建筑能耗監(jiān)測與管理技術(shù)研究

寧曉峰

四川西南工程項目管理咨詢有限責(zé)任公司華東分公司 江蘇 蘇州 215011

隨著改革開放的到來，建設(shè)工程的施工技術(shù)不斷提高，但由于資源利用率低，導(dǎo)致了大量的社會能源被浪費(fèi)。在節(jié)能發(fā)展理念的推動下，人們逐漸意識到節(jié)能減排對于今后的發(fā)展有多么的重要。由于受到以往粗放式經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念和模式的影響，建筑工程行業(yè)發(fā)展將重點(diǎn)投放在質(zhì)量和數(shù)量方面，并未對能耗消耗問題給予足夠的重視，造成生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)嚴(yán)重的失衡現(xiàn)象。因此,在目前建筑工程行業(yè)發(fā)展過程中，要深入貫徹國家提出的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念，優(yōu)化建筑施工技術(shù)及加大建筑能耗控制力度。

1 建筑施工期間能耗情況分析

建筑節(jié)能促進(jìn)建筑與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。在建筑施工所用材料的選擇上,我們力求選用環(huán)保節(jié)能材料,在施工過程中營造可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境,并采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)不斷改進(jìn)和發(fā)展,減少能源和自然資源的消耗資源,為人們帶來更多的利益。施工過程中使用的各種設(shè)備是施工能耗的重要組成部分，也是施工過程能耗控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種類型的新設(shè)備產(chǎn)生并廣泛應(yīng)用于建筑作業(yè)中，大大提高了建筑施工的效率，但也產(chǎn)生了更多的能源消耗，在施工過程中對周圍環(huán)境造成污染。

傳統(tǒng)的粗放式經(jīng)濟(jì)增長思維模式在中國根深蒂固。目前，中國大多數(shù)建筑項目在施工過程中過于注重施工過程的質(zhì)量和進(jìn)度控制，從而忽視了施工過程中施工材料的使用和節(jié)約以及設(shè)備的及時管理，以提高施工的整體經(jīng)濟(jì)效益。

在整個建筑施工過程中，設(shè)備管理不到位，施工設(shè)備的維護(hù)和維修沒有及時、定期進(jìn)行，建筑施工中使用老化的設(shè)備和性能低下的設(shè)備，都在一定程度上增加了建筑施工的能耗。

在建筑投入使用的過程中，會增加電能的消耗。一般在施工期間，采用各種照明裝置來改善建筑的室內(nèi)照明，增加了能耗[1]。

建筑節(jié)能可以促進(jìn)建筑與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。在建筑材料的選擇上，盡量選擇環(huán)保節(jié)能的材料。建設(shè)過程中生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)不斷改善和發(fā)展，減少能源和自然資源的消耗，給人們帶來更多的利益。節(jié)能趨勢下建筑施工技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展，將影響到人們生活和生產(chǎn)的方方面面，也將關(guān)系到人類社會未來的發(fā)展趨勢。在節(jié)能減排的趨勢下，人們注重環(huán)境保護(hù)和能源再生，追求建筑的高品質(zhì)和舒適性。這種進(jìn)步理念不僅是人們對物質(zhì)的追求，也是人們對精神的追求?，F(xiàn)代人越來越重視綠色生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能理念，建筑技術(shù)必須遵循綠色節(jié)能的原則。資源的浪費(fèi)和環(huán)境的破壞，不僅符合節(jié)能減排的大趨勢，也是建筑行業(yè)進(jìn)步的內(nèi)在要求。建筑業(yè)涉及的領(lǐng)域非常廣泛。如果施工技術(shù)滿足環(huán)保節(jié)能的要求，不僅會帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能目標(biāo)，還會創(chuàng)造可持續(xù)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)。這也將促進(jìn)發(fā)展。整個人類社會的節(jié)能進(jìn)程使經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展成為可能。綜上所述，在節(jié)能環(huán)保的趨勢下，能耗識別及監(jiān)測技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展顯得尤為重要，與之對應(yīng)的管理行為也需要同步發(fā)展。

2 建筑節(jié)能減排技術(shù)優(yōu)化的重要意義

當(dāng)前，對于施工中的建設(shè)工程領(lǐng)域來說，在采用技術(shù)運(yùn)行時的基本原則是：利用較少的能耗，以維護(hù)生態(tài)環(huán)境的價值，從而實現(xiàn)其最大經(jīng)濟(jì)效益?？傊瑢⒔ㄖこ踢M(jìn)行最好地優(yōu)化，能夠使工程建設(shè)的能耗降低到最小，同時也是現(xiàn)代建筑技術(shù)在節(jié)約能源方面的最佳體現(xiàn)。

