建筑节能管理系统外文翻译资料

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建筑节能管理系统

总结

影响建筑能耗的主要因素之一是对空间采暖的需求。特别是在寒冷的气候和大量的集中供热住宅的国家，建筑能源管理系统（BEMS）是一个减少能源消耗和温室气体（GHG）排放的方法。这些系统可以结合现有的空间加热技术和其他效率的措施，如建筑保温。由于其较低的前端成本。他们是理想的系统。一个未来生命周期对的估价的模型使用第2030和第2050的今天分析技术的环境对的冲击。这个考虑到一有史以来第一个数量级 BEMS 的在他们的生命周期的上方的环境对的冲击的对的估价。评估是基于制造商信息和通用生命周期库存数据的电子组件。未来的影响是根据发电量的变化国际能源署的2度和6度的情况，并用于评估贡献BEMS全球能源和温室气体排放的节能目标。基本上显示结果低生命周期温室气体排放量和更高的储蓄环境影响/千瓦时加热时相比，天然气或电加热。潜在的净排放量节约范围从约0.4公斤二氧化碳当量（千克二氧化碳当量）在避免电加热时，避免天然气加热至超过1公斤的二氧化碳当量在温室气体密集发电的地区。目前，基本可以避免至少40倍的温室气体排放量，他们需要的生产和使用，在部署时寒冷气候的地区。

介绍

建筑业在减少的方面可以发挥关键作用温室气体（温室气体）排放的全球。住宅以及作为商业建筑，负责超过三分之一全球最终能源消耗。单独的空间加热帐户化石燃料消耗的主要部分。在国家气候寒冷，空间和温暖的水一起加热供应是负责65%的最终使用能源消耗，其中大部分是与化石燃料，如煤，天然气和石油或电力。这说明建筑物的空间加热是全球最流行的温室气体排放源。

本文将评估环境和自然建筑节能管理系统的资源影响（BEMS）。这项技术允许控制和监控根据用户对建筑物的加热需求偏好，建筑特色和天气预报。虽然系统可以用在不同类型的建筑物（住宅，商业和公共），重点是住宅由于高需求的大规模翻新在经济合作组织和部门发展（经合组织）国家，非经合组织欧洲，和欧亚大陆，由国际能源组织（IEA）鉴定（ISO 2013）。本文的研究与分析国际资源的一系列报道面板（IRP）的联合国（UN）环境环境和自然资源的比较计划（环境规划署）低碳能源技术的好处和成本在一致的方法的基础上减少温室气体排放，系统边界和背景生命周期清单（LCI）数据。

没有采取行动，提高能源效率的建设部门，能源需求预计将在全球范围内上升50%

2050。这一增长的大部分将由快速增长推动在户数和面积建（IEA 2013）。一个类似的投影是由联合国，假设2050超过50%（约50亿）的世界人口将居住在中等和寒冷气候区的城市增加空间加热需求（联合国2012）。低效的空间加热不仅可以增加对化石能源的需求（石油，煤，天然气），在城市但也显着降低空气质量，

减少能源消耗的一般策略建筑业的温室气体排放量是适应建筑业的，

改性施工原则，建筑保温和信封的改进，有效的空间加热和冷却技术（包括可再生能源），高效照明电器。在过去的几年里，许多效率措施都集中在新的建筑物（例如，建筑，建筑规范，高效加热和冷却技术），但一个特殊的挑战时，出现了改造现有建筑存量。大量的住宅和欧洲，俄罗斯和美国的商业建筑所有地区的寒冷和温和的气候是主要关注的问题。他们经常有一个很好的寿命100年，这意味着大约60%的建筑仍将使用到2050年（2013年）。

改善现有的能源性能的方法中建筑是主要的应用，一个特定的类楼宇管理系统或楼宇自动化系统有目的的降低取暖需求的聚集精确的数据来自独立的公寓和房间。这样的

技术具有降低能耗的能力在保持热舒适的同时加热。这篇文章将显示，他们也是一个有成本效益的方式来节省温室气体现有建筑物的排放量。因此，他们是一个选择克服市场失灵往往与效率相关在建筑行业的措施，以及校长所描述的代理问题（IEA 2007；默蒂肖和Sathaye 2008；Gambardella等人。2012）。

本文比较了环境和自然资源使用BEMS减少空间的影响和效益供暖需求。这种评估依赖于三个数据源：（1）从生产系统材料清单，包含系统中使用的元件和材料的信；（2）为主要技术方法使用ecoinvent数据库构造；和（3）基于情景的建筑能耗预测退出报告的部门“过渡到可持续性建筑”（IEA 2013）。此外，本研究评估在何种程度上有助于发射系统在2度的情况下，建筑行业的减少国际能源机构的设置。计算结果是在千瓦小时（千瓦时）节约能源，每100平方米（msup2;）管理1年的建筑空间。这个功能单元反映了潜在的节约能源从BEMS的平均住宅公寓为1年。

