超高層建筑能源管理淺析

王 娟

（上海中心大廈世邦魏理仕物業(yè)管理有限公司，上海 200120）

0 引言

我國建筑能耗占社會能耗35%左右，隨著大型建筑逐年增加，其能耗也在不斷增大，能源與發(fā)展的矛盾日益突出?？v觀國家的節(jié)能政策，從“十一五”到“十二五”再到“十三五”，企業(yè)節(jié)能減排已經(jīng)不僅是政策法規(guī)的強制要求，更是企業(yè)在降低運營成本的競爭環(huán)境下生存和發(fā)展的必然選擇。

1 超高層建筑能源管理的特點

（1）具有樓層高、建筑面積大、容納人數(shù)多、建筑功能多的特點。為實現(xiàn)多用途建筑功能，建筑內(nèi)部負荷情況復雜多樣。

（2）能耗類型多樣，可分類采集。能耗大致分為六類：電、水、天然氣、柴油、空調(diào)冷、熱水。

（3）能耗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息量大、信息集成化程度高，需要具備實時監(jiān)控功能和多種數(shù)據(jù)分析功能后臺系統(tǒng)。通過對數(shù)據(jù)多維屬性定義和分析，反映能源管理各子系統(tǒng)耗能情況。

（4）能源浪費途徑多、浪費量大，需要進行分類分項數(shù)據(jù)采集及分析，可以有效反映設(shè)備的運行狀態(tài)，減少電能消耗成本。

2 超高層建筑能源管理方針和目標

2.1 建立能源管理方針

立足現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能（AI）技術(shù)、BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息化管理技術(shù)，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備的產(chǎn)能，提高能源利用率。

2.2 制定能源管理目標

（1）成立能源管理小組，集思廣益，鼓勵所有員工參與節(jié)能。

（2）完善能源管理制度，規(guī)范企業(yè)日常用能習慣，實現(xiàn)企業(yè)能源管理工作的專業(yè)化、程序化、標準化，建立節(jié)能工作長效機制。

（3）通過設(shè)備檢測、能耗監(jiān)測、能效測試等技術(shù)手段對企業(yè)用能狀況進行定量分析，尋找問題漏洞，分析節(jié)能潛力，有針對性地采取管理、技術(shù)措施達到節(jié)能目的。

（4）通過培訓提高員工節(jié)能意識，建立節(jié)能成就獎勵機制，鼓勵全員參與。

（5）通過向租戶展示能效如何降低租賃總成本，鼓勵租戶積極參與節(jié)能。定期與租戶分享工作場所簡單、無成本的節(jié)能措施，提高租戶節(jié)能成效。

（6）利用信息化技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能（AI）技術(shù)、BIM 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等重點開展超高層建筑節(jié)能優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究，為超高層建筑在節(jié)能優(yōu)化方面提供數(shù)據(jù)與策略支撐。

3 超高層建筑能源管理內(nèi)容

3.1 建立能源管理機構(gòu)與職責

（1）成立能源監(jiān)督管理部門，由專人負責。

（2）制定能源管理財務(wù)目標，權(quán)責分明，將能源因素納入崗位描述和報告機制。

（3）編制能源管理中長期規(guī)劃，通過標桿管理和能源性能定期更新，保障節(jié)能可持續(xù)性。

（4）制定節(jié)能培訓機制，通過職業(yè)發(fā)展與培訓擴展企業(yè)專業(yè)技能。

（5）賦予能源管理團隊一定權(quán)力，允許節(jié)能團隊協(xié)調(diào)公司不同職能部門間的合作，保障能源目標和業(yè)務(wù)目標相統(tǒng)一。

（6）積極利用外部資源，及時了解外部能源使用現(xiàn)狀、改善能源性能的方法。

3.2 健全能源管理制度

（1）能耗計量管理制度：①按時檢定和校準計量器具，保證計量準確性；②規(guī)范采集、處理、匯總計量數(shù)據(jù)，充分利用能源計量數(shù)據(jù)的作用；③建立能源計量組織結(jié)構(gòu)及管理制度，明確工作職責，加強對計量器具及量值傳遞管理，計量數(shù)據(jù)管理；④合理利用自動化集成系統(tǒng)，保證監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)采集通信正常；⑤配置專人處理能耗數(shù)據(jù)從自動化系統(tǒng)傳輸至能耗統(tǒng)計系統(tǒng)中時異地儲存數(shù)據(jù)情況，制定突發(fā)事件應(yīng)急措施，如網(wǎng)絡(luò)中斷、儀表損壞造成累計數(shù)據(jù)波動；⑥根據(jù)能耗計量生成內(nèi)部能耗報表，根據(jù)供能單位繳費單生成財務(wù)報表，通過數(shù)據(jù)分析尋找最佳節(jié)能點位。

