酒店行业碳排放量核算方法与影响因素分析
1 章 绪 论
随着现代化发展的今天，旅游业作为推动国民经济发展的支柱产业，已被社会各界广泛关注。酒店业作为旅游行业三大支柱之一，为行业创造丰厚收益的同时，也伴随着大量垃圾污染物的产出，大量能源的消耗。近年来，政府对节能减排实施开展工作尤为重视，并于《国务院关于加快发展旅游业的意见》中推出了低碳旅游这一概念[37]。低碳酒店是指运用低碳经济的核心价值理念、应用低碳经济的发展模式、利用低碳的科学技术来建设和运营的酒店。营造低碳酒店作为未来酒店行业的发展之路，对于减少能源消耗、保护环境起着不容忽视的作用。建造低碳酒店是对政府提倡节能环保理念的响应，顺应了全球经济的发展趋势。发展低碳经济作为协调社会经济发展、保障能源安全与应对气候变化的基本途径，已得到世界各国普遍认同。此外，面对全球金融危机的紧张局势，更加促进了低碳经济的加速深化发展，使低碳经济这一理念成为全球环境保护、节能减排、促进世界经济复苏和可持续发展的重中之重[38]。中国作为世界发展中国家，近年来在经济发展与工业化建设等方面的飞跃世界各国有目共睹。欲早日踏入世界发达国家之列，应在保持经济稳定可持续发展的基础上，高度重视低碳经济的发展，积极借鉴发达国家低碳经济发展经验，逐步建立我国发展低碳经济的政策框架[39]。
北京市发改委积极响应政府关于发展低碳经济的号召，于 2012 年开始，将低碳经济概念植入医院、酒店、学校并进行实施开展[40]。本人荣幸的在导师的指导带领下，参加了低碳酒店评估指标体系的编写。在进行此课题的过程中，分别做了大众对低碳酒店认知度调查问卷分析以及酒店实地走访调研等工作，对于低碳酒店的创建于运营管理有了更加深入直观的了解[41]。首先，创建营造低碳酒店是酒店行业未来发展的需要：（1）将低碳酒店这一概念深入贯彻到酒店日常运营管理中，有助于吸引大众消费者的目光，增加入住率从而提高酒店收益，在酒店行业竞争中立于不败之地；（2）进行低碳节能的运营管理模式可大大降低能源消耗、减少支出从而降低运营成本；（3）积极响应政府推行节能减排的号召，对于环境问题日益严重的今天，为环境保护尽自己力所能及的一份力[42]。
综上，创建营造低碳酒店是当今酒店业发展的重要环节，进行酒店空调系统碳排放量的核算，可将计算结果作为评估酒店是否满足低碳标准的依据，是低碳酒店评估指标体系的重要组成部分；对于影响酒店空调系统碳排放量的相关因素进行分析，选择最优系统方案，也是促进酒店改进运营管理模式减碳达标的关键，从而也体现了本课题研究的意义所在。
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1.2.1 国外低碳酒店发展现状
早在1980年末期，欧洲一些店开始意识到酒店行业对环境保护的重要性，制定了一些相关低碳节能的运营方案，并开始着手实施，收获的效果尤为显著[43]。例如：从1985年到1995年十年间，洲际酒店集团作为最早开展实施低碳节能运营管理方案的酒店集团之一，通过开展绿色酒店工作，据统计节省了约27%的能耗成本[1]。而欧洲最大酒店集团雅高也随后制定了《雅高酒店管理环保指南》供其所运营管理的2000余家酒店进行节能减排工作。全球十大低碳酒店基本信息如下表所示：
我国历时十年时间，通过学习国外先进低碳节能技术和实际运营管理经验，推广并开展了绿色酒店星级制度。浙江省首先于 2002 年 12 月 25 日开始，通过国家经贸委正式发布的《绿色酒店等级评定规定》，共评定批准了省内 224 家酒店为绿色酒店。2008年，奥运会于北京举办期间，北京市政府依据北京市奥组委发布的《奥运会酒店环保服务指南》对酒店业环境进行了管理改造工作。上海也积极响应政府的号召，开展绿色旅游酒店，上海市第一批绿色旅游饭店于 2007 年 7 月 16 日完成了评审，并获得了通过[2, 3]。深圳市早在 2002 年，便启动实施了绿色酒店考评细则，并取得了卓越的成绩。2008 年，“香港环保卓越计划”于香港开展实施，此计划由四个部分组成（环保标志 、减碳证书、环保创意卓越奖及界别卓越奖）[4]。其中减碳证书计划作为一项表扬性计划，用于嘉奖经核实碳减排量符合标准的酒店建筑物。朗豪酒店位于香港旺角，在减碳证书计划中成效卓著。该酒店制定并实施了一系列减碳方案措施，例如设置相应能耗监管职位，进行碳排放量核算审计，后勤方面使用节能灯管、深夜时段灯光区域控制、对废纸进行回收等。
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第 2 章 DEST 软件模拟能耗计算
2.1.1 DEST 软件的主要特点
