摘要：   建筑行業是國民經濟中主要的能耗終端之一,一般認為將達到社會總能耗的30 %左右,2007 年,我國建筑的能耗已占社會總能耗的2715 %。2004年,我國城鎮有一般公共建筑50 億m2 ,年耗電超過1 500億kWh ,大型公共建筑5 億m2 ,年耗電超過900億kWh。據預測,到2020 年,我國將新增大型公共建筑面積10 億m2 ,以能耗居中的情況預測,2020 年建筑能耗將達到標準煤413 億t ,耗電將達12 600億kWh。中央空調能耗占建筑能耗的40 %左右,加強公共建筑的中央空調節能對貫徹節能減排政策、實現可持續發展具有重要的意義。 　　中央空調計費是在能量測量、記錄基礎上,實現費用公平分開的費用計算、分攤系統。正如采暖系統熱分戶計量可促進節能,集中空調系統冷量計量對于南方地區建筑節能的意義不言而喻。盡管中央空調計費裝置本身并不節能,但是,作為一種有效的能量管理工具,中央空調計費能改變使用者的消費行為,一般認為,中央空調能量計費能節能10 %～15 %〔4〕,也有學者認為能節能20 %～30 %。目前,通過能量計量、收費共享節能收益已成為能源成本管理和節能激勵的主要措施之一。相對與采暖能耗分戶計量工作,中央空調冷量計量、計費工作無疑還有很長的路要走。　　1、中央空調計費的主要方法　　這些計費方式總體來說分為兩種,一種是直接式,測量各空調用戶的參數,如冷凍水流量、冷凍水進出口溫度或冷風的流量、溫差及運行時間等,然后精確計算每戶的冷量,按冷量單價計算總費用。另一種是間接式或當量式計費,這類計費方法也需要計量空調系統的某些參數,但并不一定精確計量全部參數,然后按設定的公式計算出所有空調末端的能耗,并按比例進行分攤總能耗的計費方法。　　1.1 　精確冷量型　　這種方式也叫直接計費型,計費原理很簡單,就是在空調末端設備的進、出口端安裝溫度傳感器,測量冷凍水的進、出口溫度,同時在空調末端設備的出水管上安裝流量計進行流量測量,測得瞬時流量,然后通過積分運算得到用戶所用的冷量,再根據單位冷量的費用得到用戶的總能耗費用。冷量計算公式為　　式中　Q ———用戶總的冷量,kJ ;　　t1 ———空調末端冷凍水進口溫度, ℃;　　t2 ———空調末端冷凍水出口溫度, ℃;　　Cw ———冷凍水的比熱,J / (kg·℃) ;　　Gw ———冷凍水質量流量,kg/ s ;　　τ———空調運行時間。　　理論上這種計費方式的精確度可以達到98 %,但是,實際中這種計量方法的精度要小得多。特別是在小溫差運行模式中,有人發現這種方式z*大誤差可以達到30 % ,但是冷量計量法還是被看作是z*精確的方法。　　1.2 　冷凍水流量型　　冷凍水流量計費法又分為兩種。一種方法是只計量中央空調末端設備中冷凍水的進出口溫差,假定冷凍水流量不變。由于只要空調末端開啟,就開始計費,并且使用定常流量來計算冷量,有人認為這種方式的準確度一般情況下可以達到90 % ,但是當某分支路有用戶關閉空調時,誤差比較大,會達到50 %之多。　　冷凍水流量型的第二種方法與第一種方法剛好相反,只測量通過空調末端設備的流量,而不考慮冷凍水進出口溫度是否發生變化。因此,這種計量方法的精度也有問題。　　1.3 　電費計量型　　電費計量型就是通過計量空調末端的用電量,再根據用電量換算為冷量,統計中央空調系統中各用戶的總冷量,再根據各用戶的冷量比例來分攤費用。由于各用戶的能效比( EER) 或性能系數(COP)不一樣,即使空調用戶的電耗相同,冷量也未必一樣,如對于同一型號的風機盤管,高靜壓和普通型制冷量差不多,而它們的用電量則相差很大。但如果空調用戶的類型相同,所采用的風機盤管規格和型號相同,如辦公類建筑,此種計費方法作為用戶冷量的收費依據也有一定道理。　　1.4 　時間計量型　　這種計量方法是將計費采樣器接入空調末端的電動二通閥兩端,通過讀取空調器的使用時間,然后準確計算各用戶使用空調系統的累計時間,同時,采樣器還獲取用戶末端設備風量的相應檔位信號,并以此作為依據計算收費。