（2）能耗分析管理制度：①利用能耗計量數(shù)據(jù)對耗能設(shè)備和能源消費結(jié)構(gòu)進行分析；②通過對耗能設(shè)備進行定期、專題、綜合分析，全面系統(tǒng)的分析、評價能源資源利用效率和用能管理水平；③科學利用分類、對比、結(jié)構(gòu)、動態(tài)、因素分析等方式，對能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行全方位剖析，實時掌握能耗指標變化情況；④融合能源應(yīng)用數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、人流數(shù)據(jù)、室內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)等節(jié)能相關(guān)監(jiān)測信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析及人工智能算法，對耗能系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計、分析和反饋，實時了解建筑物動態(tài)，并建立能耗分析模型，通過能耗診斷，達到降低能耗的要求。

（3）能耗定額管理制度：①通過技術(shù)計算、實際測定的方法來制定能耗定額；②通過實際測算、科學分析、精確核算，制定快、準、全、好的能耗定額標準；③通過能耗定額管理，準確掌握能源需求及消耗情況，便于準確、科學計算能源年度、月度預算及用能設(shè)備運行情況；④通過能耗定額管理，監(jiān)督內(nèi)部開展有力的節(jié)能措施，提高用能技術(shù)水平和能源管理水平，為內(nèi)部經(jīng)濟核算、節(jié)能獎懲提供依據(jù)。

（4）能耗監(jiān)測管理制度：①完善能耗監(jiān)測管理層級結(jié)構(gòu)，通過不同級別人員需求，提供不同功能，做到能源逐級管理；②完善能耗監(jiān)測管理平臺功能，從決策到管理到執(zhí)行層面分工明確，有效監(jiān)測節(jié)能目標；③完善在線能源監(jiān)控系統(tǒng)，增設(shè)專家咨詢服務(wù)系統(tǒng)和能源安全預警系統(tǒng)便于及時處理能耗異常問題；④通過對耗能設(shè)備全面監(jiān)測，明確耗能終端分布情況，利用自動化數(shù)據(jù)采集方式整合數(shù)據(jù)并分析，實現(xiàn)對能源系統(tǒng)的效率、故障運行的診斷進行實時監(jiān)控，提高能源管理系統(tǒng)的可靠性。

（5）能源激勵考核管理制度：①明確內(nèi)部節(jié)能目標，包括節(jié)能考核內(nèi)容、辦法、對象；②將能源績效考核定位企業(yè)發(fā)展的一項核心技能，鼓勵能源管理團隊參加教育培訓，取得能源管理相關(guān)職業(yè)認證；③完善外包商激勵政策，將外包服務(wù)相關(guān)的能源目標和激勵措施納入合同條款中；④建立與租戶的定期能源管理會議，分享節(jié)能成效，鼓勵租戶積極參與節(jié)能。

3.3 制定能源管理清單

（1）根據(jù)能源消耗種類制定設(shè)備運行概況表單、管理狀態(tài)表單、淘汰更新情況表單、能源監(jiān)測情況表單、能耗計量表單、能源分析表單。通過對表單記錄情況分析，及時調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)達到節(jié)能目的。

（2）根據(jù)用電環(huán)節(jié)不同，詳細分解出商業(yè)、酒店、辦公、后勤、公共用電，再根據(jù)用電設(shè)備詳細分解出照明、空調(diào)、消防、電梯、給排水、弱電設(shè)備用電以及設(shè)備損耗等。

（3）根據(jù)水能消耗設(shè)備種類進行分類計量，可以分解成生活、中水、雨水、消防、空調(diào)用水等；根據(jù)水能消耗功能區(qū)域可以分解成餐飲、商業(yè)、辦公、酒店、觀光、澆灌、車庫用水等。

