大型公共建筑能源管理是建筑节能的重要环节

大型公共建筑能源管理是建筑节能的重要环节同济大学龙惟定（下一篇论文）摘要：2007年，为推进建筑节能，我国将启动一系列建筑能源管理的重大项目。本文全面介绍涉及既有大型公共建筑的建筑能源管理的基本概念和运作方式，并对我国大型公共建筑能源管理的现状做了综述。作者并对建筑能源管理的诸多问题提出了建议。关键词：公共建筑建筑能源管理建筑节能系统调试能耗计量能源审计Buildingenergymanagement:keymeasureofbuildingenergyefficiencyByLongWeidingAbstractIn2007,Chinawouldstartaseriesofkeyprojectsonbuildingenergymanagement(BEM)toboosttheissueofbuildingenergyefficiency.ThepapergenerallyintroducedtheprinciplesandmethodologiesofBEMrelatedtothelargescalepublicbuildings,andsummarizedthestatusofBEMinChina.TheauthoralsoproposedsolutionstomanyproblemsofBEM.Keywordspublicbuildings,buildingenergymanagement,buildingenergyefficiency,systemcommissioning,energyconsumptionmeasure,energyaudit引言建筑能源管理可以分成宏观层面和微观层面上的管理。在宏观层面，主要是指政策法规的制订、在建筑设计中贯彻节能标准、对工程项目的建筑节能进行审核、评估、监管和验收。在我国目前的国情下，宏观层面的建筑能源管理是由政府主导的，部分工作可由第三方参与。在微观层面，主要是通过对建筑物的日常运行维护和用户耗能的行为方式实施有效的管理，以及通过能效改善和节能改造实现节能。相对而言，这个层面的建筑能源管理更加务实，也蕴藏着很大的节能潜力。无论是居住建筑、工业建筑，还是公共建筑，都有建筑能源管理问题。在我国目前条件下，居住建筑中除了北方集中供热的住宅小区和各地个别集中供冷的小区外，其建筑耗能设备并不是建筑的配套设施，而是居民自己的消费行为，居住小区的物业管理水平相对较低。因此，居住建筑不是建筑能源管理的重点。而工业建筑的建筑能耗与工艺过程有关，其能耗大小将直接体现在GDP能耗指标当中。因此，工业建筑的能源管理也不在本文的讨论之列。本文主要针对国家财政投资的建筑，如党政机构办公楼、大学校园、列入政府采购清单的宾馆酒店等；以及建筑面积在2万m2以上的大型公共建筑。这些建筑耗费巨资，有的还是当地的标志性建筑和形象工程。如果它们同时又是当地的能耗大户和资源浪费的标志，那么我们的决策者们则要愧对千百万的纳税人、愧对我们的后人。笔者一直关注和研究设施管理（facilitymanagement）和建筑能源管理。笔者非常赞同一句话：“没有绝对的节能建筑，只有相对的建筑节能”。按节能标准设计的建筑（包括各地建设的节能示范建筑）如果后期没有很好的能源管理，是不一定节能的，或者只能是计算出来的节能。而一些“先天”不足的建筑却可以通过精心和科学的管理，实现实质性的节能。一大型公共建筑能源管理的现状1.1建筑能源管理的三种模式1.减少能耗（节约）型能源管理。节约型管理最容易实现，管理方便、易于操作、投入少，能收到立竿见影的节能效果。其主要措施是限制用能，例如非高峰时段停开部分电梯、提高夏季和降低冬季室温设定值、加班时间不提供空调、无人情况下关灯（甚至拉闸）和人少情况下减灯等。这种管理模式的缺点也很明显，会造成室内环境质量的劣化、管理不够人性化、易损害与用户的沟通，造成不满或投诉。因此，其管理的底线是必须保证室内环境质量符合相关标准。2.