酒店行業(yè)碳排放量核算方法與影響因素分析
1 章 緒 論
隨著現(xiàn)代化發(fā)展的今天，旅游業(yè)作為推動國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，已被社會各界廣泛關注。酒店業(yè)作為旅游行業(yè)三大支柱之一，為行業(yè)創(chuàng)造豐厚收益的同時，也伴隨著大量垃圾污染物的產(chǎn)出，大量能源的消耗。近年來，政府對節(jié)能減排實施開展工作尤為重視，并于《國務院關于加快發(fā)展旅游業(yè)的意見》中推出了低碳旅游這一概念[37]。低碳酒店是指運用低碳經(jīng)濟的核心價值理念、應用低碳經(jīng)濟的發(fā)展模式、利用低碳的科學技術來建設和運營的酒店。營造低碳酒店作為未來酒店行業(yè)的發(fā)展之路，對于減少能源消耗、保護環(huán)境起著不容忽視的作用。建造低碳酒店是對政府提倡節(jié)能環(huán)保理念的響應，順應了全球經(jīng)濟的發(fā)展趨勢。發(fā)展低碳經(jīng)濟作為協(xié)調(diào)社會經(jīng)濟發(fā)展、保障能源安全與應對氣候變化的基本途徑，已得到世界各國普遍認同。此外，面對全球金融危機的緊張局勢，更加促進了低碳經(jīng)濟的加速深化發(fā)展，使低碳經(jīng)濟這一理念成為全球環(huán)境保護、節(jié)能減排、促進世界經(jīng)濟復蘇和可持續(xù)發(fā)展的重中之重[38]。中國作為世界發(fā)展中國家，近年來在經(jīng)濟發(fā)展與工業(yè)化建設等方面的飛躍世界各國有目共睹。欲早日踏入世界發(fā)達國家之列，應在保持經(jīng)濟穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展的基礎上，高度重視低碳經(jīng)濟的發(fā)展，積極借鑒發(fā)達國家低碳經(jīng)濟發(fā)展經(jīng)驗，逐步建立我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的政策框架[39]。
北京市發(fā)改委積極響應政府關于發(fā)展低碳經(jīng)濟的號召，于 2012 年開始，將低碳經(jīng)濟概念植入醫(yī)院、酒店、學校并進行實施開展[40]。本人榮幸的在導師的指導帶領下，參加了低碳酒店評估指標體系的編寫。在進行此課題的過程中，分別做了大眾對低碳酒店認知度調(diào)查問卷分析以及酒店實地走訪調(diào)研等工作，對于低碳酒店的創(chuàng)建于運營管理有了更加深入直觀的了解[41]。首先，創(chuàng)建營造低碳酒店是酒店行業(yè)未來發(fā)展的需要：（1）將低碳酒店這一概念深入貫徹到酒店日常運營管理中，有助于吸引大眾消費者的目光，增加入住率從而提高酒店收益，在酒店行業(yè)競爭中立于不敗之地；（2）進行低碳節(jié)能的運營管理模式可大大降低能源消耗、減少支出從而降低運營成本；（3）積極響應政府推行節(jié)能減排的號召，對于環(huán)境問題日益嚴重的今天，為環(huán)境保護盡自己力所能及的一份力[42]。
綜上，創(chuàng)建營造低碳酒店是當今酒店業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，進行酒店空調(diào)系統(tǒng)碳排放量的核算，可將計算結果作為評估酒店是否滿足低碳標準的依據(jù)，是低碳酒店評估指標體系的重要組成部分；對于影響酒店空調(diào)系統(tǒng)碳排放量的相關因素進行分析，選擇最優(yōu)系統(tǒng)方案，也是促進酒店改進運營管理模式減碳達標的關鍵，從而也體現(xiàn)了本課題研究的意義所在。
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1.2.1 國外低碳酒店發(fā)展現(xiàn)狀
早在1980年末期，歐洲一些店開始意識到酒店行業(yè)對環(huán)境保護的重要性，制定了一些相關低碳節(jié)能的運營方案，并開始著手實施，收獲的效果尤為顯著[43]。例如：從1985年到1995年十年間，洲際酒店集團作為最早開展實施低碳節(jié)能運營管理方案的酒店集團之一，通過開展綠色酒店工作，據(jù)統(tǒng)計節(jié)省了約27%的能耗成本[1]。而歐洲最大酒店集團雅高也隨后制定了《雅高酒店管理環(huán)保指南》供其所運營管理的2000余家酒店進行節(jié)能減排工作。全球十大低碳酒店基本信息如下表所示：
