同濟(jì)大學(xué) 譚洪衛(wèi) 宋亞超 楊浦區(qū)發(fā)展改革委員會(huì) 唐曉軍

楊浦區(qū)四平街道市政科 李錫雄 珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司 李 進(jìn)

0 前言

2008年，由楊浦區(qū)節(jié)能減排辦公室牽頭，聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)、上海電力學(xué)院、上海理工大學(xué)，在四平街道管委會(huì)的積極配合和支持下，選取上海某居民社區(qū)，共同實(shí)施了上海市科委節(jié)能減排重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目“‘環(huán)境友好型’社區(qū)節(jié)能減排適用技術(shù)集成與示范”。項(xiàng)目根據(jù)住宅小區(qū)的實(shí)際情況，圍繞建筑節(jié)能、可再生能源利用、水資源循環(huán)利用、環(huán)境改善技術(shù)進(jìn)行了論證，遴選了外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱、外窗遮陽(yáng)、雨水收集利用、室外噴霧降溫、太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能集熱利用及社區(qū)節(jié)能監(jiān)管等多項(xiàng)技術(shù)實(shí)施集成應(yīng)用和示范。

本文介紹該以社區(qū)能耗、能效及環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為中核、涵蓋其他節(jié)能減排示范技術(shù)應(yīng)用的展示、融合社區(qū)科普宣傳功能需求、實(shí)現(xiàn)社區(qū)居民共同參與和互動(dòng)的“居民社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺(tái)”的建設(shè)實(shí)踐。

1 背景和目的

在推進(jìn)節(jié)能減排、建設(shè)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)成為我國(guó)基本國(guó)策的時(shí)代背景下，各行各業(yè)都在落實(shí)行動(dòng)，而居民社區(qū)是一個(gè)薄弱點(diǎn)，缺乏系統(tǒng)規(guī)劃和技術(shù)指導(dǎo)。而節(jié)能減排除了技術(shù)層面的努力外、公眾的節(jié)能環(huán)保意識(shí)、低碳生活理念的樹立具有重要意義。居民社區(qū)是組成社會(huì)的重要部分，為此，如何在居民社區(qū)有效的開展節(jié)能環(huán)保宣傳、普及節(jié)能科技、推進(jìn)公眾參與成為一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本課題旨在以社區(qū)節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)為基礎(chǔ)、以社區(qū)及居民家庭的能耗、水耗監(jiān)測(cè)、節(jié)能環(huán)保措施效益的量化評(píng)價(jià)為抓手，構(gòu)筑集社區(qū)節(jié)能科普宣傳及公眾參與互動(dòng)的平臺(tái)，踏實(shí)推進(jìn)環(huán)境友好、資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。

2 社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺(tái)

社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺(tái)主要分為三大模塊：社區(qū)能源環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用展示系統(tǒng)與低碳社區(qū)科普宣傳系統(tǒng)。三部分內(nèi)容有機(jī)融合，圖文并茂，科普原理展示與真實(shí)數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)節(jié)能科技通俗化、能源資源利用狀況可視化、節(jié)能措施效益評(píng)價(jià)定量化。圖1展示了該平臺(tái)的架構(gòu)，圖2為平臺(tái)的首頁(yè)。平臺(tái)可以為居民展示家庭能耗的現(xiàn)狀、規(guī)律和趨勢(shì)，可提供標(biāo)桿對(duì)比、節(jié)能措施效果評(píng)價(jià)和環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)等功能，為社區(qū)管理者和居民提供能管理、科普和低碳實(shí)踐的平臺(tái)。平臺(tái)將以網(wǎng)頁(yè)形式設(shè)計(jì)，可通過互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器方式查詢、瀏覽，極大程度的方便了公眾的參與。

社區(qū)能源環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由計(jì)量表具、環(huán)境參數(shù)傳感器、數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換裝置、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)接收站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、管理軟件等組成。如圖3示。

針對(duì)居民社區(qū)建筑設(shè)施線路陳舊、布線困難等特點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集及傳輸采用了小型智能化電量采集模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。前端?shù)據(jù)采集主要由帶遠(yuǎn)傳功能的計(jì)量表具、傳感器（含智能電表和數(shù)字水表、小型氣象站）組成，數(shù)據(jù)采集后通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)接收端并進(jìn)入智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，按后進(jìn)入數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)。

管理平臺(tái)軟件承擔(dān)著能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、圖表顯示、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、節(jié)能分析、數(shù)據(jù)存貯、報(bào)表管理、指標(biāo)對(duì)比、數(shù)據(jù)上傳等管理功能。管理軟件系統(tǒng)基于Web的方式，提供便捷的瀏覽查詢功能、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、友好的界面展示，展示內(nèi)容主要包括：居民家庭的逐時(shí)能耗、逐日能耗、逐月能耗，幫助居民掌握家庭的能耗狀況、能源消費(fèi)規(guī)律和動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，為居民自身實(shí)踐低碳生活，驗(yàn)證其效果提供數(shù)據(jù)平臺(tái)；既能貼近百姓生活，滿足對(duì)能源消費(fèi)狀況的關(guān)注，又能有效地影響和引領(lǐng)百姓的低碳生活實(shí)踐。

