趙 鵬[同節(jié)能源科技（上海）有限公司， 上海 210000]

日本通過加強建筑能源管理投資來應(yīng)對能源緊缺問題。新加坡政府也提出建筑能源消耗效率等級的強制要求，如集中供冷系統(tǒng)中的空調(diào)冷凍站能效需要達到 5.0 以上的綜合能源消耗效率，并由政府作為第三方進行最終使用效果的綜合評價，以實現(xiàn)最終結(jié)果可追溯。

我國的項目開發(fā)還沒有形成以效果為導(dǎo)向的能源管理，重開發(fā)、重設(shè)計，缺少施工安裝階段的能耗能效目標(biāo)的管理傳遞，設(shè)計條件的能效能耗目標(biāo)都無法實現(xiàn)。在運行階段90% 的時間都優(yōu)于設(shè)計條件情況下，仍然無法調(diào)優(yōu)，優(yōu)化能耗、能效結(jié)果，形成明顯的漏斗效應(yīng)。建設(shè)工程管理脫節(jié)現(xiàn)狀如表 1 所示。

表1 建設(shè)工程管理脫節(jié)現(xiàn)狀

以已經(jīng)現(xiàn)場實測的項目為例，很多項目實際運行的空調(diào)冷凍站全年綜合能效（Energy Efficiency Ratio ，EER ）為 2.5～3.0，低于設(shè)計值 30% 以上。因此，需要以設(shè)計目標(biāo)為導(dǎo)向，在時間維度上綜合考慮施工安裝，性能化調(diào)試驗收、運行綜合調(diào)優(yōu)，在管理條線能夠?qū)⒛芎摹⒛苄繕?biāo)進行傳遞的全生命周期能源管理體系。

1 全生命周期建筑能源管理目標(biāo)及任務(wù)

1.1 保障建筑功能和環(huán)境要求

保障建筑功能和環(huán)境是全生命周期建筑能源管理的基本目標(biāo)，如電梯實現(xiàn)運載、空調(diào)提供冷氣、燈具實現(xiàn)照明等。某些特定的建筑需要營造更為嚴(yán)苛的環(huán)境，如電子工廠生產(chǎn)車間通過制冷、加熱、除濕、加濕、新排風(fēng)等系統(tǒng)，實現(xiàn)恒溫恒濕、正壓的生產(chǎn)工藝要求。如不了解建筑環(huán)境的基本要求，就無法保證為營造上述環(huán)境而使能源被安全利用。

1.2 從使用管理角度避免能源浪費

全生命周期建筑能源管理的更高目標(biāo)是合理、高效地做好建筑能源使用階段的管理，避免能源在使用過程中的浪費，避免時間上的浪費（如寫字樓夜間無人辦公時間段應(yīng)關(guān)閉空調(diào)風(fēng)機等）、空間上的浪費（如冬季百貨商場室內(nèi)發(fā)熱量很大，大空間的中心區(qū)域可以關(guān)閉采暖設(shè)備等）。

1.3 通過技術(shù)升級提高能源效率

從技術(shù)角度看，提高能源效率（能源效率=使用需求量/能源消耗量），需要做到在同樣的需求條件下能源消耗量減小。技術(shù)升級的主要手段還包括設(shè)備的更新（例如高效磁懸浮冷機的加入、變頻離心冷機的升級等），還有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用（例如樓宇自動化、智能化），實現(xiàn)能源效率動態(tài)優(yōu)化。

總之，全生命周期建筑能源管理要樹立正確的目標(biāo)意識，通過管理和技術(shù)手段，實現(xiàn)功能和環(huán)境控制的基本要求，避免能源浪費，提升能源使用效率。