DEST 模拟软件在实现“分阶段模拟”的目标线，凸显了自己的特点：（1）通过自然室温的逐时变化联系建筑物和环境控制系统的逐时变化：自然室温是指当建筑物没有采暖系统时，在室外气象条件和室内各种发热量的联合作用下所导致的室内空气温度。它全面反映了建筑本身的性能和各种被动性热扰动（室外气象参数、室内发热量）对建筑物的影响。（2）分过程分阶段进行模拟计算：实际的设计过程由不同的设计阶段组成，且每个阶段存在不同的设计目的和设计重点。不同的设计阶段中已知和未知的条件存在不同，随着设计的不断深入，两者间存在相互转化，故进行分阶段分过程模拟计算对于计算结果的精确性尤为重要。DEST 模拟软件在模拟计算过程中，将模拟划分为五个部分（建筑热特性分析、系统方案分析、AHU 方案分析、风网模拟和冷热源模拟），每个部分可独立模拟计算出结果，若两部分之间存在先后关系，可在计算过程中基于模拟部分继续进行[5]。
2.1.2 本文对 DEST 软件的主要应用
(1)围护结构优化设计：围护结构设计包括建筑几何结构设计、建筑材料选择、遮阳部件设计等。围护结构的热性能是影响建筑环境状况和能耗状况的一个重要因素，因此围护结构的优化设计有着十分重要的意义。DEST 可以根据设计者提出的不同方案，对建筑进行全年逐时的温度模拟和采暖空调能耗计算，并进行初步的经济性分析，对不同的围护结构设计方案进行比较，从而帮助设计人员做出最优的选择[6]。
(2) 空调系统形式及分区方案设计:空调系统形式及分区方案的设计是空调系统设计里至关重要的一环，该设计的优劣在极大程度上影响建筑使用时的冷热状况，及空调系统能否满足人员热舒适的要求[7]。目前的空调系统形式及分区方案设计还大多停留在依赖经验和简单手工计算基础上，而建筑的复杂性使得这种设计往往不能满足舒适性和经济性的要求。在对建筑热状况进行全年逐时模拟的基础上，根据设计人员提出的不同设计方案，DEST 可以模拟出各房间全年的温度状况、不满意率及要求的空调设备出力，并作进一步的经济性分析，使设计人员可从可行性和经济性两个方面对不同的设计方案进行比较[8]。
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鉴于华北地区冬夏季节分明，温度差异较大，且冬季供热夏季具有空调制冷的需求；五星级高档酒店空调系统较为完善具体，运行管理上较为规范，实际差异与理论模拟误差较小，便于进行模拟计算。故选择北京某五星酒店 A 建筑设计图（详见附录），运用DEST 模拟软件进行建筑能耗模拟计算，从而得到研究所需数据进行整理研究。该五星级酒店位于北京市，占地面积约 6000 平方米，，地下一层（层高-4m），地上 4 层（层高均为 3.6m），设备机房位于地下一层。此外，外围护结构墙体采用另一些用于本酒店建筑的相关信息如表所示：
在上一章节得到冷热负荷全年逐时变化值的基础上，计算空调风系统送风量、能耗逐时值计算。首先，根据酒店实际情况对建筑空调系统全局进行因素选择与设定：
(1)整栋楼一个系统：鉴于本酒店建筑物占地面积较小（约 6000 平方米），层数较少（地下一层，地上四层），故使用一套空调系统可满足整栋建筑物冬季采暖夏季/制冷的需求[11]。(2)设定为风机盘管+新风系统类型：本建筑物功能为酒店建筑，含大量客房和公共区，对室内空气环境有较高的要求。采用风机盘管+新风空调系统，可对客房进行独立控制调节，增加了调试输配的灵活独立性[12]。(3)水系统管路选用两管制形式：采用此管路形式，即冬季采暖/夏季空调共用同一供回输配管路（按建筑物的负荷特性将空气调节水路分为冷水和冷热水合用的两管制系统。需全年供冷区域的末端只供应冷水，其余末端设备根据季节转换，供应冷水或热水）。(4)空调/采暖起止日期设定：设定夏季空调季时期为 4 月 15 日到 10 月 15 日,冬季采暖季时期为 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 日设定为过渡季[13]。(5)FCU 容量根据最大全热负荷（不含新风）确定。(6)新风量：由设计规范可知，酒店建筑物人均新风量为 50 立方米/人。(7)风机选用可调速风机。
为确立冷/热负荷逐时值与制冷/供热系统各部分能耗逐时值（冷水机组电耗 kw、水泵电耗 kw、燃料耗量 m3）的数学关系，作为下一部分运用 MATLAB 软件 SIMULINK 功能数学建模的基础，本章节运用 SPSS 软件的曲线估计功能，以负荷全年逐时变化值为自变量 x、系统相关各部分能耗逐时值为变量 y 进行曲线估计数据拟合，根据拟合结果选出最优方案，从而确立数学公式关系[24]。需要注意的是：1.由于 DEST 模拟软件结合实际，在实际中冷机启停具有延迟性，故在以小时为基本单位的逐时变化中使得负荷与相应能耗存在不同步性，从而可能影响到曲线估计的结果，降低了结论的精确性[25]。针对上述问题，将时间基本单位 1 小时转换为以天（24h）作为基本单位，即整理之前模拟计算得到的数据，对相应结果每 24h 取一个平均值作为模拟数据的变量和自变量；2.由于全年（天）空调季时间为 4 月 15 日至 10 月 15 日，采暖季时间为 11 月 15 日至 3 月15 日，故进行曲线拟合计算的数据在选取上，也在相应时间段内进行选择（即冷负荷及其相关系统设备能耗的逐时变化值选取 4 月 15 日至 10 月 15 日，热负荷及其相关系统设备能耗的逐时变化值选取 11 月 15 日至 3 月 15 日）[26]。对于以上两点的调整，降低了由于冷机实际工况以及延迟所带来的影响，从而增加了研究结论的精确性。
