公共建筑在运营期间节能策略效益研究

姚尧

上海建工集团股份有限公司 上海 201114

1 建筑节能的意义与目标

建筑节能的基本意义即指在建筑物的不同阶段，包括规划、设计、建造和使用过程中，采用有效的建筑技术，或工艺、设备、材料和产品，提高建筑的保温隔热性能，以此降低采暖供热、冷制需求，并提升建筑物用能系统效率。在相关的建筑节能标准执行上，与建筑能效具有相同的实际意义。

面临全球性能源危机，以及我国持续高居全国总用能量首位的建筑能耗情况，建筑节能已经成为全国节能工作的主要内容。建筑技节能的根本意义旨在改善和提高建筑物的能源使用，以缓解紧张的能源局面；以建筑系统能效提升为基础，尽可能减轻对周边环境的影响。

节能已成为我国的一项基本国策。纵观我国当前社会主要能耗领域，建筑能耗已占总能耗的30%以上，并仍持续以每年1%的速度不断增加，相比同等气候条件下的发达国家高出2 ～ 3倍之多。因此，建筑节能问题被日益重视，相应的建筑节能的政策不断出台；依据国家节能减排的工作方针及目标，有效降低建筑能耗，是促进建筑行业节能技术发展的必由之路[1]。

2 中国建筑节能发展面临的问题

我国建筑节能的研究和实施起步于20世纪 80年代后期，已推行实施的有关建筑节能的法律法规和节能标准的体系尚未全面，主要表现在缺少对于不同建筑类型的适应性；标准的技术细节不够完善，在可操作性和实施力度上缺少约束。其中，在全国范围内普遍缺乏对于建筑节能运营全过程的监管，则是更为关键的问题。建筑节能在全生命周期的层面上主要涉及规划、设计、施工、监理和竣工验收、调试及运维管理等多项环节。我国相关部门对建筑节能的审核往往只关注于建筑的设计阶段，并且在运营管理监督体制上均存在职责不清，沟通不畅等问题，从而其结果直接导致节能流于形式，尚未真正达到节能减排的目的。

表1 公共建筑能耗表

调研发现，现今涌现出的大批绿色建筑，超过95%以上已经获得绿色建筑标识的建筑并未经过运行时效检测。建筑是否真正“绿色”，只有通过实际的测试数据验证它们在实际运行中效果以及实际的节能减排效果，才能给出科学公正的评价。

建筑的设计目标与实际表现效果之间的差距大，并存在明显的“漏斗效应”是造成我国建筑目前整体能耗高、运行效果差，以及运维困难的主要原因[2]。

3 建筑运行监测的重要性

建筑的全生命周期可以分为规划、设计、建造、运维与拆除五个阶段。建筑运营管理属于建筑的使用阶段，也是建筑实行功能和发挥效能的阶段。建筑的运营阶段在建筑的全生命周期中所占时间比例最长，故也是能源消耗和费用投入最多的阶段。

数据研究表明，建筑使用阶段的能耗约占其全生命周期总能耗的70%以上，其所占的比重远远大于其他阶段能耗之和。根据我国统计数据显示，建筑运行的碳排放占我国总碳排放量的21%。降低建筑使用中的能耗对节能的意义不言而喻，这也是建筑节能研究的重点和难点。

所谓建筑运营管理就是以建筑全生命周期管理理念，利用先进的管理制度体系和技术手段，实现对建筑设施设备与使用空间的管理。实现建筑可持续性，即最大限度地提升建筑的未来价值。务实有效的建筑运营管理能提升建筑的使用功能、性能，降低使用能耗，为建筑节能减排做出突出贡献。它也是相对于设备改造措施而言，另一种不需要资金投入达到节能目的的有效方法。