全生命周期的建筑能源管理的任務(wù)是以建筑運行階段的能源使用為管理目標(biāo)，綜合協(xié)調(diào)建筑能源保障的規(guī)劃設(shè)計、施工調(diào)適兩大前置階段對建筑能源使用形式、效率的影響。規(guī)劃設(shè)計是龍頭，此階段就應(yīng)預(yù)設(shè)好能源系統(tǒng)的功能、性能、能源效率等目標(biāo)并進行目標(biāo)傳遞。施工調(diào)適是樞紐和橋梁，要按照現(xiàn)設(shè)計意圖實現(xiàn)能源系統(tǒng)實施，給運行管理打下基礎(chǔ)。運行管理是終點和目的，也會對前兩個階段提出能耗要求。

2 設(shè)計階段建筑能源系統(tǒng)規(guī)劃

設(shè)計階段建筑能源規(guī)劃的主要任務(wù)是：實施需因地制宜，即結(jié)合氣候條件、區(qū)域能源政策、區(qū)域能源資源、能源價格等確定總體規(guī)劃方案；結(jié)合能源需求選擇合理的能源類型及匹配相應(yīng)的能源系統(tǒng)；做好容量選擇，避免因設(shè)計偏大造成大量資產(chǎn)冗余。

2.1 設(shè)計前期建立能耗能效目標(biāo)

建立能耗能效目標(biāo)的控制要求。能耗能效全生命周期管理目標(biāo)如圖 1 所示。

圖1 能耗能效全生命周期管理目標(biāo)

2.2 用能設(shè)備容量選擇綜合考慮實際運行指標(biāo)

某商業(yè)地產(chǎn)公司通過對現(xiàn)有運行項目的主要用能設(shè)備實際使用容量的調(diào)研，提煉出建筑集中供冷容量的設(shè)計指標(biāo)，應(yīng)用于新的建筑主要用能設(shè)備容量選擇及測算。與過去相比，建筑主要用能設(shè)備容量值降低了 20% 以上，初投資節(jié)省了 20% 以上，同時降低未來的運行維護成本，如表2 所示。

表2 設(shè)計及實際運行面積指標(biāo)對比 單位：W/m2

3 施工階段建筑能源系統(tǒng)調(diào)適

建筑能源系統(tǒng)調(diào)適是施工安裝活動的系統(tǒng)化管理過程和技術(shù)體系，即功能調(diào)節(jié)（設(shè)備通電、點動等）→性能調(diào)節(jié)（設(shè)備性能曲線等）→系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)節(jié)（系統(tǒng)的綜合性能）→自控實現(xiàn)（邏輯實現(xiàn)）→運行交接和培訓(xùn) 5 大環(huán)節(jié)。能夠做到施工和運行保障性銜接，帶來節(jié)能、舒適、保值增值等建筑能源系統(tǒng)性價值，產(chǎn)生可觀的直接和間接經(jīng)濟效益。

系統(tǒng)調(diào)適以數(shù)據(jù)量化系統(tǒng)調(diào)適目標(biāo)為導(dǎo)向，分解成 5 大流程和相應(yīng)分級目標(biāo)，并加強實施過程管控。

3.1 調(diào)適目標(biāo)設(shè)定和分解

施工圖是調(diào)適工作的依據(jù)。施工圖完成階段后，調(diào)適團隊需要設(shè)定建筑主要用能設(shè)備調(diào)適驗收的具體目標(biāo)，一是作為甲方進行項目驗收依據(jù)和調(diào)適的標(biāo)準(zhǔn)，可更明確地要求施工單位提高施工質(zhì)量；二是通過不斷地對標(biāo)（現(xiàn)狀和目標(biāo)對比）實現(xiàn)高質(zhì)量的調(diào)適，保障順利開業(yè)和高效節(jié)能運行。某高壓離心式制冷主機目標(biāo)設(shè)定如表 3 所示。

表3 高壓離心式制冷主機調(diào)適目標(biāo)

3.2 調(diào)適籌備和條件檢查

施工安裝階段，按照施工圖設(shè)定的調(diào)適目標(biāo)，進行調(diào)適方案編制、組織架構(gòu)落實、計劃制訂等一系列調(diào)適籌備工作，稱為一級施工安裝階段的調(diào)適條件籌備。