我國歷時十年時間，通過學習國外先進低碳節(jié)能技術和實際運營管理經(jīng)驗，推廣并開展了綠色酒店星級制度。浙江省首先于 2002 年 12 月 25 日開始，通過國家經(jīng)貿(mào)委正式發(fā)布的《綠色酒店等級評定規(guī)定》，共評定批準了省內(nèi) 224 家酒店為綠色酒店。2008年，奧運會于北京舉辦期間，北京市政府依據(jù)北京市奧組委發(fā)布的《奧運會酒店環(huán)保服務指南》對酒店業(yè)環(huán)境進行了管理改造工作。上海也積極響應政府的號召，開展綠色旅游酒店，上海市第一批綠色旅游飯店于 2007 年 7 月 16 日完成了評審，并獲得了通過[2, 3]。深圳市早在 2002 年，便啟動實施了綠色酒店考評細則，并取得了卓越的成績。2008 年，“香港環(huán)保卓越計劃”于香港開展實施，此計劃由四個部分組成（環(huán)保標志 、減碳證書、環(huán)保創(chuàng)意卓越獎及界別卓越獎）[4]。其中減碳證書計劃作為一項表揚性計劃，用于嘉獎經(jīng)核實碳減排量符合標準的酒店建筑物。朗豪酒店位于香港旺角，在減碳證書計劃中成效卓著。該酒店制定并實施了一系列減碳方案措施，例如設置相應能耗監(jiān)管職位，進行碳排放量核算審計，后勤方面使用節(jié)能燈管、深夜時段燈光區(qū)域控制、對廢紙進行回收等。
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第 2 章 DEST 軟件模擬能耗計算
2.1.1 DEST 軟件的主要特點
DEST 模擬軟件在實現(xiàn)“分階段模擬”的目標線，凸顯了自己的特點：（1）通過自然室溫的逐時變化聯(lián)系建筑物和環(huán)境控制系統(tǒng)的逐時變化：自然室溫是指當建筑物沒有采暖系統(tǒng)時，在室外氣象條件和室內(nèi)各種發(fā)熱量的聯(lián)合作用下所導致的室內(nèi)空氣溫度。它全面反映了建筑本身的性能和各種被動性熱擾動（室外氣象參數(shù)、室內(nèi)發(fā)熱量）對建筑物的影響。（2）分過程分階段進行模擬計算：實際的設計過程由不同的設計階段組成，且每個階段存在不同的設計目的和設計重點。不同的設計階段中已知和未知的條件存在不同，隨著設計的不斷深入，兩者間存在相互轉化，故進行分階段分過程模擬計算對于計算結果的精確性尤為重要。DEST 模擬軟件在模擬計算過程中，將模擬劃分為五個部分（建筑熱特性分析、系統(tǒng)方案分析、AHU 方案分析、風網(wǎng)模擬和冷熱源模擬），每個部分可獨立模擬計算出結果，若兩部分之間存在先后關系，可在計算過程中基于模擬部分繼續(xù)進行[5]。
2.1.2 本文對 DEST 軟件的主要應用
(1)圍護結構優(yōu)化設計：圍護結構設計包括建筑幾何結構設計、建筑材料選擇、遮陽部件設計等。圍護結構的熱性能是影響建筑環(huán)境狀況和能耗狀況的一個重要因素，因此圍護結構的優(yōu)化設計有著十分重要的意義。DEST 可以根據(jù)設計者提出的不同方案，對建筑進行全年逐時的溫度模擬和采暖空調(diào)能耗計算，并進行初步的經(jīng)濟性分析，對不同的圍護結構設計方案進行比較，從而幫助設計人員做出最優(yōu)的選擇[6]。
(2) 空調(diào)系統(tǒng)形式及分區(qū)方案設計:空調(diào)系統(tǒng)形式及分區(qū)方案的設計是空調(diào)系統(tǒng)設計里至關重要的一環(huán)，該設計的優(yōu)劣在極大程度上影響建筑使用時的冷熱狀況，及空調(diào)系統(tǒng)能否滿足人員熱舒適的要求[7]。目前的空調(diào)系統(tǒng)形式及分區(qū)方案設計還大多停留在依賴經(jīng)驗和簡單手工計算基礎上，而建筑的復雜性使得這種設計往往不能滿足舒適性和經(jīng)濟性的要求。在對建筑熱狀況進行全年逐時模擬的基礎上，根據(jù)設計人員提出的不同設計方案，DEST 可以模擬出各房間全年的溫度狀況、不滿意率及要求的空調(diào)設備出力，并作進一步的經(jīng)濟性分析，使設計人員可從可行性和經(jīng)濟性兩個方面對不同的設計方案進行比較[8]。
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鑒于華北地區(qū)冬夏季節(jié)分明，溫度差異較大，且冬季供熱夏季具有空調(diào)制冷的需求；五星級高檔酒店空調(diào)系統(tǒng)較為完善具體，運行管理上較為規(guī)范，實際差異與理論模擬誤差較小，便于進行模擬計算。故選擇北京某五星酒店 A 建筑設計圖（詳見附錄），運用DEST 模擬軟件進行建筑能耗模擬計算，從而得到研究所需數(shù)據(jù)進行整理研究。該五星級酒店位于北京市，占地面積約 6000 平方米，，地下一層（層高-4m），地上 4 層（層高均為 3.6m），設備機房位于地下一層。此外，外圍護結構墻體采用另一些用于本酒店建筑的相關信息如表所示：
