建筑節(jié)能數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌實(shí)際應(yīng)用研究

【摘要】建筑領(lǐng)域節(jié)能實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)的三大任務(wù)之一是實(shí)現(xiàn)建筑零碳排放。應(yīng)用和推廣零能耗建筑技術(shù)是在建筑領(lǐng)域推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的舉措，也是在建筑領(lǐng)域落實(shí)碳達(dá)峰及碳中和要求的重要途徑。文章通過對建筑領(lǐng)域能源消耗現(xiàn)狀進(jìn)行研究，以深圳小梅沙更新單元項目為例，闡述了節(jié)能數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌的嘗試、特點(diǎn)、先驗(yàn)推動及可持續(xù)性，強(qiáng)調(diào)通過技術(shù)應(yīng)用和管理手段減少能源消耗，為實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)提供有力的支持。

【關(guān)鍵詞】建筑節(jié)能；節(jié)能降碳數(shù)據(jù)；統(tǒng)籌管理

【中圖分類號】TU201.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）10-0039-03

0 引言

在全球追求可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)下，建筑行業(yè)作為能源消耗的大戶，其節(jié)能降耗的重要性日益凸顯。建筑節(jié)能數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌旨在整合各類節(jié)能技術(shù)和管理手段，通過對能源消耗數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)收集、分析和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)建筑能耗的精細(xì)化管理和優(yōu)化控制。建筑節(jié)能數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌管理系統(tǒng)的意義不僅局限于部分建筑，對于整個區(qū)域的能源管理都大有裨益。

1 在項目應(yīng)用節(jié)能數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌

1.1 節(jié)能數(shù)據(jù)化的基礎(chǔ)條件

在現(xiàn)代社會中，建筑物作為承擔(dān)生活、生產(chǎn)活動的主要載體，其建造及運(yùn)營消耗著大量能源，是能源脫碳的重要研究對象。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署統(tǒng)計，世界上約1/3的能源最終是由建筑領(lǐng)域消費(fèi)。國內(nèi)建筑建造和運(yùn)行消耗的能源也有近1/3的占比。由數(shù)據(jù)可見，完成建筑物的低碳排放，是我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要實(shí)施步驟[1]。

如何利用人工智能和先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化建筑物內(nèi)的能源效率，是綠色建筑建造在最初實(shí)現(xiàn)時需要考慮的問題。目前國內(nèi)大量應(yīng)用BIM通過圖模并用、以模促管等手段，區(qū)域性優(yōu)化設(shè)計模式，在項目實(shí)踐中充分發(fā)揮BIM可視化的價值，讓后期整體建筑節(jié)能線上統(tǒng)籌成為可能。

而已進(jìn)入建筑智能化設(shè)計的各類觸點(diǎn)傳感器和儀表等聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，如同人體的感官，構(gòu)成這一數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型的支柱。這些工具可以提供實(shí)時數(shù)據(jù)分析和預(yù)測算法，以識別能源效率低下的情況，并推薦有針對性的干預(yù)措施，以最大限度地減少能源浪費(fèi)。由各個傳感器提供的相關(guān)數(shù)據(jù)通過建筑管理平臺這一大腦確定能源浪費(fèi)發(fā)生的位置，并迅速采取糾正措施，以減少效率低下并節(jié)省成本。提高能源效率還可以增強(qiáng)建筑物的彈性，降低其對能源供應(yīng)中斷和能源價格波動的影響。

1.2 節(jié)能數(shù)據(jù)化項目嘗試

小梅沙更新作為濱海文旅項目，區(qū)域建筑對使用能源情況敏感度高，且全年度、單日日均能源使用不均衡情況較為突出。如何在城區(qū)體量的項目中貫徹建筑節(jié)能綠色理念，成為項目節(jié)能降碳實(shí)際落地的重要問題[2]。

片區(qū)建筑根據(jù)不同業(yè)態(tài)功能，完善全區(qū)域智能化觸點(diǎn)設(shè)置，從河道流量控制、交通實(shí)時統(tǒng)計到室內(nèi)溫濕度調(diào)節(jié)、智能化天氣預(yù)報，均設(shè)置大量觸點(diǎn)式控制設(shè)計。小梅沙“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源運(yùn)維系統(tǒng)利用監(jiān)控技術(shù)對數(shù)據(jù)中心用能設(shè)備的能耗情況進(jìn)行采集、整理、分析、調(diào)控，并將其處理為互聯(lián)系統(tǒng)收集單一來源，從而轉(zhuǎn)換為調(diào)整能源使用方向的寶貴信息，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)中能耗從粗放式管理到精細(xì)式管理的轉(zhuǎn)變，提升機(jī)房能耗管理能力，達(dá)到節(jié)能減排目標(biāo)。

1.2.1 智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)建設(shè)