必要的調(diào)節(jié)手段如調(diào)節(jié)閥門是否到位，必要的測試手段如風(fēng)量測試孔等是否齊備等，均屬于具體技術(shù)條件，稱為二級施工安裝階段的調(diào)適條件籌備。

3.3 設(shè)備單機調(diào)適

設(shè)備單機調(diào)適包括設(shè)備性能化調(diào)適和發(fā)現(xiàn)問題整改后的復(fù)查。此階段需要完全對照設(shè)定的調(diào)適目標(biāo)，如有偏差則需要及時調(diào)整目標(biāo)，以保障用能設(shè)備性能。例如，某空調(diào)系統(tǒng)單機調(diào)適時對中風(fēng)機風(fēng)量進行現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)檢測，發(fā)現(xiàn)多臺空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)機風(fēng)量在設(shè)計值 80% 以下。空調(diào)風(fēng)機實測風(fēng)量與設(shè)計值比較缺失情況，如圖 2 所示。經(jīng)檢查是外部條件風(fēng)道施工不合理，導(dǎo)致機外阻力系數(shù)增大，影響空調(diào)舒適度，同時增加空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)機的運行能耗。

圖2 空調(diào)風(fēng)機實測風(fēng)量與設(shè)計值比較缺失

3.4 系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)適

系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)適階段不應(yīng)只停留在調(diào)通階段，而是要保障達到調(diào)優(yōu)和系統(tǒng)化調(diào)適。例如，集中供冷結(jié)合冰蓄冷系統(tǒng)需要進行蓄冰、融冰、聯(lián)合供冷、聯(lián)合放冷等多種工況的運行和效果驗證；結(jié)合氣候條件引起的負(fù)荷條件變化，給出不同的運行策略；以及負(fù)荷條件變化下集中供冷冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運行策略。

3.5 開業(yè)移交

開業(yè)移交包括開業(yè)前和開業(yè)初期的共管運行指導(dǎo)、培訓(xùn)和協(xié)助移交運行。調(diào)適團隊提供系統(tǒng)運行管理指導(dǎo)和培訓(xùn)，保障復(fù)雜系統(tǒng)順利交接給運行團隊。某商業(yè)廣場開業(yè)移交階段工作分工，如表 4 所示。

表4 某商業(yè)廣場開業(yè)移交階段工作分工

4 建筑能源運行管理

建筑能源運行管理是全生命周期建筑能源管理的最后一個階段，也是控制長期能源消耗的關(guān)鍵階段。通過理論和實戰(zhàn)經(jīng)驗總結(jié)，本節(jié)提出了建筑能源運行管理流程及其 4 大關(guān)鍵要素。建筑能源運行管理流程，如圖 3 所示。

圖3 建筑能源運行管理流程

4.1 精細(xì)管理與深度運維

建筑能源管理的核心是保障系統(tǒng)持續(xù)健康。通過精細(xì)管理和深度運維，可保障系統(tǒng)健康，并實現(xiàn)基礎(chǔ)能源管理的合理控制。

據(jù)數(shù)據(jù)分析，精細(xì)管理可以減少 3%～5% 的建筑能源費用支出。例如，照明系統(tǒng)根據(jù)照度來調(diào)節(jié)亮度和開關(guān)，新風(fēng)量根據(jù)季節(jié)調(diào)控風(fēng)量，空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)人員的數(shù)量進行動態(tài)的開關(guān)策略編制等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使傳感器代替人實現(xiàn)更加精細(xì)化的檢測和管理動作，實現(xiàn)真正的精益管理。