（4）空調(diào)供熱、供冷可按照三級計量方式進行分類：一級為冷熱源入口、冷熱源出口、分區(qū)計量；二級按供熱、供冷需求功能不一樣分重要機房、辦公區(qū)域、酒店區(qū)域、商業(yè)區(qū)域、觀光區(qū)域計量；三級可以根據(jù)時段細分商業(yè)用戶耗能情況。

（5）對于設(shè)施設(shè)備比較復雜的超高層建筑，需要考慮燃氣鍋爐、燃氣發(fā)電機能耗情況或柴油鍋爐、柴油發(fā)電機能耗情況。

（6）通過上述分類分項計量，結(jié)合能源管理清單進行綜合對比分析，適時了解設(shè)備的異常變化。

3.4 制定可行性節(jié)能規(guī)劃

3.4.1 發(fā)現(xiàn)和解決能耗現(xiàn)有問題

（1）制定夜間巡視制度。工程管理人員通過看、聽、觸摸、聞等感官功能在樓宇非營業(yè)期內(nèi)發(fā)現(xiàn)運行和設(shè)備問題。例如：通過看可發(fā)現(xiàn)整個樓宇是否存在不必要的照明在開啟，及時糾正成效顯著。

（2）制定重點能耗設(shè)備分類分項管理制度。通過將耗能設(shè)備分為三大類：專業(yè)性很強，需專業(yè)外包，內(nèi)部工程師無法解決；專業(yè)性較強，需供應(yīng)商或維保商配合，內(nèi)部工程師無法獨立解決；專業(yè)性較弱，物業(yè)可自行解決。例如空調(diào)冷凍機組需要專業(yè)維保單位來承擔主機設(shè)備的維護保養(yǎng)、控制系統(tǒng)硬件問題的處理。

（3）制定預防性維護計劃，堅持做到持續(xù)性基本維護，定期性追蹤報告。通過日常運行和維護管理保障整體能源性能基礎(chǔ)。

（4）統(tǒng)計設(shè)備維修故障率，強化設(shè)備運行管理和維護。通過對能耗設(shè)備生命周期的統(tǒng)計分析，將設(shè)備故障可分成早期、偶發(fā)期、損耗故障期，針對不同故障期采取最佳處理方式，及時止損。

3.4.2 有針對性的耗能設(shè)備再調(diào)試

（1）制定周期性能耗設(shè)施調(diào)試計劃，一般為每2～3 年一個周期，實現(xiàn)運營過程中的改進，提高建筑物能源性能。

（2）調(diào)整設(shè)備運行計劃，優(yōu)化非運營時間內(nèi)設(shè)備啟動和關(guān)機使用情況。

（3）有計劃的校準和調(diào)整樓宇自動控制系統(tǒng)，例如校準傳感器。

（4）制定季節(jié)性運行計劃，例如空調(diào)系統(tǒng)季節(jié)交替時變化。

（5）整理冗余設(shè)備總體情況及時關(guān)閉不必要的待機設(shè)備，通過降低待機負載降低能耗。

3.4.3 節(jié)能運行管理改進措施

（1）制定可量化節(jié)能量目標并以此為核心導向，但不能脫離品質(zhì)管控的目標及經(jīng)濟支出指標。例如控制室內(nèi)外溫差在7～9 ℃，滿足舒適需求的情況下實現(xiàn)節(jié)能目標。

（2）制定能源管理評估目標，通過分析各維度性能現(xiàn)狀，確定各維度性能的目標。例如定期清潔空調(diào)系統(tǒng)冷疑器、過濾器、新風口，提高冷熱傳遞效率。

（3）制定能源管理監(jiān)管計劃，通過開支、成本監(jiān)管評估能源監(jiān)管計劃的可靠性、可用性，提高能源監(jiān)管品質(zhì)及效率。例如定期對冷卻塔效率、冷卻塔漂水率、風機耗電比進行專項檢測，評估冷卻塔能效指標等。

（4）完善能源數(shù)據(jù)化系統(tǒng)管理，通過能源數(shù)據(jù)日?；芾?、指標化管理、信息化管理實現(xiàn)節(jié)能目標。例如通過定期對冷凍機組制冷量運行效率進行測試，實時調(diào)整運行方案。