建筑设计者应以了解各项节能技术的实际节能效果为基础；建筑的运维管理者须确切地解建筑各设备系统的实际用能水平，更需具备详细的能耗数据积累，并掌握科学的用能水平评价方法。一味地滥用或堆砌节能技术手段，只能造成建筑成本大幅提升，然而建筑节能效果不佳；与此同时，有的建筑虽然节能效果明显，但因概念不够响亮的节能技术手段无法得到应有的重视，一些建筑设计即使采用了大量所谓的节能技术，但也并没有收到理想的节能效果。

因此，在对建筑系统建立规范的分项能耗监测系统的基础上，利用云集能耗监测系统能实时监测各个分项的能耗水平，实现在线运行管理与监测的前提下，通过与同类建筑、设计标准等进行横向对比，辅助节能诊断，并分析节能改造的实际效果和经济效益，才是最终实现减低能耗、改进系统运行效率、延长设备使用寿命、提高人员舒适和工作效率等的有效途径。

通过实践能耗控制及实际的检测才能给到节能措施有效性的根本依据，结合在建筑运行阶段检测中的实际项目经验，建筑运行阶段的检测与常规的建筑检测相比，涉及范围、内容要求更加广泛和具体。绿色建筑运行检测具有切实根据实际项目的技术特点，检测选择的内容更具针对性；检测过程中各项检测内容的相关性更为突出。为真正达到评估建筑运行质量的效果，检测前须要与业主和设计方充分沟通、准确了解项目运行的技术细节，有针对性制定检测方案，避免重复性和不必要的检测。事实上，绿色建筑真正需要检测的内容增量并不多，几乎70%左右的检测内容可通过核查其他工程验收资料的方式完成。建筑检测验收工作成果，根据项目实际验收活动情况可作为建筑实效运行结果的证明文件，在达到低抽样数据之余实现成本的降低[3]。

4 建筑系统调适的必要性

建筑用能系统的多样性和复杂性，导致系统运行的综合性表现于各专业之间的紧密性愈发明显。建筑工程在交付使用出现的系统适度性差、调控差、能耗高等问题，究其原因均与建筑系统调适应用效果有直接联系。自从上半世纪前，调适的概念的出现以及首次在西方国家应用于建筑工程中，随着相关研究工作的持续开展以及大量的工程实践，建筑调适对于建筑节能的重要性已经被充分广泛的认识，相应的标准及规范也不断地完善落地。

当前世界发达国家已经将建筑调适视为提高建筑建造水平和提升运行能耗的主要手段。我国最新实施的绿色建筑运维技术规范以及《绿色建筑评价标准》不仅明确了建筑调适的相关技术要求，在建筑运行评价中也纳入了对建筑调适的评价。基于对建筑全生命周期的评价和全过程管理前提，建筑调适必要性的凸显主要表现在业主对建筑需求的全面提升以及目标要求的具体细化，建筑智能化与自控系统设计的高度深化设计，施工质量效果并同系统设备性能的保证，以及建筑节能运维管理要求。大量实际案例分析都表明，建筑工程各阶段中的常见问题通过专业团队的调适工作都能有效妥善的解决。数据显示，对新建建筑调适能显著提高建筑舒适性的同时，实现10%～13%的节能量、降低15%～35%的运维成本以及减少2%～10%的工程返工率[4]。

5 建筑运维阶段的节能措施

实践表明建筑的能效表现，在很大程度上受到建筑系统设备运行、管理，以及维护水平的高低的影响。即使同样的建筑设备环境，不同的运行状态和时间的改变也会造成相当的能耗差异性。建筑系统设备设施的正常运行是建筑内部良好运行的前提及重要保障；正确、合理有效地按全生命周期节能原则实施专业的运维管理，能大大提升建筑的节能效率。

为了保障建筑工程能在运行中实现建筑设计目标和节能预期，必须建立监控系统作为首要前提。只有通过实时运行的数据，来分析建筑物的节能与环境保护的效能及缺陷。不仅是对建筑系统及设备设施的实际性能测试，更是从工程整体的根本意义上验证建筑的实际能源效益。