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3.1 SPSS 曲线估计拟合功能简介............................................48
3.2 运用 SPSS 软件曲线估计进行数据拟合整理分析...........................52
3.2.1 负荷全年逐时变化值（天）：........................................52
第 4 章 MATLAB 软件 SIMULINK 功能建模.....................................90
4.1 基于 SPSS 软件曲线拟合数学关系整理.................................90
4.1.1 空调水系统数据整理建模.............................................90
4.1.2 风系统数据整理建模.................................................93
第 5 章论文结论......................................................... 103
第 4 章 MATLAB 软件 Simulink 功能建模
4.1.1 空调水系统数据整理建模
通过上一章对于负荷逐时变化值与水系统各部分逐时能耗的曲线拟合估计，得到了作为自变量x的负荷全年逐时变化值与作为因变量y的水系统各部分逐时能耗的数学关系，现整理归纳如下表所示：
需要说明的是，已知冷/热负荷与供热/冷量属一次方关系，又知 Q=cm ΔT，故冷/热负荷与流量为一次方关系；因为流量与能耗为三次方关系，所以冷/热负荷与相应方面能耗应为三次方关系，从运用 SPSS 软件曲线拟合估计出的数学关系结果可知，作为自变量 x 的冷/热负荷逐时变化值与作为因变量的相应方面能耗均为三次方关系，故结论符合实际，得到验证。
模型说明：
1.如图，黄色模块中为人为输入的数值以及所选择的路线编号，蓝色模块为最终结果（系统逐时碳排总放量）。
2.由规范可知，北京全年夏季空调季为 4 月 15 日到 10 月 15 日，冬季采暖季为 11 月15 日到 3 月 15 日，其宇时段为过渡季节，不进行采暖制冷，故水系统热/冷源系统碳排放量为零。
3.此模型基于北京某五星酒店，在运用 DEST 模拟软件计算全年冷负荷逐时值的基础上，系统自动选择相对应型号的设备，以满足该酒店建筑物室内空气环境要求。故输入的冷/热负荷值不应高于该酒店建筑物的冷/热负荷逐时值最大值（冷负荷逐时最大值 410kw，热负荷逐时最大值 310kw）[28]。
4.由于此空调系统末端设备为风机盘管加新风系统，其采暖季供回水温度为 50/60 度，而热源侧供回水温度为 70/95 度，故热源系统不可选择一次泵直供形式，此模型热源系统选用二次泵系统此一种形式。
5.热源系统模型中，含有燃料耗量与相关设备电耗，考虑到碳排放因子不同（电力碳排放因子 0.8769kg/kw·h，天然气碳排放因子 2.165kg/m3），故将排放因子系数放入各模块公式中相乘，与冷源系统因变量均为电耗不同[29]。
6.在冷源系统、热源系统、空调风系统最后碳排放量核算汇总处添加选择器，区分夏季与冬季以便输入冷/热负荷计算制冷/供热系统碳排放量[30]。
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第 5 章 论文结论
其次，将已获得的数据中，冷/热负荷全年逐时值作为自变量 x，相应设备全年能耗逐时值作为因变量 y，运用 SPSS 软件的曲线估计拟合功能计算出冷/热负荷逐时值与能耗逐时值的数学关系，并根据拟合结果选择最优数学公式进行数学归纳[35]。
最后，利用 MATLAB 软件的 Simulink 建模功能，对已得的数学公式进行空调变流量系统建模，并通过查阅相关类型能耗的碳排放因子，得到输入规定范围内的冷/热负荷逐时值、选取所在月份，风系统与变流量冷/热源水系统全年逐时碳排放量 kg，从而得到该酒店建筑物空调系统全年逐时碳排放总量 kg（其中 3 月 15 日到 4 月 15 日和 10 月15 日到 11 月 15 日设定为过渡季，空调系统不进行制冷/采暖）[36,47]。
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参考文献（略）
本文编号：43439
本文链接：https://www.wllwen.com/wenshubaike/shijiedaxue/43439.html
