商業(yè)建筑節(jié)能運(yùn)營和管理

文｜浙大網(wǎng)新系統(tǒng)工程有限公司 陳 煒

1 節(jié)能時(shí)代

隨著改革開放和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的商業(yè)建筑面積日趨增大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)在的商業(yè)建筑面積已達(dá)到全國建筑總面積的25.4%。一般來講，大型商業(yè)建筑除了特殊設(shè)備使用能耗外，還主要包括中央空調(diào)系統(tǒng)能耗、照明系統(tǒng)能耗、冷熱水能耗、動(dòng)力及其他能耗。

所謂的建筑節(jié)能是指在建筑中提高能源利用效率，用有限的資源和最小的能源消費(fèi)代價(jià)取得最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。建筑節(jié)能具體是指節(jié)約采暖供熱、空調(diào)制冷、采光照明和調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、濕度、改變居室環(huán)境質(zhì)量的能耗工程以及利用太陽能、地?zé)幔ㄋ┠茉吹木C合技術(shù)工程。

建筑節(jié)能的目的是圍繞建筑最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材），保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供安全、健康、舒適、高效的使用空間，使其與自然和諧共生，使建筑由高能耗模式轉(zhuǎn)向高效綠色發(fā)展模式，這也是世界建筑發(fā)展的必然趨勢。

2 節(jié)能途徑

2.1 設(shè)備節(jié)能改造

設(shè)備節(jié)能改造，即我們常說的“技術(shù)節(jié)能”，是目前商業(yè)建筑主要的節(jié)能手段。為響應(yīng)國家號召，降低運(yùn)營成本，許多大型商業(yè)建筑每年投入幾十萬甚至上百萬的改造費(fèi)用。但是在節(jié)能改造方案的選擇上，很多管理決策人員由于缺乏實(shí)際能耗數(shù)據(jù)的支持，往往只能從現(xiàn)有的技術(shù)列表中篩選或者移植借鑒其他成功的經(jīng)驗(yàn)，即選擇先進(jìn)的（或者最新的）節(jié)能改造技術(shù)或選擇已經(jīng)在其他項(xiàng)目中獲得成功經(jīng)驗(yàn)的節(jié)能改造產(chǎn)品，但是這些所謂的先進(jìn)技術(shù)或成功經(jīng)驗(yàn)可能與其自身的實(shí)際情況不符，難以達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果，從而獲得最大的節(jié)能效益。

設(shè)備節(jié)能改造的目的，有的是為了解決因早期設(shè)計(jì)缺陷而造成的設(shè)備選型或者匹配不當(dāng)?shù)膯栴}，有的是為了更換某些因老化而造成性能下降的關(guān)鍵部件，有的是因?yàn)槌霈F(xiàn)了當(dāng)初沒有對性能有顯著提升的新產(chǎn)品技術(shù)，還有的是為了通過增加自控設(shè)備提高某個(gè)設(shè)備的管理調(diào)節(jié)水平。節(jié)能改造的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)該根據(jù)建筑物的實(shí)際問題“對癥下藥”，選擇性價(jià)比最高的改造方法和手段。這里的性價(jià)比不是指產(chǎn)品或技術(shù)的性價(jià)比，而是指針對某個(gè)特定建筑的實(shí)際能耗情況，采用投資小、見效大的節(jié)能改造方案。

通常我們會(huì)以管理節(jié)能在前期獲得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來管理設(shè)備節(jié)能改造工作的全過程，也就是要以實(shí)際的各部分系統(tǒng)能源消耗數(shù)據(jù)貫穿始終，從數(shù)據(jù)分析提出目標(biāo)開始，到數(shù)據(jù)對比落實(shí)成果收尾，讓整個(gè)改造過程可預(yù)測、可控制、可計(jì)算。

2.2 日常管理調(diào)節(jié)