深度運維區(qū)別于功能性運維工作。其應(yīng)用長期持續(xù)的數(shù)據(jù)化運維管理機制，通過大量的空調(diào)系統(tǒng)及設(shè)備本身的性能指標(biāo)反饋，進行系統(tǒng)健康管理。深度運維也可以減少3%～5% 的建筑能源費用支出。例如，某大型集中供冷系統(tǒng)，運行團隊依據(jù)冷機蒸發(fā)器趨近溫度變化（如圖 4 所示），發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器和冷凝器趨近溫度偏高，而后進行了深度運維（清洗和增加制冷劑），改善了建筑用能設(shè)備的運行狀況。每年可減少 50 萬元的建筑能源費用支出。

圖4 冷機蒸發(fā)器趨近溫度變化

4.2 運行調(diào)適

系統(tǒng)運行調(diào)適是施工調(diào)適的延續(xù)，不僅是真實需求下的調(diào)適，常常也是個持續(xù)的過程。建筑空間布局發(fā)生變化，建筑能源系統(tǒng)會根據(jù)情況做調(diào)整。例如，某大型商業(yè)綜合體在開業(yè)后持續(xù)對空調(diào)水系統(tǒng)平衡進行調(diào)適優(yōu)化，冷凍水系統(tǒng)供、回水溫差從 3.1 K（第 1 年）提升至 6.8 K（第 3 年），水泵自動變頻且實現(xiàn)了系統(tǒng)大溫差運行，減少約 80 萬元的建筑能源費用支出。

4.3 持續(xù)改進

隨著技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備成本不斷降低，在確保經(jīng)濟性的前提下減少建筑能源管理費用，可按計劃采用新技術(shù)或設(shè)備對既有建筑進行改造和升級。例如，地下車庫進行 LED（節(jié)能燈）照明和雷達燈管改造，可節(jié)約 50% 以上的照明電費。磁懸浮制冷設(shè)備成本比常規(guī)制冷設(shè)備高 1 倍，其應(yīng)用受到一定限制。但是，如果將磁懸浮機組在大系統(tǒng)內(nèi)進行優(yōu)化配置，可以發(fā)揮其部分負(fù)荷高效率運行的特點，在沒有大幅增加投入成本的前提下，產(chǎn)生最佳性價比節(jié)能收益，并可將靜態(tài)投資回收期控制在 3 a 之內(nèi)。

4.4 再調(diào)適與效果驗證

再調(diào)適與效果驗證，形成了單一改進專項的閉環(huán)管控流程。新技術(shù)和設(shè)備需要進行不斷的調(diào)適和摸索，以期達到預(yù)計節(jié)能效果。這過程中需要不斷測試、記錄和分析數(shù)據(jù)，驗證新投入的改造設(shè)備，系統(tǒng)具有的高效性、舒適性。例如，某大型集中供冷系統(tǒng)實現(xiàn)持續(xù)的調(diào)適與效果驗證，集中供冷系統(tǒng)能效逐年提升，如圖 5 所示。

圖5 某大型集中供冷系統(tǒng)持續(xù)的調(diào)適與能效逐年提升

5 結(jié) 語

目前，國內(nèi)綠色建筑全生命周期的能源管理還處于起步階段?，F(xiàn)有的綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)已將規(guī)劃設(shè)計、建造階段、運行管理階段全部能源消耗統(tǒng)籌到其中，如此可以更加全面考慮能源消耗。本文結(jié)合國內(nèi)項目開發(fā)的特點，結(jié)合實踐項目具體案例給出各個階段的關(guān)鍵點及管理要點。

同時，全生命周期建筑能源管理是一項投資活動而不是簡單的消費或投入。香港某地產(chǎn)公司的又一城項目，已經(jīng)通過全生命周期建筑能源管理，在商業(yè)地產(chǎn)的交易過程中取得了很好的資產(chǎn)溢價。在現(xiàn)有商業(yè)不動產(chǎn)市場競爭激烈、租金收入嚴(yán)重壓縮的情況下，通過長效投入的能源管理更加有效地提升商業(yè)地產(chǎn)的資產(chǎn)價值，將能源管理納到資產(chǎn)管理的理念必須重視。