在上一章節(jié)得到冷熱負荷全年逐時變化值的基礎上，計算空調(diào)風系統(tǒng)送風量、能耗逐時值計算。首先，根據(jù)酒店實際情況對建筑空調(diào)系統(tǒng)全局進行因素選擇與設定：
(1)整棟樓一個系統(tǒng)：鑒于本酒店建筑物占地面積較�。s 6000 平方米），層數(shù)較少（地下一層，地上四層），故使用一套空調(diào)系統(tǒng)可滿足整棟建筑物冬季采暖夏季/制冷的需求[11]。(2)設定為風機盤管+新風系統(tǒng)類型：本建筑物功能為酒店建筑，含大量客房和公共區(qū)，對室內(nèi)空氣環(huán)境有較高的要求。采用風機盤管+新風空調(diào)系統(tǒng)，可對客房進行獨立控制調(diào)節(jié)，增加了調(diào)試輸配的靈活獨立性[12]。(3)水系統(tǒng)管路選用兩管制形式：采用此管路形式，即冬季采暖/夏季空調(diào)共用同一供回輸配管路（按建筑物的負荷特性將空氣調(diào)節(jié)水路分為冷水和冷熱水合用的兩管制系統(tǒng)。需全年供冷區(qū)域的末端只供應冷水，其余末端設備根據(jù)季節(jié)轉換，供應冷水或熱水）。(4)空調(diào)/采暖起止日期設定：設定夏季空調(diào)季時期為 4 月 15 日到 10 月 15 日,冬季采暖季時期為 11 月 15 日到 3 月 15 日，其中 3 月 15 日到 4 月 15 日和 10 月 15 日到 11月 15 日設定為過渡季[13]。(5)FCU 容量根據(jù)最大全熱負荷（不含新風）確定。(6)新風量：由設計規(guī)范可知，酒店建筑物人均新風量為 50 立方米/人。(7)風機選用可調(diào)速風機。
為確立冷/熱負荷逐時值與制冷/供熱系統(tǒng)各部分能耗逐時值（冷水機組電耗 kw、水泵電耗 kw、燃料耗量 m3）的數(shù)學關系，作為下一部分運用 MATLAB 軟件 SIMULINK 功能數(shù)學建模的基礎，本章節(jié)運用 SPSS 軟件的曲線估計功能，以負荷全年逐時變化值為自變量 x、系統(tǒng)相關各部分能耗逐時值為變量 y 進行曲線估計數(shù)據(jù)擬合，根據(jù)擬合結果選出最優(yōu)方案，從而確立數(shù)學公式關系[24]。需要注意的是：1.由于 DEST 模擬軟件結合實際，在實際中冷機啟停具有延遲性，故在以小時為基本單位的逐時變化中使得負荷與相應能耗存在不同步性，從而可能影響到曲線估計的結果，降低了結論的精確性[25]。針對上述問題，將時間基本單位 1 小時轉換為以天（24h）作為基本單位，即整理之前模擬計算得到的數(shù)據(jù)，對相應結果每 24h 取一個平均值作為模擬數(shù)據(jù)的變量和自變量；2.由于全年（天）空調(diào)季時間為 4 月 15 日至 10 月 15 日，采暖季時間為 11 月 15 日至 3 月15 日，故進行曲線擬合計算的數(shù)據(jù)在選取上，也在相應時間段內(nèi)進行選擇（即冷負荷及其相關系統(tǒng)設備能耗的逐時變化值選取 4 月 15 日至 10 月 15 日，熱負荷及其相關系統(tǒng)設備能耗的逐時變化值選取 11 月 15 日至 3 月 15 日）[26]。對于以上兩點的調(diào)整，降低了由于冷機實際工況以及延遲所帶來的影響，從而增加了研究結論的精確性。
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3.1 SPSS 曲線估計擬合功能簡介............................................48
3.2 運用 SPSS 軟件曲線估計進行數(shù)據(jù)擬合整理分析...........................52
3.2.1 負荷全年逐時變化值（天）：........................................52
第 4 章 MATLAB 軟件 SIMULINK 功能建模.....................................90
4.1 基于 SPSS 軟件曲線擬合數(shù)學關系整理.................................90