同時(shí)，平臺(tái)對(duì)社區(qū)實(shí)施的節(jié)能改造項(xiàng)目進(jìn)行數(shù)據(jù)跟蹤監(jiān)測(cè)及效益分析、并配合圖文解說生動(dòng)直觀的進(jìn)行展示，讓社區(qū)居民切身感受節(jié)能科技的成果和效益，也為節(jié)能示范項(xiàng)目提供了科學(xué)的量化評(píng)價(jià)工具，有利于更有效的推動(dòng)節(jié)能環(huán)?？萍嫉钠占?。

平臺(tái)還為政府、社區(qū)管理者提供了節(jié)能減排激勵(lì)政策制定和實(shí)施的支撐，基于能耗監(jiān)測(cè)及統(tǒng)計(jì)分析，為社區(qū)居民能耗基線、能效指標(biāo)的制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。圖4描述了該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析流程。

3 社區(qū)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用示范

上海某居民社區(qū)為80年代建設(shè)的老社區(qū)，居民樓建筑基本上屬于“非節(jié)能建筑”，沒有墻體保溫、遮陽(yáng)，家用空調(diào)機(jī)組大都為低能效機(jī)組，住戶經(jīng)濟(jì)條件一般，居住者年齡結(jié)構(gòu)呈老齡化。

根據(jù)社區(qū)現(xiàn)狀條件，經(jīng)過課題組研究后遴選出1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱改造、2）舊型空調(diào)機(jī)組節(jié)能改造、3）外窗遮陽(yáng)改造、4）太陽(yáng)能光伏發(fā)電、5）太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)利用、6）風(fēng)光互補(bǔ)路燈、7）室外噴霧降溫、8）雨水回收利用、9）住戶家庭電耗遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、10）社區(qū)水資源利用監(jiān)測(cè)、11）社區(qū)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)共11項(xiàng)節(jié)能減排技術(shù)，可在社區(qū)選擇部分設(shè)施及住戶進(jìn)行示范實(shí)施。參見圖5。

社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺(tái)的一個(gè)重要功能是節(jié)能減排技術(shù)的展示和評(píng)價(jià)，系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)實(shí)施的節(jié)能減排技術(shù)示范應(yīng)用進(jìn)行監(jiān)測(cè)和展示，社區(qū)居民可通過上網(wǎng)使用WEB瀏覽器看到各項(xiàng)示范技術(shù)的應(yīng)用展示，技術(shù)原理的解說圖文并茂，通俗易懂，運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)直觀。圖6為太陽(yáng)能光伏利用的示范案例。

社區(qū)平臺(tái)采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能發(fā)電量、熱水溫度、噴霧降溫效果和雨水累計(jì)回收利用量等各系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)，匯總各項(xiàng)技術(shù)的示范成果。利用平臺(tái)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，可以評(píng)價(jià)各項(xiàng)示范技術(shù)的節(jié)能效果，并對(duì)其進(jìn)行分析研究，探討其在既有社區(qū)的適用性，并對(duì)其系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化。

以太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)示范為例，系統(tǒng)對(duì)其發(fā)電量和影響其發(fā)電效率的環(huán)境參數(shù)—室外溫度、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)減排效益的客觀評(píng)價(jià)，且可根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行（圖6）。

4 基于居民家庭能耗監(jiān)測(cè)的節(jié)能行動(dòng)促進(jìn)

社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺(tái)的一項(xiàng)主要功能是建立居民能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，積累居民能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為將來制定居民生活能耗基線和相關(guān)節(jié)能激勵(lì)政策提供支撐，同時(shí)，讓百姓能更直觀理解能源消費(fèi)和日常生活的關(guān)系，促進(jìn)社區(qū)居民的低碳行動(dòng)。

平臺(tái)建立了基于遠(yuǎn)傳計(jì)量表具、無線數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)化管理技術(shù)的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，選取的社區(qū)中80戶住戶作為示范實(shí)施對(duì)象，并可對(duì)實(shí)施圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造、空調(diào)器節(jié)能改造的住戶有無分組統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，有效地評(píng)價(jià)節(jié)能措施的效益。

可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)對(duì)象住戶的逐時(shí)、數(shù)日、逐月的電耗的監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)管理，可實(shí)現(xiàn)用戶電耗的同期對(duì)比、與其他住戶的橫向?qū)Ρ?，還可實(shí)行社區(qū)中示范對(duì)象的耗電量高低的匿名排序，以督促居民自查能源消費(fèi)中的問題和分析節(jié)能潛力，促進(jìn)社區(qū)居民自發(fā)的節(jié)能減排行動(dòng)。

居民可足不出戶在網(wǎng)上查詢自家的能耗數(shù)據(jù)。居民直觀地把握自家能耗狀況，強(qiáng)化節(jié)能意識(shí)，形成社區(qū)節(jié)能減排風(fēng)尚。