国际能源机构为减少温室气体排放的情景建筑业区分6度的场景（6个）一个2度的场景（2个副）。2个是基于对雄心勃勃的效率提高，导致能源增长放缓消费达到130艾焦（EJ）2050。6 DS假定建筑行业的排放量上升403 EJ在2050（IEA 2013）。

效率的方法和技术空间加热

建筑能耗受多种因素的影响并分析了各种措施以前：建筑设计（Bunz等人。2006；“短2013）；建筑材料与保温；楼宇自动化；加热，通风，空调系统。以下部分将介绍为减少选择的效率措施在空间加热的能源需求将解释为什么BEMS在未来能发挥重要的。

空间加热技术效率

空间加热技术的效率主要取决于燃料使用。天然气和石油是主要的许多国家的寒冷气候（IEA 2010，2013）。区在欧洲，特别是北部和东部的加热是很流行的欧洲，在美国，和亚洲的部分地区。电用于加热的目的，特别是在国家高电网和高基准负载供电（例如，或是在国家的核电厂或煤炭发电厂所产生的温和气候和短的加热时间，自然和可再生正在使用的资源（例如，太阳能，热泵，或生物量），在国家/地区，建筑类型，不同的类型可用的技术。

同样重要的空间加热效率用于燃料燃烧的技术。已取得显著改善，并且天然气石油是许多国家的艺术，但作为表1显示，他们不是最有效的加热技术。燃气驱动或电动热泵表现出更好的性能。结合可再生能源（风和太阳能电池），电电阻加热器能很好的达到效率100%。

表1显示，虽然有大量的空间加热技术存在，资本和运营成本更高系统范围从中到高，导致在一个小炉，锅炉和整个加热系统的置换率（ISO 2013）。成本不同于技术和技术国家对国家，由于当地的市场，政策和资金，客户偏好等。国际能源机构只提供相对信息显示差异。本文认为，只有天然气锅炉和电加热为基础比较详细的，可支持网络信息。

楼宇自动化及智能加热控制

除了前面部分提到的因素，楼宇自动化和智能加热控制正在开始发挥更重要的作用，在有效的规定空间加热。虽然楼宇自动化的效果和暖通空调系统的空间加热，以及在文学，更少的工作已经进行了系统的住宅建筑空间加热效率的应用。最近的研究表明BEMS相比有其他优点效率的措施，如降低成本的建筑围护结构的改进或绝缘（beucker等人。2012）。此外，他们可以单独实施或与其他效率相结合措施；他们是可互操作的大多数商业现有的锅炉和窑炉。，主要是通用的并可用于不同类型的建筑物。

主要包括传感器的温度和空气质量的控制，用于加热和通风的执行器，以及一个中央控制单位，连接和控制的各个设备一楼。边界元法和简单的主要区别基于温控器的加热控制在于控制变量和机制考虑的基本算法系统（参见图1）。

主要用于设置和控制空间加热单独根据特定的用户需求。大多数系统采用微芯片和基于软件的智能优化加热根据预设值和控制算法对建筑物的需求。虽然很难严格区分BEMS从其他自动化系统中用于能源管理建筑物，下面的分类有助于澄清各种系统的类型及其应用领域：

智能温控器：这些都是智能温控器可以根据用户的需求进行编程。他们可编程恒温散热器阀门自主优化加热个人住房或房屋的控制单元。典型的智能温控系统包括一个可编程的，测量温度的微芯片为单位或多个房间，并通过减少其控制锅炉输出。在非常简单的情况下，可以关闭散热器阀门关闭，以减少热水或热气流通过建筑物。这些系统具有相对较低的前端成本和适用于广泛的加热系统。潜在的能源节约取决于建筑类型，加热系统和用户需求。储蓄高达20%。

生命周期评估目标和范围定义

BEMS的环境和自然资源的影响采用生命周期评价（LCA）的一个综合的探讨—性的环境指标。BEMS的第一评价基于100米sup2;功能单元管理住宅1年的建筑空间（每100米sup2;/年）。对于一个LCI生产、使用和报废BEMS计算为2010年，2030，和2050个全球九个地区的定义根据IEA（九个地区是：中国，印度，经合欧洲，经济合作与发展组织的北美国，经济合作与发展组织的太平洋，经济转型，拉丁美国，其他亚洲发展中国家的，非洲和中东（国际能源机构2010）。第二，主要设备生产聚集的影响和为2030和2050使用的计算给出了一个潜在的市场渗透和部署方案。最后，潜在的全球能源节约的BEMS将对比为建筑行业的节能减排目标的IEA温室气体减排情景下。

表征系统的潜在影响，配方2008中点的生命周期影响评价（LCIA）法是用。被认为是以下影响类别：气候变化（千克二氧化碳当量）；淡水生态毒性（1,4二氯苯公斤）；淡水水体富营养化（千克磷）；人体毒性（1,4二氯苯公斤）；金属损耗（公斤铁）；颗粒物的形成（PM10);照片—为化学氧化剂的形成（非甲烷挥发性有机化合物公斤）；陆地酸化（公斤硫）；和土地占用（m2） (Goed-koop et al. 2009).