相應于這種簡單時間計費型收費方式,還有一種改進型時間計費方式,即根據風機盤管的各檔位時間,再換算為計費時間的方式。按時間進行收費的方式比較粗糙,即沒有考慮冷凍水流量的變化,也沒有考慮冷凍水溫度的變化。因為冷量與普通的物理量不同,既有“量”的變化,也有“質”的變化。這種收費方式比較簡單,也具有一定的可信度,適合于風機盤管的冷量計量,如負荷變動不是太大的寫字樓,在中國應用比較廣泛。　　1.5 　諧波反應型　　這種計費方法的主要依據是認為空調負荷的主要組成部分通過墻體和屋頂的得熱、通過窗戶的得熱、室內各種熱源的得熱是余弦波形變化的。該方法從空調建筑冷負荷計算的基本原理人手,采用諧波反應冷負荷計算法對用戶各個用冷時刻的冷負荷進行理論計算,再根據用冷時間得到用戶的用冷量,并進行計費。　　1.6 　舒適度相同型　　基于舒適度相同型的計費方式是一種間接計費方法,計費的依據是“所有同樣類型、同樣溫度設定點的用戶付同樣的費用”。這種計費方式使用設定點溫度而不是房間的真實溫度來計量收費,每個房間的設定點傳到計費器上,對應不同的收費標準。　　此外還有風側冷量計量法、標準工況冷量修正法等其他計費方法。　　2、國外空調計費應用　　中央空調計費z*早在西歐投入應用。早在20世紀70 年代,當時的歐洲經濟共同體(歐盟前身) 就建立了中央計費分攤準則〔10〕,基于舒適度的空調計費方式在法國被實行了好多年。到20 世紀80 年代,德國大約有70 %的城市建筑就有了空調計費。其他國家如法國、瑞士、希臘等也在20 世紀80 年代就要求在新安裝的中央空調上安裝計費裝置,立陶宛采用的是直接計費方法〔11〕。　　美國的中央空調計費開始于20 世紀70 年代中期,1974 年,能源價格暴漲刺激美國出臺了中央空調分戶計費措施,并迅速為用戶所接受。1993 年,美國出臺了中央空調分戶計量手冊(ASHRAE Guide2line 8 - 1994 , Energy Cost Allocation for Multiple - Oc2cupancy)〔12〕。1998 年,為促進計費產業發展,美國國家分戶計量器具與計費協會(NSUAA) 成立。2007年,美國的能量計費產品已能滿足各中央空調(供暖) 系統。　　美國的能量計費產品復雜的系統大都是精確能量型的計費方法,簡單的系統也有采用時間型計費方法的。能量計費產品在技術上z*大的變化是把溫度信息測量集成到了硬件中,系統可靠性得到了很大的提高。除了這個變化,能量計費產品還提供誤差數據,用戶可以把計費誤差信息反饋給計費公司,計費產品還有防止篡改的功能。美國中央空調計費z*主要的特點是既能作熱量計量,又能做冷量計量。　　3 、國內空調計費應用　　我國中央空調計費應用開始于20 世紀90 年代末期。近年來,隨著能源價格的猛漲和國家節能減排政策的實施,中央空調冷量計費的推廣有加快的趨勢。目前,有些地方已出臺了空調計費的地方規范(如河南) ,但是國家還沒有出臺空調計費的規范和技術標準。與中央空調的冷量計費相比,我國的供暖計費起步要早一些,發展快一些。與國外不同的是,國內的空調計費和供暖計費一般是分開的,這是因為南方地區以空調供冷為主,幾乎沒有集中供暖。根據我們的調查,中央空調冷量計費以采用間接計費或當量計費的工程項目為多,間接計費中以時間型計費居多,也有多種間接計費方式組合計費的項目,也有直接計費與間接計費組合的項目。表1 統計了中央空調幾種計費方式的應用情況。　　目前,中央空調計費總體還是以面積分攤為主,也有少部分的建筑實施面積分攤與間接計費相結合的方法。對于采用集中空調的辦公大樓(如政府大樓) ,基本上都沒有采取冷量計量的措施。主要原因是大都認為沒有計量的必要,能源使用費用都是由單位統一支付。而對于商業樓宇,尤其是出租(售) 寫字樓而言,出現的情況是僅有極少數的大樓采取了冷量計量,絕大部分則沒有冷量計量的措施。