此外，平臺(tái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)為相關(guān)研究提供了有力支撐。以居民家庭電耗數(shù)據(jù)為例，目前我國(guó)的居民能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)幾乎是空白，研究者都很難獲得第一手?jǐn)?shù)據(jù)，通常大都采用問卷調(diào)研方式獲取數(shù)據(jù)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力又不可靠，尤其是細(xì)化的逐日、逐時(shí)的居民家庭電耗數(shù)據(jù)。這給建筑節(jié)能研究及相關(guān)政策制定帶來了很大困擾。前不久國(guó)家擬出臺(tái)對(duì)居民的階梯電價(jià)政策由于缺乏深入調(diào)研和科學(xué)分析，沒有考慮居民用電的時(shí)間特性和戶間差異，招致了普遍質(zhì)疑。由此可見，科學(xué)的對(duì)家庭能耗狀況進(jìn)行調(diào)研，對(duì)相關(guān)政策制定具有重要意義。

本課題建立的社區(qū)節(jié)能減排公眾參與平臺(tái)是一個(gè)創(chuàng)新嘗試。目前監(jiān)測(cè)的住戶為80戶，扣除住房空置、貯物等因素，有效樣本容量為69戶，系統(tǒng)已經(jīng)持續(xù)運(yùn)行接近半年，積累了一個(gè)完整季度的家庭電耗數(shù)據(jù)。圖7給出了這69個(gè)家庭在2011年一季度的電耗。一季度69戶平均電耗為621kWh。在監(jiān)測(cè)住戶中，用電最少的為67kWh,最多的為2152kWh,相差約32倍，這表明在同一個(gè)小區(qū)，居民用電也有很大差異。在時(shí)間上，示范監(jiān)測(cè)住戶電耗均值一月份為272kWh,二月份為186kWh，三月份為163kWh。數(shù)據(jù)反映了季節(jié)差異特征。

將來該系統(tǒng)向不同類型的住戶、社區(qū)進(jìn)行擴(kuò)展，增加樣本容量，并計(jì)劃持續(xù)獲得若干年份的完整能耗數(shù)據(jù)，構(gòu)建一個(gè)連續(xù)在線的、開放研究的居民用電量數(shù)據(jù)庫(kù)。研究者綜合運(yùn)用調(diào)查分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)值模擬和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段，分析居民用電的時(shí)間特性（季節(jié)、平休和峰谷差異）、戶間差異等有關(guān)特征，科學(xué)、系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)地把握居民用電的現(xiàn)狀、對(duì)比國(guó)內(nèi)外狀況、分析用電特征、預(yù)測(cè)未來趨勢(shì)，可為科學(xué)制定電價(jià)政策、科學(xué)制定節(jié)能目標(biāo)提供科學(xué)支撐，為合理制定居民能耗基線提供依據(jù)。

5 構(gòu)筑全方位的環(huán)境友好型社區(qū)示范建設(shè)體系

平臺(tái)另外一個(gè)重要板塊是低碳社區(qū)科普宣傳系統(tǒng)。由于該平臺(tái)展示設(shè)施設(shè)置于社區(qū)活動(dòng)中心，是社區(qū)居民和干部學(xué)習(xí)、活動(dòng)的地方，可成為一個(gè)重要的節(jié)能減排教育基地。

課題組編制了《環(huán)境友好型社區(qū)建設(shè)導(dǎo)則（試行）》、《節(jié)能減排日常生活小貼士》、《國(guó)內(nèi)外低碳社區(qū)案例》等宣傳資料，通過平臺(tái)中具備的互聯(lián)網(wǎng)瀏覽形式供社區(qū)居民下載學(xué)習(xí)；節(jié)約紙張，細(xì)處體現(xiàn)低碳理念。

另外，社區(qū)干部可以把社區(qū)的新聞動(dòng)態(tài)、相關(guān)通知等上傳、更新到平臺(tái)上，方便居民獲悉，平臺(tái)還將居民對(duì)于整個(gè)“環(huán)境友好型”社區(qū)示范工程的反饋意見及時(shí)反饋給社區(qū)管委會(huì)，搭建起一個(gè)易于社區(qū)居民溝通、學(xué)習(xí)、體驗(yàn)和參與的平臺(tái)。

6 結(jié)語

通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和管理軟件開發(fā)，節(jié)能減排公眾參與平臺(tái)將社區(qū)環(huán)境信息、能耗和能效信息可視化，實(shí)現(xiàn)了社區(qū)節(jié)能減排科普和能效管理數(shù)字化、可視化和互動(dòng)化，并可對(duì)示范技術(shù)的節(jié)能效果進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)，這為社區(qū)的節(jié)能減排工作提供了一個(gè)技術(shù)與管理相結(jié)合的新路徑。將該平臺(tái)向更多的、不同類型的社區(qū)推廣，將為政策制定、科學(xué)管理、大眾參與提供有力支撐。

[1]譚洪衛(wèi)，徐鈺琳,胡承益，陳小龍.全球氣候變化應(yīng)對(duì)與我國(guó)高校校園建筑節(jié)能監(jiān)管 [J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào),2010,(01)：36-40

[2]國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國(guó)家教育部.《高等學(xué)校校園建筑節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》（建科 2009，163號(hào)）[S].2009