了解加热技术或其他节能技术的上下文环境效益或取舍BEMS，如建筑保温改进，BEMS的生命周期影响的计算基于能源1千瓦时的功能单位保存。计算结果，生产和使用对环境的负担主要由能源量（千瓦时），他们保存在他们的一生中。使用该功能单元，本文比较系统的生产和使用的影响仅仅使用天然气或电力提供空间加热的影响。

利用THEMIS模型计算的生产和使用在每个区域年BEMS LCIS（集成技术的环境经济模型场景 (Hertwich et. al 2014)。一个集成的混合lcamodel（Suh2004）分析了从2010年–2050低碳技术的影响。是由九个区域化版本的Ecoinvent数据库2.2，exiobase多区域投入产出数据库(Tukker et al. 2013)，对可再生能源和低碳发电技术及其同事开发的原始LCIS Hertwich(2014)。在这个模型中，影响发电和材料2030中的各地区生产和2050为蓝本，遵循IEA 2 DS和6 DS，考虑到材料效率的预期未来改进，能源效率，在全球经济的关键污染控制。对于每一个地区和一年，不同的技术被用于发电，在每一种情况下，在不断变化的环境影响的电力。

支持在网络上的信息提供了详细的能源混合发电的情况和他们的环境的影响，给出了计算。

建筑能源管理系统的库存模型

没有报告或杂志文章，允许精确建模的BEMS LCI迄今已出版。过去的文献主要集中在建筑自动化和暖通空调系统及其在不同的建筑类型和性能条件。LCI不能仅从这些来源的方法推导。此外，制造商BEMS的数目是有限的和不公开的材料BEMS账单。一个制造商提供了一个简化的零件清单和信息在在这个分析模型的主要技术—由以下组件组成（见支持有关网络信息的更多细节）：生产过程中，允许估计的组件、制造过程，和他们的消费在使用阶段。

1.测量温度的传感器在个别房间和/或公寓

2.阀（执行器）调节热水流量或空气通过加热系统

3.公寓经理，一个基于嵌入式个人计算机（电脑）的控制单元，计算公寓层的加热需求，并与大厦经理进行沟通

4.建筑经理，中央控制单元，基于嵌入式计算机，聚集在建筑物的公寓的数据和控制的热量输出的中央燃烧器或炉在符合天气和建筑性能数据。

对于一个典型的BEMS LCI模型的基础关于已知材料的组成和能量消耗设备（见网络上的支持信息）。国际狮子会，从物料清单数据结合

在对ecoinvent 2.2数据库类似的成分数据。这允许一个第一次，震级评估顺序BEMS在他们的生命周期对环境的影响。

建筑节能技术改进管理系统从2010到2050

BEMS技术进步取决于很多因素。系统的核心组成部分是嵌入式计算机，计算和控制公寓的加热需求，并建立和适应加热功率。虽然近年来的发展不是由嵌入式计算机系统的计算性能有限，诸如降低成本，小型化和能源效率的因素，可能会影响他们的部署。由于系统设备的技术改进将很难预测的精度，我们假设在边界元法和2030和2050组成的生产没有变化，唯一的变化在上游发电和生产材料根据IEA的情景。

生命周期评价结果

计算模型是利用THEMIS系统研究在所有九个机构的2 DS区域。本节介绍LCIA结果选择配方2008指标为年2010，2030，和2050。关于假设的进一步细节用于构建库模型和数值的数据结果在网络上的支持信息。下面的部分总结了从中获得的见解分析。

建筑节能管理系统造成的环境影响

因为气候变化的缓解是驾驶动机的频率，我们首先讨论生命周期温室气体从生产和使用产生的排放系统管理欧洲住宅公寓区1年。

分析表明，35公斤二氧化碳当量将产生管理一个100米sup2;公寓在欧洲1年，减少约9公斤二氧化碳当量/ 100米sup2;2050。下降主要由于发电脱碳和生产的材料的排放量减少用于设备中的电气元件（例如，铜）2个副的过程。所体现的能源和温室气体在比较了BEMS排放要小得多可以节省的能源和排放量的使用系统的。对于这种计算，节约能源节约20%（32千瓦时每平方米sup2;-年）被假定，减少典型采暖需求，在部分改造的公寓在一个凉爽的欧洲国家（如德国）从160（DENA2010）到128千瓦时/平方米sup2;-年。在现实中，能源消耗加热取决于加热日，更复杂计算。德国描绘了一个很好的平均值加热日和空间加热的能源消耗欧洲（欧洲2015）。在100米的sup2;公寓，保存每年的空间供暖总和为3200千瓦时，而避免天

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