日常管理調(diào)節(jié)，也就是我們上面所說的“管理節(jié)能”，主要是通過尋找并消除能耗漏洞或管理漏洞、調(diào)整或改變運(yùn)行參數(shù)、關(guān)閉或減小無關(guān)用能單元，在不增加投資的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能的管理手段。日常管理調(diào)節(jié)發(fā)揮作用的周期往往以日或者周為單位來計(jì)算，單次工作的節(jié)能效果可能并不十分顯著（與節(jié)能改造相比），這需要日積月累地不懈努力才能產(chǎn)生顯著的效果。而能耗分析管理系統(tǒng)將在日常管理調(diào)節(jié)中起到至關(guān)重要的作用。

能耗分析管理系統(tǒng)通過檢測各個(gè)設(shè)備子系統(tǒng)的能耗變化趨勢，使管理人員可以輕易發(fā)現(xiàn)能耗突增或非工作時(shí)間用電等異?，F(xiàn)象。通過比較幾個(gè)相關(guān)用能單元的用能比例，管理人員可以找到需要調(diào)整運(yùn)行參數(shù)的與系統(tǒng)匹配不當(dāng)?shù)脑O(shè)備。在能耗數(shù)據(jù)的支撐下，管理人員不僅能監(jiān)測診斷公共照明、電開水器等通過肉眼觀察就能發(fā)現(xiàn)問題的設(shè)備系統(tǒng)，更可以實(shí)現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)、送排風(fēng)機(jī)、動(dòng)力系統(tǒng)等比較復(fù)雜或是無法觀察到的用能單元進(jìn)行快速診斷，并找到改進(jìn)調(diào)節(jié)的方向。管理節(jié)能是否能真正持續(xù)發(fā)揮作用，很大程度上取決于發(fā)現(xiàn)并診斷問題是否快速簡便。而能耗分析管理系統(tǒng)很大程度上簡化了節(jié)能診斷的過程，降低了發(fā)現(xiàn)問題的成本。

此外，對于一些需要通過調(diào)節(jié)參數(shù)以期達(dá)到設(shè)備系統(tǒng)匹配目的的管理節(jié)能手段，在調(diào)節(jié)過程中對能耗變化的監(jiān)測也是非常必要的。系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間存在一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，我們使其協(xié)調(diào)匹配運(yùn)行的能耗策略往往會(huì)隨著環(huán)境、時(shí)間以及系統(tǒng)本身老化程度的變化而動(dòng)態(tài)變化，即不同的工況條件下有著不同的最優(yōu)化運(yùn)行策略。因此，需要管理人員根據(jù)能耗分析系統(tǒng)監(jiān)測到的分析結(jié)果對設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行變更或工況的調(diào)整使其與系統(tǒng)更加匹配。

當(dāng)然，與節(jié)能改造相比，管理節(jié)能的作用周期較短，單次工作節(jié)能效果不明顯，需要通過持續(xù)地關(guān)注、調(diào)節(jié)來獲取顯著收益。因此，調(diào)動(dòng)一線運(yùn)行管理人員的主動(dòng)性、積極性往往成為了決定成敗的關(guān)鍵因素。

3 技術(shù)節(jié)能

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在發(fā)達(dá)國家，空調(diào)采暖能耗占建筑能耗的65%。目前，我國的采暖空調(diào)和照明用能量增長速度已明顯高于能量生產(chǎn)的增長速度，因此如何減少建筑的冷、熱及照明能耗是當(dāng)前降低建筑能耗的重要內(nèi)容，一般可以從以下幾個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)。

3.1 太陽能與建筑一體化

所謂太陽能與建筑一體化，就是說建筑應(yīng)該從設(shè)計(jì)一開始，就要將太陽能系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容作為建筑不可或缺的設(shè)計(jì)元素加以考慮，巧妙地將太陽能系統(tǒng)的各個(gè)部分融入到建筑中去。

利用太陽能，可以以較低的成本，來滿足部分建筑用能的需求，且總量巨大，減少商品能源的消耗，緩解能源的供需矛盾，是建筑節(jié)能的重要途徑。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能

