold,theenergyconsumptionofspacecoolinginairconditionseasonwas40kWhperhouseholdandtheconsumptionofheatinginheatingseasonwas27kWhperhousehold,holding29.2%and19.7%ofeachmonthrespectively.Inthehottestandcoldestmonth,thepowerconsumptionofeachhouseholdwas192and171kWhperhouseholdrespectively.(2)Duringthemeasurement,thefluctuationofpowerconsumptionisobviousinthesummer,thepeakwasappearedobviouslyinlateJunetoearlyAugust;Thecurveofdailyconsumptionindicatedthatthepowerconsumptiongotatime-dependentcharacteristics.Thevalueofmaximumenergyconsumptionappearedduring14:00to21:00.(3)HouseEnergyConsumptionmainlyclassifiedintoairconditionandbathroom,lighting,entertainment,cooking,refrigeratoretal.Althoughtheuseofairconditioningduringthemeasurementtimeisrelativelyless,butitsenergyconsumptionaccountedfor31.94%oftotalenergyconsumption.Basedonregressionanalysisoftestdata,airconditioningandrefrigeratorenergyconsumptionarethegreatestassociationwiththeoutdoortemperature.Theairconditioningloadandsummersensitiveloadhadagreatimpactondemandsidemanagement.(4)ThroughthecomparisonbetweentheDeSTandTrnsyssoftware,peoplecanuseTrnsystodefinedifferenttimestepandtheterminalequipmentandtrulyreflecttheindoorloadvariationregulationwithtime.Householdelectricalequipmentoftheterminalstructure,electricalequipmentwithdifferentcharacteristicsanditsenergyvariationregulationwithtimewereobtainedbythesurveyandfieldmeasurementresults,providingatheoreticalbasisfordemandsidemanagementandresidentialenergysimulation.安徽工业大学毕业设计（论文）说明书第2页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊Keywords:Residentialbuilding,Terminalenergyconsumption,Surveyandfieldmeasurement，DemandSideManagement,Energyconsumptionsimulation安徽工业大学毕业设计（论文）说明书共60页第1页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章绪论1.1研究背景随着全球能源消费量的高速增长，二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量也逐年增大，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。据美国能源信息署统计，1990年世界二氧化碳的排放量约为215.6亿吨，2001年达到239.0亿吨，预计2010年将为277.2亿吨，2025年达到371.2亿吨，年均增长1.85%。全球温室效应和化石燃料枯竭等问题的出现，使得能源问题成为全世界的当务之急。美国能源信息署（EIA）2008年数据，2008年世界二氧化碳排放量为291.95亿吨，2008年相比95-06年年均二氧化碳排放量增长率28%1。调查表明，美国二氧化碳排放量居世界第二，年人均二氧化碳排放23.5公吨，占全球二氧化碳总量的18.44%；我国二氧化碳的排放量上升到世界首位，但年人均二氧化碳排放量仅为5.5公吨，只有美国的23%，欧盟的48%左右2。从2008年世界各地区石油消费比例分布情况图上看，亚太地区的消费量最大为30.00%，仅美国就占全世界的22.99%；北美洲消耗量占28.13%，位居第二，其中我国的消耗量占全球的9.47%3，中国作为能源消耗大国对环境的影响也不容忽视。亚太地区30%北美洲20.13%中南美洲6.99%美国22.99%其他5.13%中国9.47%其他20.53%非洲3.41%中东7.61%欧洲及欧亚大陆23.87%图1.12008年全球石油消耗分布图我国正面临着经济高速发展的时代，经济运行的稳定性有所提高，发展的协调性有所改善。国民生产总值连续增长，从2002年至2006年每年增长8％以上，2008年突破了300000亿元4。如图1.2所示。安徽工业大学毕业设计（论文）说明书共60页第2页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊随着中国工业化进程的发展，中国的经济发展带来的能源需求量急速增加。2008年，中国的石油消耗量与2007年相比增加了3.3%。2008年，全球的天然气消费量增加了2.5%，其中美国的天然气消耗量占总量的22.0%，中国的天然气消费增长了15.8%。世界煤炭消费2008年增长了3.1%4，出现了自2002年以来首次低于平99214.6109655.2120332.7135822.8159878.3183217.4211923.5300670257305.68.30%8.40%9.10%10%10.10%10.40%9.40%11.40%10.70%050000100000150000200000250000300000350000200020012002200320042005200620072008(年)(亿元)0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%图1.22000-2008年国内生产总值及增长速度均水平的增长。尽管如此，煤炭仍然连续第六年成为消费增长最快的一次能源。虽然中国的煤炭消费增幅低于平均水平，但该国仍占全球增长的85%以上。钢铁生产，发电，家用燃料以及部分地区采暖和热水供应等都需要煤，这种消费造成酸雨现象较为严重，煤灰垃圾，温室效应等。目前我国能源工业已经形成了以煤炭为主、多能互补的能源生产体系，在一次能源生产和消费总量中的比重大约为：煤炭68.7%，石油18.7%，天然气3.8%，一次电力（水电、核电、新能源发电）8.9%。从1994-2008中国能源消费变迁图可知：各项能源的消耗都呈增长趋势，其中煤和天然气一直是主要的能源消耗方式。（图1.3）我国现在的能源消费结构中，建设领域和生活方面的能源消费量占整个国家总能耗的11.61％4（见图1.4）。从建筑业的发展势头看这一数字仍会增加。据统计资料表明，当中国发展到中等发达国家水平时，建筑用能将占总能耗的30%到35%，与此同时，我国建筑业正处于鼎盛时期，每年建成的房屋面积高达16亿至20亿扩大，超过所有发达国家年建成建筑面积的总和，预计到2020年，全国房屋建筑面积将接近2000年数量的2倍5。据安徽工业大学毕业设计（论文）说明书共60页第3页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊分析,我国目前处于建设鼎旺期,每年建成的房屋面积高达16亿2m～20亿2m,超过所有发达国家年建成建筑面积的总和,而97%以上是高能耗建筑6，并且存在极大的能源浪费，建筑节能的潜力非常大。因此，建筑节能已是我国的重大战略问题，通过落实节能措施和节能设计标准，由此造成的能源紧张必将大为缓解.随着生活水平的提高和人们对居住环境舒适性要求的增强，空调采暖设备和热水供应设备也逐渐普及化多样化，采暖的范围正在逐渐南移，空调的使用也越来越普遍，根据国家统计局相关统计数据计算分析，1995-2004年我国城乡住宅空调器拥有总量增加了13.3倍，平均年增加率达到35%。截至2004年底，全国住宅空调器拥有量高达1.36亿台，其中城镇居民住宅空调器