公共建筑在運營期間節能策略效益研究

姚堯

上海建工集團股份有限公司 上海 201114

1 建筑節能的意義與目標

建筑節能的基本意義即指在建筑物的不同階段，包括規劃、設計、建造和使用過程中，采用有效的建筑技術，或工藝、設備、材料和產品，提高建筑的保溫隔熱性能，以此降低采暖供熱、冷制需求，并提升建筑物用能系統效率。在相關的建筑節能標準執行上，與建筑能效具有相同的實際意義。

面臨全球性能源危機，以及我國持續高居全國總用能量首位的建筑能耗情況，建筑節能已經成為全國節能工作的主要內容。建筑技節能的根本意義旨在改善和提高建筑物的能源使用，以緩解緊張的能源局面；以建筑系統能效提升為基礎，盡可能減輕對周邊環境的影響。

節能已成為我國的一項基本國策。縱觀我國當前社會主要能耗領域，建筑能耗已占總能耗的30%以上，并仍持續以每年1%的速度不斷增加，相比同等氣候條件下的發達國家高出2 ～ 3倍之多。因此，建筑節能問題被日益重視，相應的建筑節能的政策不斷出臺；依據國家節能減排的工作方針及目標，有效降低建筑能耗，是促進建筑行業節能技術發展的必由之路[1]。

2 中國建筑節能發展面臨的問題

我國建筑節能的研究和實施起步于20世紀 80年代后期，已推行實施的有關建筑節能的法律法規和節能標準的體系尚未全面，主要表現在缺少對于不同建筑類型的適應性；標準的技術細節不夠完善，在可操作性和實施力度上缺少約束。其中，在全國范圍內普遍缺乏對于建筑節能運營全過程的監管，則是更為關鍵的問題。建筑節能在全生命周期的層面上主要涉及規劃、設計、施工、監理和竣工驗收、調試及運維管理等多項環節。我國相關部門對建筑節能的審核往往只關注于建筑的設計階段，并且在運營管理監督體制上均存在職責不清，溝通不暢等問題，從而其結果直接導致節能流于形式，尚未真正達到節能減排的目的。

表1 公共建筑能耗表

調研發現，現今涌現出的大批綠色建筑，超過95%以上已經獲得綠色建筑標識的建筑并未經過運行時效檢測。建筑是否真正“綠色”，只有通過實際的測試數據驗證它們在實際運行中效果以及實際的節能減排效果，才能給出科學公正的評價。

建筑的設計目標與實際表現效果之間的差距大，并存在明顯的“漏斗效應”是造成我國建筑目前整體能耗高、運行效果差，以及運維困難的主要原因[2]。

3 建筑運行監測的重要性

建筑的全生命周期可以分為規劃、設計、建造、運維與拆除五個階段。建筑運營管理屬于建筑的使用階段，也是建筑實行功能和發揮效能的階段。建筑的運營階段在建筑的全生命周期中所占時間比例最長，故也是能源消耗和費用投入最多的階段。

數據研究表明，建筑使用階段的能耗約占其全生命周期總能耗的70%以上，其所占的比重遠遠大于其他階段能耗之和。根據我國統計數據顯示，建筑運行的碳排放占我國總碳排放量的21%。降低建筑使用中的能耗對節能的意義不言而喻，這也是建筑節能研究的重點和難點。

所謂建筑運營管理就是以建筑全生命周期管理理念，利用先進的管理制度體系和技術手段，實現對建筑設施設備與使用空間的管理。實現建筑可持續性，即最大限度地提升建筑的未來價值。務實有效的建筑運營管理能提升建筑的使用功能、性能，降低使用能耗，為建筑節能減排做出突出貢獻。它也是相對于設備改造措施而言，另一種不需要資金投入達到節能目的的有效方法。