項目采用建筑數(shù)據(jù)能源運(yùn)維管理系統(tǒng)，對供水、供電、燃?xì)獾葌鹘y(tǒng)能源設(shè)備與可再生能源設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控、預(yù)警排查、智能診斷、高效調(diào)度和遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)、人工智能、智能終端等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑能源和碳排放的數(shù)據(jù)化、智能化運(yùn)維管理。

1.2.2 運(yùn)行監(jiān)測中心

利用云計算、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立一個強(qiáng)大的能源運(yùn)行監(jiān)測中心，作為建筑能源管理的核心。該中心通過實(shí)時數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析，實(shí)現(xiàn)在線動態(tài)監(jiān)測和高效運(yùn)維管控。它覆蓋能源管理的五個關(guān)鍵階段，并提供全面的綜合能源管理工具。具體功能包括實(shí)時能耗監(jiān)測、遠(yuǎn)程設(shè)備管理、節(jié)能診斷和能效提升，旨在提高建筑能源效率和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

1.2.3 安全管理與應(yīng)急響應(yīng)

系統(tǒng)加強(qiáng)對火災(zāi)、水浸、陌生人闖入、意外停機(jī)、溫度/溫差異常、運(yùn)行策略異常等情況的監(jiān)控，采用短信、APP、WEB等多種方式進(jìn)行消息推送，確保隱患能夠被及時發(fā)現(xiàn)并處理[3]。

2 完善的小梅沙區(qū)域數(shù)據(jù)節(jié)能統(tǒng)籌的特點(diǎn)

2.1 設(shè)備智慧化

通過圖像識別、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對重點(diǎn)用能區(qū)域進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，保障設(shè)備、環(huán)境和用能的可靠性、安全性和兼容性。系統(tǒng)能夠主動預(yù)防安全隱患，縮小故障影響范圍，顯著提高設(shè)備運(yùn)行安全性。

2.2 巡檢自動化

結(jié)合VR技術(shù)，系統(tǒng)可以預(yù)設(shè)巡檢路線，并根據(jù)時間安排進(jìn)行白天或夜晚巡檢。巡檢過程中，系統(tǒng)能夠?qū)崟r查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及實(shí)時數(shù)據(jù)，記錄設(shè)備缺陷和安全隱患，提高巡檢效率和準(zhǔn)確性。

2.3 運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)化

系統(tǒng)配備多種自動化功能，包括巡更、抄表、報表生成、設(shè)備保養(yǎng)提醒以及控制策略的推送。自動化巡更功能可以定時對設(shè)備進(jìn)行檢查，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，確保設(shè)備運(yùn)行正常。抄表功能可以自動收集各類能源消耗數(shù)據(jù)，減少人工抄表的繁瑣和誤差。報表生成功能能夠快速整理和分析數(shù)據(jù)，生成詳細(xì)的管理報表，幫助管理人員做出更明智的決策。設(shè)備保養(yǎng)提醒功能會根據(jù)設(shè)備的使用情況和維護(hù)周期，提前通知運(yùn)維人員進(jìn)行必要的保養(yǎng)工作，避免設(shè)備因缺乏維護(hù)而出現(xiàn)故障?？刂撇呗酝扑凸δ芸梢愿鶕?jù)設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)和環(huán)境變化自動調(diào)整控制策略，確保設(shè)備運(yùn)行在最佳狀態(tài)。通過這些功能的協(xié)同工作，系統(tǒng)不僅提高了管理效率，還降低了運(yùn)維成本，為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 專業(yè)運(yùn)營服務(wù)，挖掘區(qū)域節(jié)能潛力

現(xiàn)有物業(yè)管理模式具有運(yùn)維管理工作量大、種類繁雜等特點(diǎn)，完全依靠線下運(yùn)維人員值守，容易出現(xiàn)疏漏，故障不易被及時發(fā)現(xiàn)并解決。針對設(shè)備的精細(xì)化管理，是系統(tǒng)重要的功能模塊之一。設(shè)備的健康狀況不應(yīng)由人工判定或評估，物聯(lián)網(wǎng)下設(shè)備的狀況均可以轉(zhuǎn)化成可量化數(shù)據(jù)來得出結(jié)論，降低人為因素。平臺對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行管理分析，并監(jiān)測各系統(tǒng)設(shè)備等，提供告警管理，實(shí)時響應(yīng)，確保能源和設(shè)備使用安全。此外，平臺與能耗分析、能效分析、節(jié)能診斷形成完美聯(lián)動，提高運(yùn)維質(zhì)量。同時，平臺從能源數(shù)據(jù)中獲得的信息可為性能維護(hù)、生產(chǎn)管理、設(shè)計等提供決策支持，結(jié)合各類指標(biāo)體系，使數(shù)據(jù)具有相關(guān)性、對比性，滿足節(jié)能減排指導(dǎo)性需求[4]。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)化報修管理