设备改善（更新）型能源管理。任何建筑都会有一些设计和施工缺陷。更新型管理针对这些缺陷和建筑运行中的实际状况，不断改进和改造建筑用能设备。一般而言是“小改年年有”，如定流量改成变流量、输送设备电机加变频器、手动改自控等。大改则结合建筑物的大修或全面装修进行，如更换供热制冷主机、增设楼宇自控系统、根据能源结构采用热电冷联产和蓄冷（热）等新技术。这种管理模式的优点是能明显提高能效、提高运行管理水平、减少能源费用和日常维护费用开支、减少人力费用开支。其风险在于需要较大的初期投入（除了自有资金，也可以采用“合同能源管理”方式）、需要较强的技术支撑以把握单体设备节能与系统节能的关系、避免在改造时或改造后影响系统的正常运行。这种管理的底线是所掌控的资金量能否满足节能改造的需要。3.运用改善（优化管理）型能源管理。通过连续的系统调试（systemcommissioning）使建筑各系统（尤其是设备系统与自控系统）之间、系统的各设备之间、设备与服务对象之间实现最佳匹配。它又可以分为两种模式：一种是负荷追踪型的动态管理，如新风量需求控制、制冷机台数控制、夜间通风等；另一种是成本追踪型的运行策略管理，如根据电价峰谷差控制蓄冰空调运行、最大限度利用自有热电联产设备的产能等。这种方式对管理人员素质要求较高。1.2几种类型大型公建的能源管理1.自有自用建筑。投资者、管理者、使用者有同一隶属关系。如政府机构的办公楼、大学校园、大型企业（如金融企业）的办公楼等。这几类建筑的能源管理又有各自的特点。1）企业建筑。当能源费用占据企业成本中较大比例时才重视能源管理，一般采用最简单的“节约型”管理；当企业主业经营较好时就会忽视能源管理。如金融企业，其万元GDP的能耗基本就是消耗在建筑上，因此只要分母（产值）足够大，能耗成本比例就足够小。有时这种节能是利用外部成本来降低自己的能源成本，损害了他人和其它企业的利益。2）高等学校建筑。大学校园是一个小社会，囊括了居住建筑、公共建筑和工业建筑等所有建筑形态。没有哪位校长不重视能源管理，因为能源费支出占各大学支出中很大的份额。近年来大学校园扩张潮使许多大学都“家大业大”了，教学楼、办公楼里也有了空调等现代化设施。但由于近年来规模扩张的大学几乎都是靠银行贷款置办家当，所以空调都是买的最便宜的、能效等级最低的产品。在校园的日常运营中将节约型管理发挥到了极致。当然，在大学里面限制一些社会上属于很普通的能耗需求可以从建设“和谐校园”和育人的高度去理解。但绝不能因此而忽略了能源管理的“人性化”。对学生的某些合理的用能需求，应该通过加强服务加以疏导。3）政府机关建筑（包括国家财政投资的大型公建）。能源费在政府日常开支中一般占最大比重，因此政府机关相对比较重视建筑能源管理。机关的工作性质是往往难以按统一的时间表进行，加班加点是家常便饭，因此采用“节约型”管理会影响工作效率，比较容易接受的是合同能源管理方式的“设备更新”型管理。但物业管理人员在单位地位低下，难有“优化管理”的积极性。个别领导人会对室内热环境提出种种不切实际的和过分的要求，管理人员很难理直气壮地拒绝，他们迫切需要有关运行管理节能的法规和标准出台，以便约束领导者的行为。另外，管理人员也担心财政拨款中的“鞭打快牛”现象，节能成效越显著，第二年的经费减得越多。2.出售建筑。有些大楼按面积或整层出售给多家公司，其物业管理统一由一家公司承担。这种大楼的公用设施（如电梯、集中空调、公共照明等）一般不能轻易采用“节约型”管理，以免引起业主们不满；设备改造也很难取得业主们的共识。因此这种大楼宜采用“优化型”能源管理。应特别重视出售建筑能耗分户计量和收费制度。3.出租建筑。出租型建筑一般以商场和办公楼居多，是建筑能耗问题最大的公共建筑。现在出租型公共建筑的能源管理模式一般是将能源费用按面积摊派给用户。由于存在能源费收得越多管理公司提取的管理费也越多的不合理规定，因此此类建筑的业主最没有节能的积极性。近年来京津沪穗等大城市中办公楼租赁市场十分火爆，租金不断上涨，业主和管理者更没有节能的内在动力。