作为建筑评估的重要数据来源，建筑运维管理是建筑节能的重要构成，也为后续绿色建筑的持续建设和可持续性发展提供依据与方向。《绿色建筑评价标准》中专门设立了“运营管理”章节，其主要涉及综合物业管理、绿化管理、垃圾管理、智能化系统管理等方面；以及相关的《能源管理体系要求》和能源管理体系认证标准来评价建筑的实际成效。

以云计算、物联网、大数据、人工智能等为代表的新一代信息技术已经逐步推广应用于建筑节能管理系统中，对于建筑能耗数据的全面采集和可视化呈现、建筑机电设备的数字化和智能化管理，必然也将成为建筑运行管理的日常。目前的电力市场也正积极促使建筑用户参与需求侧响应等电网互动，如此，建筑能源管理系统的价值随着建筑能源数据的深入挖掘、全面分析和更有效的利用而进一步地提升。立足于贯穿建筑全生命周期的节能运维，建筑智能化运维能效管理系统作为其必要手段必然得到越来越广泛的应用。

综合性能源服务管理平台是目前较为有效的建筑运行能效管理方法之一。原则上基于我国建筑楼宇标准化的能耗模型，结合采用云计算、物联网、大数据、人工智能等关键技术，通过建筑分项分区计量和能耗数据的分类采集，以实现对建筑系统机电设备的全面监测管理与节能诊断、耗数据智能化分析、能源监测，并进而分析建筑的节能潜力大小、提出有效的运行优化方向建议等功能；以此不仅帮助传统建筑实现低能耗运维，从监测分析到预测预警，更能多方位大幅降低建筑的运营管理成本[5]。

6 经济效益分析

在全球范围内，建筑在能源、电力、水和材料消耗中占的比例很大，仅次于工业和农林业。根据IPCC的调查数据指出，我国建筑碳领域排放量占到全国总碳排放量的近1/3。建筑节能已经成为能源节约的重要领域，共建筑用能更是建筑能源消耗的主要组成部；并且提升建筑运行的能耗表现是建筑节能工作的重要基础与前提。

研究分析建筑运行中的各项能耗数据及其关联性因素，可以准确有效地反映该建筑的资源消耗水平和能源利用效率，是优化绿色建筑能效的先决条件。只有将建筑运行能耗与建筑节能具体工作相联系时，才能暴露出建筑节能工作实施有效性，以及存在的弱点和改进方向，从而切实地提升建筑节能工作的成效。此外，立足实际数据及情况表现对未来后续的建筑节能潜力作出推论，进而可以作出准确的建筑节能规划。

通过国内的专业人士的对绿色建筑运行实效长期不断地研究，结合对单体绿色建筑的实际运行情况进行的评估分析，目前已经积累了绿色建筑运营管理数据的一手资料。其中包括通过对已获得绿色建筑标识并运行的上百例绿色建筑进行的调研和后评估研究工作，获得了不同气候区、不同类型绿色建筑的能耗均值，初步建立了我国绿色建筑运营实效数据库。调研数据显示，位于夏热冬冷地区的绿色办公建筑的总能耗处于52～110 kWh/（m2a） 之间，平均值为72.3 kWh/（m2a），供暖空调电耗处于12 ～ 47kWh/（m2a）之间，平均值为33.6kWh/（m2a）。业内专家同时对比分析了获得LEED金奖的部分公共商业建筑入住1年后的能耗、水耗，发现其实际的运行能耗比LEED标准值平均高10%以上，比设计标准值高出多达30%，水耗则比LEED标准值低25%～31%，但比设计标准值高出几乎两倍。可见，绿色建筑大多在实际运营中也存在资源消耗量过大的情况，需要修正具体的可持续策略。

7 结束语

综上所述，随着社会经济不断的向前发展，对绿色建筑的要求也越来越高，但是对于现阶段而言，我国制定的绿色建筑运行监测标准应当加大对其的研究力度，切实提高检测工作的质量，为保障我国绿色建筑可持续发展道路的顺畅提供一定的保障。