目前建造實(shí)施過程中，智能建造技術(shù)的應(yīng)用貫穿始終。智慧工地系統(tǒng)分為前端數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸和后端集中管理三大部分。前端通過多種傳輸模式（如GPRS、4G、5G等）實(shí)時采集施工機(jī)械運(yùn)行狀況、環(huán)境數(shù)據(jù)和人員信息，并上傳至后臺管理系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤、無延時傳輸，而后端管理平臺則匯聚、分析數(shù)據(jù)，提供直觀的可視化管理界面，幫助項目管理者進(jìn)行決策。針對能耗異?；蛟O(shè)備異常，通過提供標(biāo)準(zhǔn)化報修流程，系統(tǒng)生成任務(wù)工單，形成報修、接單、維修、評價、關(guān)閉等全過程標(biāo)準(zhǔn)化管理。智慧工地系統(tǒng)通過精確的數(shù)據(jù)分析，控制各個地塊建設(shè)周期，有效優(yōu)化了資源配置。施工過程中，設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)幫助管理人員合理調(diào)度，減少設(shè)備閑置時間，提高資源利用率。

由以上多項數(shù)據(jù)化系統(tǒng)控制手段，通過平臺進(jìn)行進(jìn)一步統(tǒng)籌優(yōu)化以減少能源浪費(fèi)。片區(qū)可以最大限度地減少對傳統(tǒng)能源的結(jié)構(gòu)性依賴，為采用可再生替代能源騰出空間，形成整體片區(qū)能源統(tǒng)籌管理的創(chuàng)新模式。

而位于片區(qū)中心的小梅沙能源站通過冰蓄冷節(jié)能方式為片區(qū)解決末端用戶對空調(diào)用冷熱水和生活用熱的需求，利用低峰期負(fù)荷電力結(jié)冰蓄冰，高峰期融冰釋放冷量，以減少電網(wǎng)高峰時段空調(diào)用電負(fù)荷及空調(diào)系統(tǒng)裝機(jī)容量來提高能源效率。

3 數(shù)據(jù)化改造減碳先驗(yàn)推動

根據(jù)全國建筑建設(shè)情況，預(yù)計到2050年，約80%的建筑仍將繼續(xù)使用。鑒于現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施會持久存在，通過實(shí)際區(qū)域統(tǒng)籌案例減少其能源消耗將為實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)提供最大的機(jī)會。

小梅沙更新項目的智能化設(shè)計及數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌成為推動減碳排放的一個先行窗口項目，通過不斷的設(shè)備優(yōu)化及試驗(yàn)性運(yùn)維管理，升級現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)以提高能源效率。在節(jié)能方面主要體現(xiàn)在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及采暖、通風(fēng)、空調(diào)和照明能源消耗，明確改善建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱等的熱工性能；提高采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)備系統(tǒng)的能效比；增進(jìn)照明的設(shè)備效率，同時實(shí)施計量和先進(jìn)的樓宇自動化和控制系統(tǒng)以優(yōu)化能源使用、安裝故障檢測和診斷系統(tǒng)以詳細(xì)說明何時使用過剩能源，以及采用集成太陽能電池板、綠化屋頂及海綿設(shè)施、非常規(guī)水源利用等可再生能源的實(shí)際運(yùn)維、管養(yǎng)以測算能源利用率。此外，智慧小梅沙還依托IDC數(shù)據(jù)中心和大數(shù)據(jù)平臺的強(qiáng)大支撐，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲、處理與分析，成功實(shí)現(xiàn)一屏統(tǒng)攬的智能化管理，建立數(shù)據(jù)孿生平臺，統(tǒng)一集成智能樓宇相關(guān)的設(shè)備動態(tài)數(shù)據(jù)以及運(yùn)維服務(wù)資源。

作為前期實(shí)踐性實(shí)際落地項目，小梅沙項目提高了能源效率并實(shí)現(xiàn)能源多樣化的綜合方法，對于區(qū)域?qū)崿F(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)并在快速發(fā)展的能源格局中保持競爭力至關(guān)重要。在實(shí)際運(yùn)維過程中，根據(jù)電氣設(shè)備相關(guān)研究，實(shí)施這些措施的現(xiàn)有建筑預(yù)計可減少20%～30%的碳排放和能源支出，回報期為10年或更短。

小梅沙項目不斷自我進(jìn)化的同時，也可以成為建筑基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)可再生能源創(chuàng)新和投資的示例，作為在同等條件下的建筑前期規(guī)劃推演，為后期推行節(jié)能片區(qū)式統(tǒng)籌提供良好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4 建筑節(jié)能統(tǒng)籌可持續(xù)性