4.1.1 空調(diào)水系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理建模.............................................90
4.1.2 風系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理建模.................................................93
第 5 章論文結論......................................................... 103
第 4 章 MATLAB 軟件 Simulink 功能建模
4.1.1 空調(diào)水系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理建模
通過上一章對于負荷逐時變化值與水系統(tǒng)各部分逐時能耗的曲線擬合估計，得到了作為自變量x的負荷全年逐時變化值與作為因變量y的水系統(tǒng)各部分逐時能耗的數(shù)學關系，現(xiàn)整理歸納如下表所示：
需要說明的是，已知冷/熱負荷與供熱/冷量屬一次方關系，又知 Q=cm ΔT，故冷/熱負荷與流量為一次方關系；因為流量與能耗為三次方關系，所以冷/熱負荷與相應方面能耗應為三次方關系，從運用 SPSS 軟件曲線擬合估計出的數(shù)學關系結果可知，作為自變量 x 的冷/熱負荷逐時變化值與作為因變量的相應方面能耗均為三次方關系，故結論符合實際，得到驗證。
模型說明：
1.如圖，黃色模塊中為人為輸入的數(shù)值以及所選擇的路線編號，藍色模塊為最終結果（系統(tǒng)逐時碳排總放量）。
2.由規(guī)范可知，北京全年夏季空調(diào)季為 4 月 15 日到 10 月 15 日，冬季采暖季為 11 月15 日到 3 月 15 日，其宇時段為過渡季節(jié)，不進行采暖制冷，故水系統(tǒng)熱/冷源系統(tǒng)碳排放量為零。
3.此模型基于北京某五星酒店，在運用 DEST 模擬軟件計算全年冷負荷逐時值的基礎上，系統(tǒng)自動選擇相對應型號的設備，以滿足該酒店建筑物室內(nèi)空氣環(huán)境要求。故輸入的冷/熱負荷值不應高于該酒店建筑物的冷/熱負荷逐時值最大值（冷負荷逐時最大值 410kw，熱負荷逐時最大值 310kw）[28]。
4.由于此空調(diào)系統(tǒng)末端設備為風機盤管加新風系統(tǒng)，其采暖季供回水溫度為 50/60 度，而熱源側供回水溫度為 70/95 度，故熱源系統(tǒng)不可選擇一次泵直供形式，此模型熱源系統(tǒng)選用二次泵系統(tǒng)此一種形式。
5.熱源系統(tǒng)模型中，含有燃料耗量與相關設備電耗，考慮到碳排放因子不同（電力碳排放因子 0.8769kg/kw·h，天然氣碳排放因子 2.165kg/m3），故將排放因子系數(shù)放入各模塊公式中相乘，與冷源系統(tǒng)因變量均為電耗不同[29]。
6.在冷源系統(tǒng)、熱源系統(tǒng)、空調(diào)風系統(tǒng)最后碳排放量核算匯總處添加選擇器，區(qū)分夏季與冬季以便輸入冷/熱負荷計算制冷/供熱系統(tǒng)碳排放量[30]。
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第 5 章 論文結論
其次，將已獲得的數(shù)據(jù)中，冷/熱負荷全年逐時值作為自變量 x，相應設備全年能耗逐時值作為因變量 y，運用 SPSS 軟件的曲線估計擬合功能計算出冷/熱負荷逐時值與能耗逐時值的數(shù)學關系，并根據(jù)擬合結果選擇最優(yōu)數(shù)學公式進行數(shù)學歸納[35]。
最后，利用 MATLAB 軟件的 Simulink 建模功能，對已得的數(shù)學公式進行空調(diào)變流量系統(tǒng)建模，并通過查閱相關類型能耗的碳排放因子，得到輸入規(guī)定范圍內(nèi)的冷/熱負荷逐時值、選取所在月份，風系統(tǒng)與變流量冷/熱源水系統(tǒng)全年逐時碳排放量 kg，從而得到該酒店建筑物空調(diào)系統(tǒng)全年逐時碳排放總量 kg（其中 3 月 15 日到 4 月 15 日和 10 月15 日到 11 月 15 日設定為過渡季，空調(diào)系統(tǒng)不進行制冷/采暖）[36,47]。
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參考文獻（略）
本文編號：43439
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