（5）完善能源績效管理，通過對既定能源目標的量化考核來評估績效、測量結(jié)果。例如通過對外包員工的激勵政策，逐步實現(xiàn)全員參與節(jié)能，提供節(jié)能效率。

3.4.4 節(jié)能技術(shù)改進措施

（1）通過技術(shù)服務(wù)、工程管理、管理服務(wù)等專業(yè)手段，提升設(shè)備能效、減少浪費。例如鍋爐能效測試可以聘請專業(yè)技術(shù)服務(wù)單位。

（2）通過實地檢測制定建筑樓宇再調(diào)試方案。從基礎(chǔ)建筑、租戶裝修整改、火災和安全需求、通風和排氣位置、地下室氣壓等全方位檢查設(shè)施運行狀況，從監(jiān)控數(shù)據(jù)、功能測試、文檔記錄等全面了解設(shè)施運行偏差。將需要調(diào)整的設(shè)施按無成本、低成本、資本密集型設(shè)施改善措施進行分項分類，確保系統(tǒng)性能長期持續(xù)性改善。

3.4.5 節(jié)能后評估

（1）制定能源評估計劃。優(yōu)先評估可靠性、可用性及改造后品質(zhì)，再評估效率成本。

（2）通過對能源使用效率分析，評估采取節(jié)能措施后能效指標情況。

（3）通過對能源使用成本分析，評估采取節(jié)能措施后能源供應(yīng)、轉(zhuǎn)換、輸配的成本指標變化情況。

（4）通過租戶滿意度調(diào)查及公司品質(zhì)部檢查，評估采取節(jié)能措施后大樓照明環(huán)境品質(zhì)、冷熱空調(diào)供應(yīng)品質(zhì)、新風供應(yīng)品質(zhì)、空氣環(huán)境品質(zhì)指標。

3.4.6 節(jié)能可持續(xù)性發(fā)展方法

（1）制定能源管理短期、中期、長期目標。實現(xiàn)高價值、高效率、低成本的系統(tǒng)性、長期持續(xù)性的能源改善目標。

（2）通過行政、思想手段規(guī)范設(shè)施設(shè)備運行、維保、采購過程。

（3）通過法律手段規(guī)范租賃協(xié)議、各供應(yīng)商職責。

（4）通過經(jīng)濟手段實現(xiàn)成本控制；通過收益分享、績效激勵等措施，實現(xiàn)全員參與節(jié)能。

（5）通過軟件技術(shù)手段，及時更新后臺監(jiān)控平臺、集成系統(tǒng)平臺。

（6）通過硬件技術(shù)手段，及時調(diào)整或更換耗能量大的設(shè)備。

3.5 制定節(jié)能資本化目標

（1）利用能源監(jiān)控系統(tǒng)及時向租戶展示能源消耗情況，實現(xiàn)利益相關(guān)團隊能源信息共享，使能耗與成本更加透明化。例如通過制定標桿管理，公開能源使用數(shù)據(jù)，讓租戶更好地理解在成功降低能耗和自身能源成本方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

（2）通過培訓將環(huán)保理念慣徹到租戶中，積極鼓勵租戶在辦公室中尋找節(jié)能機會。例如通過對辦公設(shè)備盤點，及時升級某些老舊設(shè)備，定期更新采購和購買計劃。

（3）制定租賃區(qū)域綠色裝修施工操作規(guī)范，在租戶裝修時依照該標準引入節(jié)能設(shè)備，實現(xiàn)租賃區(qū)域可持續(xù)翻修。例如增加自然光照時采用節(jié)能照明設(shè)備，打造明亮舒適空間。

（4）根據(jù)設(shè)備生命周期提前規(guī)劃深度節(jié)能改造計劃，選擇最佳節(jié)能改造時機，達到減少對租賃區(qū)域的干擾，成本最低的效果。例如租賃區(qū)域在租賃期間空調(diào)系統(tǒng)老化需要更換，可以采取所有權(quán)轉(zhuǎn)讓或融資的辦法去實現(xiàn)深度改造計劃。