建設(shè)相關(guān)部門目前大力推行的BIM建議規(guī)定以及節(jié)能設(shè)施安裝、電儲能設(shè)備的突飛猛進(jìn)發(fā)展，讓建筑節(jié)能大區(qū)域化統(tǒng)籌成為可能[5]。當(dāng)整個社會面臨能源短缺、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行負(fù)荷加大、實(shí)際工作人員有限等相關(guān)壓力時，有必要推動修訂節(jié)約能源相關(guān)法規(guī)以提升環(huán)境效益，例如適時完善固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能審查相關(guān)內(nèi)容、各主要建設(shè)單位節(jié)能管理辦法、節(jié)能監(jiān)察制度，強(qiáng)化激勵約束，實(shí)施能源消費(fèi)全鏈條管理。同時，對標(biāo)國內(nèi)國際先進(jìn)水平，加快強(qiáng)制性節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)制修訂，擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)覆蓋范圍以作為節(jié)能控制手段。

但僅僅以行政手段進(jìn)行節(jié)能統(tǒng)籌并不能成為可持續(xù)性節(jié)能發(fā)展的依托，顯而易見的是，降低能源消耗可以直接轉(zhuǎn)化為降低運(yùn)營成本。建筑物還可以提高設(shè)備效率和使用壽命，從而降低建筑本體維護(hù)成本。行政手段只能作為節(jié)能降碳目標(biāo)的第一推動力，究其本源，需從建造及運(yùn)營成本方面對節(jié)能統(tǒng)籌進(jìn)行推動。

5 推動持續(xù)性節(jié)能統(tǒng)籌形成影響

在當(dāng)今時代，節(jié)能數(shù)據(jù)化已然成為在應(yīng)對建筑能源消耗問題時所采用的一種具有重大意義的范式轉(zhuǎn)變。這不僅僅是一種簡單的技術(shù)應(yīng)用或管理方式的調(diào)整，更是一種從根本上重新審視和優(yōu)化建筑能源利用的全新理念和實(shí)踐模式。小梅沙項目作為先驗(yàn)式整體統(tǒng)籌的典范，積極開展初期數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建以及運(yùn)營模式的統(tǒng)籌規(guī)劃。這不僅能夠帶來顯著的經(jīng)濟(jì)利益，還能在戰(zhàn)略層面提升競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。同時，需要依據(jù)現(xiàn)有項目所積累的堅實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，穩(wěn)扎穩(wěn)打、一步一個腳印地向前推進(jìn)。在這個過程中，要緊密結(jié)合數(shù)字世界的飛速發(fā)展和能源技術(shù)的不斷創(chuàng)新，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，共同為創(chuàng)建一個更加綠色、可持續(xù)的未來而努力奮斗。這樣才能在滿足人類日益增長的能源需求的同時，有效緩解能源危機(jī)和環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的雙贏局面[6]。

6 結(jié)語

綜上所述，實(shí)現(xiàn)建筑零碳排放是建筑領(lǐng)域節(jié)能的重要任務(wù)。本文以深圳小梅沙更新單元項目為例，介紹其在節(jié)能數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌方面的嘗試，包括利用BIM、智能化觸點(diǎn)設(shè)置、智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)等手段。節(jié)能數(shù)據(jù)化是建筑能源消耗處理方式的范式轉(zhuǎn)變，小梅沙項目為推動建筑節(jié)能變革提供范例和思路。通過探討數(shù)據(jù)化改造減碳的先驗(yàn)推動，以及建筑節(jié)能統(tǒng)籌的可持續(xù)性，可知建筑節(jié)能數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌需從建造及運(yùn)營成本推動，完善相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)入手，從而推動建筑節(jié)能數(shù)據(jù)化統(tǒng)籌的實(shí)際應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 聶垚，李杜淵，林波榮，等.雙碳背景下園區(qū)綜合能源規(guī)劃探索與實(shí)踐：以雄安某科創(chuàng)城為例[J].建筑科學(xué)，2023，39（12）：263-270.

[2] 羅春燕.深圳市公共建筑節(jié)能改造重點(diǎn)城市建設(shè)項目的節(jié)能效果分析[J].暖通空調(diào)，2021，51（8）：78-82.

[3] 趙金宇，謝丹鳳.“雙碳”背景下的建筑節(jié)能與碳減排應(yīng)對分析[J].上海節(jié)能，2023（9）：1275-1278.

[4] 李昶旭.綠色低碳建筑節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].佛山陶瓷，2024，34（2）：58-60.

[5] 魯力.中華人民共和國節(jié)約能源法[J].特種設(shè)備安全技術(shù)，2022（3）：55.

[6] 林超，王梓林，肖奇鋒，等.基于新型綠色節(jié)能技術(shù)的房屋建筑施工研究[J].建筑與預(yù)算，2024（1）：70-72.

[作者簡介]李建榮（1980—），男，浙江麗水人，本科，一級注冊建筑師，研究方向：規(guī)劃設(shè)計。