2.1 滿足時代需求，與高科技的發(fā)展相適應(yīng)

在建筑行業(yè)，科技革命能否取得成果，取決于新技術(shù)的發(fā)展是否成功，同時取決于新技術(shù)的多層次、多元化、全方位的滲透，這樣才能更好地利用新的技術(shù)，在這個過程中充滿了生機(jī)，從而將新技術(shù)適用于更廣的范圍。因此，對于建筑在節(jié)能技術(shù)方面的發(fā)展注定要以研究高新技術(shù)應(yīng)用為主，根據(jù)其主要的優(yōu)點(diǎn)去探索新的高新技術(shù)，同時能夠更深層次地去探尋高新技術(shù)。在利用建筑材料和施工技術(shù)的過程中，提升能耗監(jiān)測水平是重要一環(huán)，建筑節(jié)能過程技術(shù)并不只是對低碳技術(shù)的研究，更要的是要根據(jù)實際情況選擇最優(yōu)的技術(shù)組合去完成項目，使新技術(shù)切實得到應(yīng)用，比如：減少能源的排放、減少能源的使用方法有很多，怎樣能得到最優(yōu)方法選擇并在實施過程中達(dá)到最佳效果，確實是當(dāng)今時代迫切需要解決的問題，同時監(jiān)測技術(shù)地運(yùn)用向多元化的方向發(fā)展，也能夠給建筑以外的其他行業(yè)帶來新的管理思路[2]。

2.2 順應(yīng)綠色建筑發(fā)展趨勢，適應(yīng)其變化的需要

隨著綠色建筑發(fā)展的需要，建筑工業(yè)的節(jié)能減排技術(shù)也逐漸走上了高質(zhì)量、高性能的道路。按照這種發(fā)展模式，能耗監(jiān)測技術(shù)作為節(jié)能技術(shù)的重要一環(huán)，在新能源應(yīng)用和新工藝應(yīng)用層面都必須要不斷創(chuàng)新以適應(yīng)當(dāng)前綠色建筑蓬勃發(fā)展的大趨勢，在考慮到能源、材料、工藝等對環(huán)境的影響等問題時，必須深入思考如何將建筑與周圍的環(huán)境相結(jié)合，使建筑與周圍的環(huán)境保持和諧，盡量降低對生態(tài)環(huán)境的不利影響，而這正是能耗監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的目標(biāo)和方向。

3 建筑能耗監(jiān)測目前存在的問題

3.1 建筑能耗監(jiān)測設(shè)備不合理，監(jiān)測效果誤差大

建筑節(jié)能材料的應(yīng)用，提高了人們居住建筑的舒適度，但也存在許多風(fēng)險和安全隱患。由于高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、樓層多、高度高、人口密度大，可用空間小，共用面積大。由于建筑節(jié)能材料的選擇缺乏嚴(yán)格的篩選和評價，建筑的設(shè)計不僅沒有體現(xiàn)節(jié)能效率，也沒有合理利用空間。由于節(jié)能材料價格昂貴，更多的建筑商只注重眼前的利益，而忽視了建筑的長期效果。他們沒有嚴(yán)格控制建筑材料的選擇，更不用說選擇市場上的節(jié)能建筑材料。此外，建筑商在建筑能耗設(shè)備上缺乏硬件投入，監(jiān)測設(shè)備沒有根據(jù)市場需求定期更新，缺乏資金支持，監(jiān)測設(shè)備和監(jiān)測結(jié)果存在較大誤差，不能滿足建筑能耗監(jiān)測需求，給工作人員帶來了一定的困難。

3.2 對建筑能耗監(jiān)測的重要性認(rèn)識不足

除了用作供人居住的住宅樓外，高層建筑中另一個廣泛應(yīng)用的是里面有許多辦公隔間。除了各種辦公用品外，格子間辦公室的工作人口密度也比較大。節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用可以有效避免建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的復(fù)雜設(shè)置，簡化和明確建筑格局，不僅提高了建筑的合理利用率，還提供了舒適的體驗。然而，許多建筑能耗監(jiān)測工作還不到位，無論是建筑商還是工程師都沒有對這方面給予足夠的重視。他們認(rèn)為，只要安裝節(jié)能設(shè)備，使用節(jié)能材料，應(yīng)用節(jié)能設(shè)計，一切都會好起來的。對于后期的監(jiān)測和維護(hù)，沒有思想意識，而對于后期的維護(hù)和投資，更沒有重視，并且缺乏思想意識，這對后期工作的開展產(chǎn)生了很多不利影響，對能耗監(jiān)測的順利進(jìn)行造成了一定的障礙。

3.3 建筑能耗監(jiān)測應(yīng)用缺乏科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)