建筑設計者應以了解各項節能技術的實際節能效果為基礎；建筑的運維管理者須確切地解建筑各設備系統的實際用能水平，更需具備詳細的能耗數據積累，并掌握科學的用能水平評價方法。一味地濫用或堆砌節能技術手段，只能造成建筑成本大幅提升，然而建筑節能效果不佳；與此同時，有的建筑雖然節能效果明顯，但因概念不夠響亮的節能技術手段無法得到應有的重視，一些建筑設計即使采用了大量所謂的節能技術，但也并沒有收到理想的節能效果。

因此，在對建筑系統建立規范的分項能耗監測系統的基礎上，利用云集能耗監測系統能實時監測各個分項的能耗水平，實現在線運行管理與監測的前提下，通過與同類建筑、設計標準等進行橫向對比，輔助節能診斷，并分析節能改造的實際效果和經濟效益，才是最終實現減低能耗、改進系統運行效率、延長設備使用壽命、提高人員舒適和工作效率等的有效途徑。

通過實踐能耗控制及實際的檢測才能給到節能措施有效性的根本依據，結合在建筑運行階段檢測中的實際項目經驗，建筑運行階段的檢測與常規的建筑檢測相比，涉及范圍、內容要求更加廣泛和具體。綠色建筑運行檢測具有切實根據實際項目的技術特點，檢測選擇的內容更具針對性；檢測過程中各項檢測內容的相關性更為突出。為真正達到評估建筑運行質量的效果，檢測前須要與業主和設計方充分溝通、準確了解項目運行的技術細節，有針對性制定檢測方案，避免重復性和不必要的檢測。事實上，綠色建筑真正需要檢測的內容增量并不多，幾乎70%左右的檢測內容可通過核查其他工程驗收資料的方式完成。建筑檢測驗收工作成果，根據項目實際驗收活動情況可作為建筑實效運行結果的證明文件，在達到低抽樣數據之余實現成本的降低[3]。

4 建筑系統調適的必要性

建筑用能系統的多樣性和復雜性，導致系統運行的綜合性表現于各專業之間的緊密性愈發明顯。建筑工程在交付使用出現的系統適度性差、調控差、能耗高等問題，究其原因均與建筑系統調適應用效果有直接聯系。自從上半世紀前，調適的概念的出現以及首次在西方國家應用于建筑工程中，隨著相關研究工作的持續開展以及大量的工程實踐，建筑調適對于建筑節能的重要性已經被充分廣泛的認識，相應的標準及規范也不斷地完善落地。

當前世界發達國家已經將建筑調適視為提高建筑建造水平和提升運行能耗的主要手段。我國最新實施的綠色建筑運維技術規范以及《綠色建筑評價標準》不僅明確了建筑調適的相關技術要求，在建筑運行評價中也納入了對建筑調適的評價。基于對建筑全生命周期的評價和全過程管理前提，建筑調適必要性的凸顯主要表現在業主對建筑需求的全面提升以及目標要求的具體細化，建筑智能化與自控系統設計的高度深化設計，施工質量效果并同系統設備性能的保證，以及建筑節能運維管理要求。大量實際案例分析都表明，建筑工程各階段中的常見問題通過專業團隊的調適工作都能有效妥善的解決。數據顯示，對新建建筑調適能顯著提高建筑舒適性的同時，實現10%～13%的節能量、降低15%～35%的運維成本以及減少2%～10%的工程返工率[4]。

5 建筑運維階段的節能措施

實踐表明建筑的能效表現，在很大程度上受到建筑系統設備運行、管理，以及維護水平的高低的影響。即使同樣的建筑設備環境，不同的運行狀態和時間的改變也會造成相當的能耗差異性。建筑系統設備設施的正常運行是建筑內部良好運行的前提及重要保障；正確、合理有效地按全生命周期節能原則實施專業的運維管理，能大大提升建筑的節能效率。

為了保障建筑工程能在運行中實現建筑設計目標和節能預期，必須建立監控系統作為首要前提。只有通過實時運行的數據，來分析建筑物的節能與環境保護的效能及缺陷。不僅是對建筑系統及設備設施的實際性能測試，更是從工程整體的根本意義上驗證建筑的實際能源效益。