建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成部件（屋頂、墻、地基、隔熱材料、密封材料、門和窗、遮陽設(shè)施）的設(shè)計(jì)對建筑能耗、環(huán)境性能、室內(nèi)空氣質(zhì)量與用戶的視覺和熱舒適環(huán)境有根本的影響，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量要占建筑采暖熱耗的1/3以上，通過改善建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，在夏季可減少室外熱量傳入室內(nèi)，在冬季可以減少室內(nèi)熱量的流失，使建筑熱環(huán)境得以改善，從而減少建筑冷、熱消耗。

3.3 建筑設(shè)備節(jié)能

終端用戶用高能效的采暖、空調(diào)系統(tǒng)與上述削減室內(nèi)冷熱負(fù)荷的措施并行，才能真正減少采暖、空調(diào)能耗。此外，根據(jù)建筑的特點(diǎn)和功能，設(shè)計(jì)高能效的暖通空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)，并在使用中采用能源管理和監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控和調(diào)控室內(nèi)的舒適度、室內(nèi)空氣品質(zhì)和能耗情況。與此同時(shí)，在其他家電產(chǎn)品和辦公設(shè)備方面，應(yīng)盡量使用節(jié)能認(rèn)證的產(chǎn)品。

3.4 采光照明

天然光是人們習(xí)慣的光源，人眼在天然光下有更高的靈敏度。因此，在室內(nèi)最大限度的利用天然光，不僅可節(jié)約照明用電，同時(shí)對提高室內(nèi)采光質(zhì)量也有重要的意義。新的采光技術(shù)不斷出現(xiàn)，如導(dǎo)光管、光導(dǎo)纖維、采光隔板和導(dǎo)光棱鏡窗等，它們往往利用光的反射、折射和衍射等特性，將天然光引入，并傳輸?shù)叫枰牡胤?，以達(dá)到節(jié)能的目的。人工照明可采用光效高、顯色性好、壽命長，且價(jià)格相對低的節(jié)能類電光源。

4 管理節(jié)能

在管理節(jié)能上，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)今社會(huì)很多主流的節(jié)能方式都是圍繞著能耗分析管理系統(tǒng)來進(jìn)行的，所謂的能耗分析管理系統(tǒng)是指通過對商業(yè)建筑安裝分類和分項(xiàng)能耗計(jì)量裝置，采用遠(yuǎn)程傳輸?shù)仁侄渭皶r(shí)采集能耗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對商業(yè)建筑的在線監(jiān)測和動(dòng)態(tài)分析功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。

在現(xiàn)實(shí)中我們通常根據(jù)能耗分析管理系統(tǒng)所提供的能耗數(shù)據(jù)以及能耗分析結(jié)果來對商業(yè)建筑進(jìn)行節(jié)能管理和節(jié)能改造，使商業(yè)建筑節(jié)能運(yùn)營管理從簡單粗放的定性管理轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)細(xì)致的定量管理，將建筑節(jié)能引入定量化、科學(xué)化的發(fā)展階段。

“節(jié)能降耗，數(shù)據(jù)先行”，商業(yè)建筑內(nèi)大量能耗設(shè)備的數(shù)據(jù)是商業(yè)建筑節(jié)能的基礎(chǔ)，能耗分析管理系統(tǒng)軟件就是針對能源動(dòng)力設(shè)備的特點(diǎn)而提出的能源管理整體解決方案，只有盡可能地收集準(zhǔn)確性的能耗數(shù)據(jù)，我們才能有效地對商業(yè)建筑的能耗進(jìn)行全面綜合的分析，并通過建立能耗模型，監(jiān)控能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化設(shè)備的配置，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4.1 數(shù)據(jù)獲取與存儲(chǔ)

商業(yè)建筑功能復(fù)雜，用能設(shè)備系統(tǒng)繁多。不同的用能途徑對應(yīng)著不同的用能系統(tǒng)，不同的用能系統(tǒng)又對應(yīng)著不同的運(yùn)行管理主體。商業(yè)建筑節(jié)能的目標(biāo)是在保證服務(wù)品質(zhì)的基礎(chǔ)上降低實(shí)際運(yùn)行過程中的能源消耗。而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要有準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)作為分析、統(tǒng)計(jì)、診斷的基礎(chǔ)。