建筑能耗監(jiān)控硬件設(shè)備和設(shè)施的應(yīng)用大多是傳統(tǒng)落后的監(jiān)控設(shè)備，由于投資少、技術(shù)支持少，建筑能耗監(jiān)測硬件設(shè)備的監(jiān)測效果和技術(shù)沒有充分融入科技內(nèi)容。監(jiān)測效果存在一定的滯后性和監(jiān)測誤差。先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的指導(dǎo)對監(jiān)測技術(shù)的改進(jìn)必然具有重大的指導(dǎo)意義。只有依靠先進(jìn)的科技監(jiān)測設(shè)備，才能不斷更新和發(fā)展?？萍己康挠行д?，將有效彌補(bǔ)建筑能耗監(jiān)測中存在的明顯漏洞和缺陷，對后期發(fā)現(xiàn)建筑節(jié)能質(zhì)量問題、彌補(bǔ)漏洞、提高建筑能效具有重要影響。

4 建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用分析

能耗監(jiān)測系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、采集設(shè)備、計量設(shè)備組成，為大型公共建筑、辦公建筑的實時數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析提供了基礎(chǔ)平臺。系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般分為三層:平臺管理層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、現(xiàn)場設(shè)備層。

圖1 建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

4.1 平臺管理層

平臺管理層針對能耗監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機(jī)交互的直接窗口，是系統(tǒng)的最上層。它主要由系統(tǒng)管理軟件和硬件組成。

系統(tǒng)管理軟件具有良好的人機(jī)交互界面，對采集到的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控、存儲、統(tǒng)計和分析，為節(jié)能改造規(guī)劃、節(jié)能潛力挖掘等工作提供科學(xué)的支撐服務(wù)。系統(tǒng)管理軟件對建筑總能耗、單位面積能耗、人均能耗、同類建筑、分類建筑、能源結(jié)構(gòu)、分類逐項能耗進(jìn)行科學(xué)分析比較，并制定相應(yīng)的能源指標(biāo)。開展實時跟蹤審計，旨在實現(xiàn)“節(jié)能清晰化、數(shù)據(jù)可視化、管理數(shù)字化、分析圖表化、能耗指數(shù)化、消費(fèi)合理化”的能源監(jiān)管要求，達(dá)到節(jié)能降耗、提高能源利用效率的目的[3]。

能耗監(jiān)控系統(tǒng)的硬件主要由服務(wù)器、打印設(shè)備、電子顯示屏等組成。

服務(wù)器：用于接收、處理和存儲數(shù)據(jù)。為整個系統(tǒng)的內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)管理、維護(hù)和分析提供數(shù)據(jù)接口。

打印設(shè)備：用于打印圖像、報告等。

電子展示屏：用于顯示整個系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

4.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層主要由通信管理、以太網(wǎng)設(shè)備和總線網(wǎng)絡(luò)組成。這一層是數(shù)據(jù)傳輸和交換的橋梁，負(fù)責(zé)接收來自下一層的數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)较乱粚印?/p>

通信管理：是系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和智能通信管理中心。

以太網(wǎng)設(shè)備：主要是以太網(wǎng)交換機(jī)。

傳輸介質(zhì)：系統(tǒng)主要采用無線網(wǎng)絡(luò)、雙絞線、光纖等。

4.3 現(xiàn)場設(shè)備層

現(xiàn)場設(shè)備層的主要功能是數(shù)據(jù)采集，主要由數(shù)據(jù)采集器、電表、水表、煤氣表等組成。數(shù)據(jù)采集器通過通道采集、處理、存儲所轄各類儀表的信息，并將采集到的能耗數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程通道上傳到數(shù)據(jù)中心。現(xiàn)場設(shè)備層負(fù)責(zé)最基本的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，采集到的能耗數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。

4.4 能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測

對采集的數(shù)據(jù)分類分項進(jìn)行實時監(jiān)測，并形成72 小時能耗狀況圖、工作與非工作時間用電量，實時查看數(shù)據(jù)傳輸是否正常，耗能是否存在異常等

4.5 能耗數(shù)據(jù)分析

（1）對整個平臺及各建筑年能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分項統(tǒng)計，生成每年、每月、每日的能耗數(shù)據(jù)。（2）對整個平臺及各建筑能耗結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計分析，對能耗進(jìn)行分類分項分析，生成各分類分項能耗所占比分布。（3）對整個平臺及各建筑按建筑類別進(jìn)行分類對比，分析各類別建筑的能耗特性。（4）對整個平臺及各建筑單位面積能耗、人均能耗、人均電耗、人均水耗等進(jìn)行統(tǒng)計分析。（5）能耗浪費(fèi)診斷。