作為建筑評估的重要數據來源，建筑運維管理是建筑節能的重要構成，也為后續綠色建筑的持續建設和可持續性發展提供依據與方向。《綠色建筑評價標準》中專門設立了“運營管理”章節，其主要涉及綜合物業管理、綠化管理、垃圾管理、智能化系統管理等方面；以及相關的《能源管理體系要求》和能源管理體系認證標準來評價建筑的實際成效。

以云計算、物聯網、大數據、人工智能等為代表的新一代信息技術已經逐步推廣應用于建筑節能管理系統中，對于建筑能耗數據的全面采集和可視化呈現、建筑機電設備的數字化和智能化管理，必然也將成為建筑運行管理的日常。目前的電力市場也正積極促使建筑用戶參與需求側響應等電網互動，如此，建筑能源管理系統的價值隨著建筑能源數據的深入挖掘、全面分析和更有效的利用而進一步地提升。立足于貫穿建筑全生命周期的節能運維，建筑智能化運維能效管理系統作為其必要手段必然得到越來越廣泛的應用。

綜合性能源服務管理平臺是目前較為有效的建筑運行能效管理方法之一。原則上基于我國建筑樓宇標準化的能耗模型，結合采用云計算、物聯網、大數據、人工智能等關鍵技術，通過建筑分項分區計量和能耗數據的分類采集，以實現對建筑系統機電設備的全面監測管理與節能診斷、耗數據智能化分析、能源監測，并進而分析建筑的節能潛力大小、提出有效的運行優化方向建議等功能；以此不僅幫助傳統建筑實現低能耗運維，從監測分析到預測預警，更能多方位大幅降低建筑的運營管理成本[5]。

6 經濟效益分析

在全球范圍內，建筑在能源、電力、水和材料消耗中占的比例很大，僅次于工業和農林業。根據IPCC的調查數據指出，我國建筑碳領域排放量占到全國總碳排放量的近1/3。建筑節能已經成為能源節約的重要領域，共建筑用能更是建筑能源消耗的主要組成部；并且提升建筑運行的能耗表現是建筑節能工作的重要基礎與前提。

研究分析建筑運行中的各項能耗數據及其關聯性因素，可以準確有效地反映該建筑的資源消耗水平和能源利用效率，是優化綠色建筑能效的先決條件。只有將建筑運行能耗與建筑節能具體工作相聯系時，才能暴露出建筑節能工作實施有效性，以及存在的弱點和改進方向，從而切實地提升建筑節能工作的成效。此外，立足實際數據及情況表現對未來后續的建筑節能潛力作出推論，進而可以作出準確的建筑節能規劃。

通過國內的專業人士的對綠色建筑運行實效長期不斷地研究，結合對單體綠色建筑的實際運行情況進行的評估分析，目前已經積累了綠色建筑運營管理數據的一手資料。其中包括通過對已獲得綠色建筑標識并運行的上百例綠色建筑進行的調研和后評估研究工作，獲得了不同氣候區、不同類型綠色建筑的能耗均值，初步建立了我國綠色建筑運營實效數據庫。調研數據顯示，位于夏熱冬冷地區的綠色辦公建筑的總能耗處于52～110 kWh/（m2a） 之間，平均值為72.3 kWh/（m2a），供暖空調電耗處于12 ～ 47kWh/（m2a）之間，平均值為33.6kWh/（m2a）。業內專家同時對比分析了獲得LEED金獎的部分公共商業建筑入住1年后的能耗、水耗，發現其實際的運行能耗比LEED標準值平均高10%以上，比設計標準值高出多達30%，水耗則比LEED標準值低25%～31%，但比設計標準值高出幾乎兩倍。可見，綠色建筑大多在實際運營中也存在資源消耗量過大的情況，需要修正具體的可持續策略。

7 結束語

綜上所述，隨著社會經濟不斷的向前發展，對綠色建筑的要求也越來越高，但是對于現階段而言，我國制定的綠色建筑運行監測標準應當加大對其的研究力度，切實提高檢測工作的質量，為保障我國綠色建筑可持續發展道路的順暢提供一定的保障。