（1）數(shù)據(jù)采集

能耗分析管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要由各類智能儀表來完成，這些智能儀表與具有高可靠性、帶有現(xiàn)場總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲(chǔ)的商業(yè)建筑能耗數(shù)據(jù)。測量儀表擔(dān)負(fù)著最基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其檢測的能耗數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)采集服務(wù)的主要內(nèi)容是對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，要保證運(yùn)行數(shù)據(jù)的時(shí)效性，保證能夠高效、簡潔地采集數(shù)據(jù)，以便于后續(xù)的集成、計(jì)算和分析。

（2）背景信息和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲取

建筑結(jié)構(gòu)形式、功能用途、空調(diào)面積、使用密度等信息對能耗分析結(jié)果有重要影響，能耗分析管理系統(tǒng)對非自動(dòng)采集的信息，通過人機(jī)會(huì)話、外部軟件接口、關(guān)系數(shù)據(jù)庫等方式獲得，尤其和建筑環(huán)境群控系統(tǒng)、機(jī)組群控系統(tǒng)或BA系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)接口，能夠?yàn)槟芎姆治鎏峁└尤娴碾姎庀到y(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)和能耗信息。

（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)存

對各耗能系統(tǒng)采集的大量數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)也是能耗計(jì)量分析工作的關(guān)鍵步驟之一，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)方便準(zhǔn)確的讀取和存儲(chǔ)，這是進(jìn)行能耗分析的保證。能耗分析管理系統(tǒng)提供的即時(shí)數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)和I/O調(diào)度程序的通信，獲取各耗能系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)，核心數(shù)據(jù)庫作為一個(gè)數(shù)據(jù)源在本地給其他程序提供實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。

4.2 能耗監(jiān)測與管理

能耗分析管理系統(tǒng)通過通訊管理機(jī)、以太網(wǎng)以及總線網(wǎng)絡(luò)等通信技術(shù)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作，同時(shí)轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。收集到的數(shù)據(jù)信息一方面通過網(wǎng)絡(luò)上傳供節(jié)能降耗分析使用，另一方面可以提供給實(shí)時(shí)預(yù)警功能使用，比如夏季室內(nèi)空調(diào)制冷溫度過低時(shí)或者非工作時(shí)間室內(nèi)照明未關(guān)閉時(shí)，控制中心可根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閥值比對，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)或關(guān)閉照明以節(jié)約能源，從而實(shí)現(xiàn)了商業(yè)建筑的智能化的節(jié)能減排降耗效果。

（1）全局監(jiān)視和管理

全局狀態(tài)監(jiān)視采用一體化設(shè)計(jì)思想，其目標(biāo)是完成對建筑整體能源信息展示畫面、能源流向以及此應(yīng)用的發(fā)布，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)中心到設(shè)備子系統(tǒng)再到設(shè)備數(shù)據(jù)等的各個(gè)層面的快速呈現(xiàn)，掌握整個(gè)建筑的運(yùn)行狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等指標(biāo)的實(shí)時(shí)化信息。

（2）主動(dòng)化管理

能耗分析管理系統(tǒng)通過建筑能耗數(shù)據(jù)倉庫，結(jié)合每一棟建筑的建筑面積、地理位置、墻體、高度、用途、通風(fēng)方式、冷機(jī)選取、智能化程度等個(gè)性化條件，依據(jù)“趨勢預(yù)測、按需供給”的管理思想，提供建筑的協(xié)調(diào)及運(yùn)營策略，使建筑達(dá)到并維持最佳的能耗運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)預(yù)先定義，對綜合信息進(jìn)行自動(dòng)分析，并基于歷史數(shù)據(jù)對一些事件的運(yùn)行趨勢進(jìn)行分析和預(yù)測，對設(shè)備進(jìn)行主動(dòng)維護(hù)，對可能出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行預(yù)報(bào)警，提出預(yù)測和建議。