當然也有極個別的建筑,安裝了能源計費系統,能源計費系統能對所有用戶水表、電表、燃氣表、空調計費裝置進行數據采集、集中統計,并自動生成收費單據,但這樣的建筑并不多。　　4、中央空調計費方式與應用討論　　中央空調計費的目的是從管理上實現節能,總的原則是“誰使用誰付費,用多少交多少”。把冷量作為商品,由用戶自覺調節控制使用,公平收費。因此,計費的本質是各用戶公平分擔建筑冷量的費用,國外一般把空調計費說成cost allocation 而很少說成fee billing 就充分說明了這點。　　就計費方式來說,直接計費法方式透明,更容易為用戶所接受,但是直接計費法z*大的缺點是設備成本高,平均一個計費點造價大約一萬多元,而且維護工作量大。直接計費從原理上講非常精確,但是實際中有可能流量計有動態、靜態擾動,以及結垢、老化及磨損現象,加上溫度傳感器的漂移、保溫效果不好,所引起的誤差有時能達到驚人的地步。一般認為,直接計費的主要誤差在流量計,放入管內的流量計,如轉子、電磁流量計在低流量時不敏感。放在管外的流量計,如超聲波流量計適于管外檢測,但對小流量不適用,而且受管的厚度、材料、表面粗糙度影響。因此,加強測量工業的發展是節能的z*根本的手段已成為共識〔18〕。　　間接或當量計費方法則剛好與直接計費相反,計費方案和原理的公平性容易受到用戶的質疑,用戶不容易接受,但維護相對簡單,造價非常低廉。以占主流地位的時間型計費方式來說,平均一個計費點造價大約只要幾百元。另外,間接計費由于計量的參數是電量、時間等參數,這些參數本身容易精確計量,誤差很少,因此,這種計費方式總的誤差未必比直接計費要大。　　從國外的使用情況來看,直接計費比較適合大空間或按層進行計費,間接計費比較適合小空間的風機盤管計費。而且,在同一棟建筑內部的計費,有直接計費和間接計費混合使用的情況。而且國外的熱量計費和冷量計費使用的是同一套系統,這點在國內有明確的反對聲音〔19〕。不過國外的計量介質非常干凈,不容易磨損和腐蝕計量設備,而且計量精度很高,這點目前國內尚不具備。時間型計量方式中、短期內還會繼續發展,但從長遠的發展趨勢看,由于不能真正反映能量會被逐步淘汰,冷量當量型和混合型計費方式會隨著計量技術的進步和生產規模的提高,精度和成本的問題會逐漸被克服而z*終成為主流。　　從美國等國家中央空調計費推廣的過程來看,推廣中央空調計費的瓶頸在于不公正的計費方式,那就是來自于冷量計量的有效性,一些獨立的節能公司和能量計費公司通過爭取政府立法、行業推廣,耐心地說服用戶進行冷量計量和收費。國內目前也有類似的情況,通過中央空調冷量計費實現節能的空間還很大,主要的障礙還在于說服用戶接受計費產品所帶來的節能效果和公正的分配方式。國外的空調冷量計費已形成了獨立的產業,空調服務公司、能量計費公司數量眾多,影響巨大。目前中央空調計費行業處于起步階段〔20〕,國內的中央空調計費可以借鑒國際的先進經驗。國內目前對直接計費、間接計費的應用和方式爭論、爭議比較多,我們認為,技術上可以爭議,但是在應用方面,現階段應該擱棄爭議,共同把空調計費的蛋糕做大,擴大空調計費的市場,特別是政府有關部門應積極介入,出臺一些行業規范進行引導。　　5、結論　　(1) 中央空調計費促進建筑節能,節能效果顯著,通過冷量計量計費共享節能收益已成為能源成本管理和節能激勵的主要措施之一。　　(2) 中央空調冷量計費的方法各有優缺點,在應用中要結合工程的實際情況選擇z*適合的計費方法,或者使用幾種組合計量方法。　　(3) 推廣中央空調計費的瓶頸在于不公正的計費方式,來自于冷量計量的有效性。同時,推廣中央空調收費應盡量減少中央空調計費的成本。　　(4) 應大力發展獨立的節能服務公司和中央空調服務公司,增加中央空調冷量計量、計費的專業性服務。　　(5) 現階段中央空調的冷量計量計費應擱棄技術上的爭議,通過爭取政府立法、行業推廣等辦法,大力推廣中央空調的計費計量,從而實現建筑管理上的節能。