只有在房地产租赁市场不景气和竞争激烈的形势下，出租型建筑的业主和管理者才有可能重视能源管理，且往往是以牺牲服务质量为代价。对这类建筑，首先是需要有节能管理的标准法规出台，规范其能源管理。其次是要建立业主和管理者的节能责任制，对于超定额的加价收费，不得转嫁给用户。1.3大型公共建筑能源管理普遍存在的问题1.对管理对象能耗现状不了解1）缺乏对单位面积或人均能耗量量化的概念。2）缺乏对各设备系统（例如空调、照明、动力）分项能耗量的量化，也没有分项计量装置。3）尽管多数大型公共建筑都有建筑自动化（BA）系统，但多数BA系统能源管理功能薄弱，导致能耗计量和记录不完善和不充分，更遑论基本数据分析和趋势分析。4）由于没有对BA系统与设备系统很好地进行联合调试，很多BA系统的控制功能根本不起作用，很多大楼的运行管理基本上凭经验、用手动，只不过一些手工操作改用点击鼠标代替了。5）由于房地产市场的不稳定，导致某些公共建筑在使用上的复杂性（运行时间、不同行业的使用方式、入住率、负荷参差率等），加大了把握能耗现状的难度。2.设计先天不足1）在业主拼命压低设计费和设计院“赶工抓钱”的大背景下，除了个别样板工程、示范工程，一般建筑很难做到精心设计，建成后的建筑也没有经过精心调试。管理者在接手这样的建筑之后，首先要面对用户对室内环境的抱怨和投诉。由于系统失调，只能以多数房间的能源浪费去保证个别房间的环境质量。2）设计中对管理的需求考虑不够，没有留足够的检修和维护空间。例如有很多大楼的空调箱没有更换过滤器的空间，既劣化了室内空气环境、又增加了能耗。3）由于负荷计算和设备选型时宁大勿小，导致多数时间空调系统只运行一台主机就够用。所设置的台数控制和冰蓄冷等技术措施完全不起作用。4）多数投资者只注重大型公共建筑的外立面的美观以及装修的豪华，不愿意在空调等隐蔽工程和建筑节能等看不见、摸不着的工程上多花一分钱，加上设计院过分迁就业主，各专业之间又缺乏协调配合，导致很多先天的能耗缺陷很难靠后天的管理措施和小修小补来弥补，除非对建筑物做“伤筋动骨”的改造。3.缺乏科学的能耗指标和评价标准公共建筑是提供服务的设施，用单一的能耗限额指标（EUI，energyuseindex）即单位建筑面积一年的能耗量，并不能客观反映出服务质量的高低。有的行业如宾馆和酒店，其营业收入与能耗是有相关的，五星级酒店能耗高营业收入也高；而普通旅馆营业收入低能耗也低。这类建筑可以用万元GDP能耗来进行评价。但有的行业如商场超市，利润率很低但负荷却很大，这类公建无论用现有的哪种指标来评价，最终结果是“不用能即节能”，即用停止送新风、提高（夏季）室内设定温度等降低室内环境质量的手段来降低能耗。另外，对某些新技术，如蓄冰空调，如果用单一的EUI指标衡量，则它成了不节能的技术，而实际上蓄冰空调对于降低电厂煤耗、减少污染、减少温室气体排放都是很有意义的。以下几种评价方法值得进一步研究。1）建立基于节能原则的参考建筑，用与实际建筑相同的运行条件作为输入参数，用计算机模拟方法得出合理的EUI。要研究的问题是：参考建筑的设置原则；计算机模拟软件的统一。2）用能耗系数CEC评价。CEC（coefficientofenergyconsumption）是一个用于评价系统能量利用效率的指标。空调系统的CEC系数定义为空调系统全年总耗能量与假想空调负荷全年累计值之比，CEC值越小，空调设备的能量利用效率越高。用CEC评价建筑能耗，很好地解决了不同类型、不同特点的建筑之间不便于比较的问题。但需要研究的是假想空调负荷如何确定。3）建立同类建筑能耗数据库，在数据库样本数足够大的条件下，同类建筑的EUI就具有统计意义上的比较作用。要研究的是，如何结合建筑能耗统计建立起有相当规模的数据库。这可以借鉴美国能源部开展建筑能耗统计并建立国家数据库的经验。4.建筑能源管理人才匮乏我国建筑能源管理目前还是属于物业管理范畴。长时间以来物业管理不受重视、地位低下。在政府机关