（3）異常報(bào)警

報(bào)警管理將采用服務(wù)的方式來對子系統(tǒng)和設(shè)備報(bào)警顯示，對大量報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將這些信息形成報(bào)警事件，并以郵件等多種方式及時(shí)發(fā)送到相關(guān)人員，從而實(shí)現(xiàn)異常與超標(biāo)的及時(shí)報(bào)警。

4.3 節(jié)能管理和優(yōu)化

在樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)未集成時(shí)，能耗分析管理系統(tǒng)在使用時(shí)需靜態(tài)設(shè)置，難以根據(jù)負(fù)荷的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)間的運(yùn)行關(guān)系，不能動(dòng)態(tài)優(yōu)化運(yùn)行，節(jié)約能耗。以空調(diào)系統(tǒng)為例，空調(diào)系統(tǒng)在選型上，一般是按照建筑最大設(shè)計(jì)熱負(fù)荷來選定，且留有余量。而在實(shí)際運(yùn)行中由于季節(jié)、晝夜和使用率的變化，實(shí)際熱負(fù)荷在絕大部分時(shí)間內(nèi)變動(dòng)劇烈，使機(jī)組多數(shù)時(shí)間在偏離系統(tǒng)最佳負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行。由于空調(diào)在負(fù)荷劇烈變動(dòng)時(shí)工作效率明顯降低，導(dǎo)致在同等輸出量下，過低或過高負(fù)荷時(shí)耗電量同比最佳負(fù)荷時(shí)明顯上升。因此在商業(yè)建筑節(jié)能中樓宇設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)也是很重要的，它與能耗分析系統(tǒng)相結(jié)合以達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

能耗分析管理系統(tǒng)可以根據(jù)內(nèi)置的全年溫度、濕度等天氣情況，并根據(jù)各設(shè)備的能源消耗和運(yùn)行時(shí)間，以及實(shí)際運(yùn)行中的負(fù)荷變化規(guī)律，選擇性地按每日、每周、每月或每年進(jìn)行能耗分析，自動(dòng)處理并調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)節(jié)能運(yùn)行。

5 節(jié)能展望

為了實(shí)現(xiàn)我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，商業(yè)建筑節(jié)能勢在必行。目前，政府對商業(yè)建筑節(jié)能給予了充分重視，出臺(tái)了一系列有利于商業(yè)建筑節(jié)能的政策和規(guī)定。商業(yè)建筑節(jié)能工作也已取得了一定的進(jìn)展，但是，商業(yè)建筑節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要政府和社會(huì)各界共同努力方可取得成功。我們要結(jié)合自己的國情，綜合利用國內(nèi)外的各種先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和措施，趨利避害，選擇適合我國國情的經(jīng)濟(jì)合理的節(jié)能方案，必定可以取得顯著的節(jié)能效果。

6 結(jié)束語

綜上所述，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)商業(yè)建筑節(jié)能過程中，能耗分析管理系統(tǒng)扮演著一個(gè)重要的角色，無論是技術(shù)節(jié)能還是管理節(jié)能都是圍繞著它來展開進(jìn)行的，它既是管理節(jié)能的核心，又為技術(shù)節(jié)能提供數(shù)據(jù)依據(jù)，所以說對整個(gè)商業(yè)建筑的節(jié)能來說它是必不可少的一部分。但是，現(xiàn)在國內(nèi)很多商業(yè)建筑的管理公司對軟件這一塊并不是很重視，他們把更多的精力都放在對設(shè)備的節(jié)能改造上，往往是投入大量的人力、物力、財(cái)力后發(fā)現(xiàn)并沒有達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果。這就好比一個(gè)人，管理節(jié)能是一種內(nèi)在的表現(xiàn)，是軟件，而技術(shù)節(jié)能是一種外在的表現(xiàn)，是硬件，如果人們只是一味的追求外在硬件的改造，而忽視了內(nèi)在軟件的需求話，效果可能適得其反，只有軟件和硬件有機(jī)地結(jié)合，才能真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，為國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的支持。