系統(tǒng)可根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，將各能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行同、環(huán)對比分析，對各監(jiān)測點(diǎn)的能耗情況進(jìn)行能耗水平判定，判斷是否存在能耗浪費(fèi)，對能耗改善提出改善措施，并給出能耗分析報告。

5 建筑能耗管理技術(shù)的優(yōu)化策略

5.1 積極引進(jìn)建筑能耗監(jiān)測的硬件設(shè)備管理

民用建筑設(shè)計中建筑節(jié)能技術(shù)的正常運(yùn)用，最重要的一點(diǎn)就是建筑能耗監(jiān)測環(huán)節(jié)的硬件檢測設(shè)備是否符合要求。節(jié)能材料越來越豐富，能耗監(jiān)測的效果就越重要和關(guān)鍵。監(jiān)測設(shè)備可以有效的判斷節(jié)能材料的合格率，以及是否在規(guī)定的范圍內(nèi)使用，是否符合使用的標(biāo)準(zhǔn)。一旦監(jiān)測設(shè)備發(fā)現(xiàn)節(jié)能材料存在著問題或者是弊端，應(yīng)該立馬提出并進(jìn)行終止節(jié)能材料或者是節(jié)能設(shè)計的再不進(jìn)行，為后期的建筑整體質(zhì)量提升做保障。防止后期問題的擴(kuò)大化，對整體建筑的經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)濟(jì)收入帶來巨大的影響。能耗監(jiān)測硬件設(shè)備的提升可以有效的提高檢測的合格率和準(zhǔn)確率,減少誤差的形成，節(jié)省人力和物力，對檢測效果起到事半功倍的作用。對于安全、環(huán)保的建筑材料的選擇提供了更多選擇的方向和技術(shù)的保障。進(jìn)而從側(cè)面提高建筑公司的口碑。

5.2 提高對建筑能耗監(jiān)測的認(rèn)識高度

如何將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用與民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合可以有效的提升利用空間,提高建筑的利用率，民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中加入節(jié)能技術(shù)，有效的避免了人口集聚的擁雜環(huán)境,讓工作的人們可以賞心悅目。建筑能耗監(jiān)測是對節(jié)能設(shè)計和節(jié)能材料的保護(hù)，通過能耗監(jiān)測設(shè)備可以更好的早期的發(fā)現(xiàn)節(jié)能材料和節(jié)能技術(shù)的隱患問題和弊端，并通過專業(yè)的工程師或者是人員進(jìn)行彌補(bǔ)和調(diào)整方案，讓建筑節(jié)能環(huán)節(jié)順利的進(jìn)行，如果后期在建筑完畢后監(jiān)測到節(jié)能環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，可以及時的提醒消費(fèi)者和居住的人類，如何進(jìn)行避免和防范。能耗監(jiān)測的重要性，不僅是思想意識上重要性，應(yīng)該進(jìn)行提升,更重要的是，在思想意識的指導(dǎo)下，要付諸于行動，切實的用理論知識指導(dǎo)實踐，真正的讓能耗監(jiān)測系統(tǒng)有所保障并高效實施[4]。

5.3 用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)提高建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的科學(xué)性

建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)需要依托于先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為支撐，只有在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的指導(dǎo)下，才能科學(xué)有序的進(jìn)行能耗監(jiān)測工作的開展。能耗監(jiān)測系統(tǒng)只有與節(jié)能材料，節(jié)能技術(shù)巧妙的結(jié)合，才能保障建筑節(jié)能的整體優(yōu)勢充分發(fā)揮，才能保證建筑節(jié)能整體環(huán)節(jié)的完美規(guī)劃。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來越多的領(lǐng)域開始引進(jìn)高科技含量的設(shè)備，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷，通過智能化，語音化,信息化的管理手段提高監(jiān)測效率，減少檢測誤差。尤其是現(xiàn)在特別流行的5g技術(shù)，在建筑能耗監(jiān)測方面，起到了有效的評估，實施和后續(xù)的跟蹤監(jiān)測功能，讓能耗監(jiān)測系統(tǒng)由復(fù)雜變?yōu)楹啙崱?/p>

6 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消耗已成為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要問題之一。與此同時，我國建筑業(yè)的快速發(fā)展也伴隨著大量的能源消耗。能源消耗造成的嚴(yán)重環(huán)境污染，給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的不便，嚴(yán)重影響了建筑企業(yè)在建筑市場的競爭力。因此,建筑能耗監(jiān)測與管理技術(shù)的應(yīng)用，可以提高施工規(guī)劃設(shè)計的科學(xué)性,制定合理的施工技術(shù)方案，盡量減少施工能耗，提高利用效率，實現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)快速增長的目標(biāo)。