（5）與租戶簽訂綠色租賃節(jié)能協(xié)議，實現(xiàn)雙方共同受益。例如在租賃條款內(nèi)規(guī)定將部分節(jié)能改善成本轉(zhuǎn)給租戶。

4 超高層建筑能源管理現(xiàn)狀及改進措施

4.1 超高層建筑能源管理現(xiàn)狀

（1）建筑能源管理執(zhí)行力度不夠。多數(shù)建筑節(jié)能措施是承接原設(shè)計時的程序進行控制運行的，即正常運行后運行單位并未按照實際情況進行有效調(diào)整運行程序。例如大樓新風未能合理使用，部分場所需要預冷或預熱時，可以先關(guān)閉新風，縮短預冷或預熱的時間，減少冷熱源運行的時間。

（2）建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)不完善。許多大樓在設(shè)計階段就已經(jīng)被評為了綠色建筑，但運行階段是否具有節(jié)能效果，需要完善大樓原有計量、監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集、分析后才能得出正確判斷。但是目前運行中大樓普遍存在計量、監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)缺陷，導致數(shù)據(jù)遺漏、遺失，無法按照實際情況完善現(xiàn)有節(jié)能方案。例如，需編制精細的能源分類分項計量方案，通過橫向與縱向數(shù)據(jù)組合形成一級、二級、三級分項統(tǒng)計，根據(jù)數(shù)據(jù)變化情況，實時查找能源變化原因，實現(xiàn)及時能源方案調(diào)整。

（3）管理人員介入時間晚、專業(yè)技能有待提升。多數(shù)大樓運行管理人員介入時間比較晚，對大樓能源管理系統(tǒng)不熟悉且個人專業(yè)技能有限，造成節(jié)能管控力度不夠，無法及時對能源管理系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)進行全面分析，優(yōu)化節(jié)能措施。例如，冰蓄冷系統(tǒng)制冰、融冰時間調(diào)整需與用電峰、平時段錯開，同時需考慮冷凍機經(jīng)濟運行時間。

（4）節(jié)能意識薄弱，特別是租戶參與節(jié)能的意向和意識比較薄弱。大多數(shù)樓宇因考慮成本問題，不會組織節(jié)能專項小組，由各部門抽調(diào)人員兼職，能源管理也就形同虛設(shè)。

4.2 超高層建筑能源管理改進措施

（1）通過在分析超高層建筑構(gòu)成要素的基礎(chǔ)上，以節(jié)能管理為重點研究對象，梳理節(jié)能優(yōu)化關(guān)鍵要素，探索現(xiàn)有先進技術(shù)體系架構(gòu)和指標體系在超高層建筑節(jié)能管理中的應(yīng)用。

（2）融合能源應(yīng)用數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、人流數(shù)據(jù)、室內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)等節(jié)能相關(guān)監(jiān)測信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析及人工智能算法，對超高層建筑各系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計、分析和反饋，實時了解建筑物能耗動態(tài)，并建立能耗分析模型，對超高層建筑及其系統(tǒng)進行能耗診斷，達到降低能耗的要求。

（3）基于超高層建筑節(jié)能管理關(guān)鍵要素，建立基于大數(shù)據(jù)和AI 技術(shù)的超高層建筑節(jié)能信息化管理應(yīng)用，實現(xiàn)對節(jié)能優(yōu)化的信息化、精細化管控，為管理人員實時提供節(jié)能數(shù)據(jù)、節(jié)能策略支持。

（4）成立能源管理部門，鼓勵所有租戶參與節(jié)能。制定整個樓宇深度節(jié)能改進計劃，通過對樓宇進行短期、中期、長期節(jié)能措施分析，實現(xiàn)長期節(jié)能效果。

5 結(jié)束語

企業(yè)信息化未來在資源集聚、政策法規(guī)方面對信息化的支持力度會持續(xù)加大，產(chǎn)業(yè)間的信息融合也是必然的發(fā)展趨勢。通過利用大數(shù)據(jù)和AI 技術(shù)的超高層建筑節(jié)能信息化管理，可以為超高層建筑節(jié)能管理提供數(shù)據(jù)匯集、管理、分析、智能判斷等先進管理手段，為管理人員提供數(shù)據(jù)及策略方面的支撐，協(xié)助提升超高層建筑能效。