建筑全生命周期能源管理体系实践

赵 鹏[同节能源科技（上海）有限公司， 上海 210000]

日本通过加强建筑能源管理投资来应对能源紧缺问题。新加坡政府也提出建筑能源消耗效率等级的强制要求，如集中供冷系统中的空调冷冻站能效需要达到 5.0 以上的综合能源消耗效率，并由政府作为第三方进行最终使用效果的综合评价，以实现最终结果可追溯。

我国的项目开发还没有形成以效果为导向的能源管理，重开发、重设计，缺少施工安装阶段的能耗能效目标的管理传递，设计条件的能效能耗目标都无法实现。在运行阶段90% 的时间都优于设计条件情况下，仍然无法调优，优化能耗、能效结果，形成明显的漏斗效应。建设工程管理脱节现状如表 1 所示。

表1 建设工程管理脱节现状

以已经现场实测的项目为例，很多项目实际运行的空调冷冻站全年综合能效（Energy Efficiency Ratio ，EER ）为 2.5～3.0，低于设计值 30% 以上。因此，需要以设计目标为导向，在时间维度上综合考虑施工安装，性能化调试验收、运行综合调优，在管理条线能够将能耗、能效目标进行传递的全生命周期能源管理体系。

1 全生命周期建筑能源管理目标及任务

1.1 保障建筑功能和环境要求

保障建筑功能和环境是全生命周期建筑能源管理的基本目标，如电梯实现运载、空调提供冷气、灯具实现照明等。某些特定的建筑需要营造更为严苛的环境，如电子工厂生产车间通过制冷、加热、除湿、加湿、新排风等系统，实现恒温恒湿、正压的生产工艺要求。如不了解建筑环境的基本要求，就无法保证为营造上述环境而使能源被安全利用。

1.2 从使用管理角度避免能源浪费

全生命周期建筑能源管理的更高目标是合理、高效地做好建筑能源使用阶段的管理，避免能源在使用过程中的浪费，避免时间上的浪费（如写字楼夜间无人办公时间段应关闭空调风机等）、空间上的浪费（如冬季百货商场室内发热量很大，大空间的中心区域可以关闭采暖设备等）。

1.3 通过技术升级提高能源效率

从技术角度看，提高能源效率（能源效率=使用需求量/能源消耗量），需要做到在同样的需求条件下能源消耗量减小。技术升级的主要手段还包括设备的更新（例如高效磁悬浮冷机的加入、变频离心冷机的升级等），还有互联网技术的应用（例如楼宇自动化、智能化），实现能源效率动态优化。

总之，全生命周期建筑能源管理要树立正确的目标意识，通过管理和技术手段，实现功能和环境控制的基本要求，避免能源浪费，提升能源使用效率。

全生命周期的建筑能源管理的任务是以建筑运行阶段的能源使用为管理目标，综合协调建筑能源保障的规划设计、施工调适两大前置阶段对建筑能源使用形式、效率的影响。规划设计是龙头，此阶段就应预设好能源系统的功能、性能、能源效率等目标并进行目标传递。施工调适是枢纽和桥梁，要按照现设计意图实现能源系统实施，给运行管理打下基础。运行管理是终点和目的，也会对前两个阶段提出能耗要求。

2 设计阶段建筑能源系统规划

设计阶段建筑能源规划的主要任务是：实施需因地制宜，即结合气候条件、区域能源政策、区域能源资源、能源价格等确定总体规划方案；结合能源需求选择合理的能源类型及匹配相应的能源系统；做好容量选择，避免因设计偏大造成大量资产冗余。

2.1 设计前期建立能耗能效目标

建立能耗能效目标的控制要求。能耗能效全生命周期管理目标如图 1 所示。

图1 能耗能效全生命周期管理目标

2.2 用能设备容量选择综合考虑实际运行指标

某商业地产公司通过对现有运行项目的主要用能设备实际使用容量的调研，提炼出建筑集中供冷容量的设计指标，应用于新的建筑主要用能设备容量选择及测算。与过去相比，建筑主要用能设备容量值降低了 20% 以上，初投资节省了 20% 以上，同时降低未来的运行维护成本，如表2 所示。

表2 设计及实际运行面积指标对比 单位：W/m2

3 施工阶段建筑能源系统调适

建筑能源系统调适是施工安装活动的系统化管理过程和技术体系，即功能调节（设备通电、点动等）→性能调节（设备性能曲线等）→系统优化调节（系统的综合性能）→自控实现（逻辑实现）→运行交接和培训 5 大环节。能够做到施工和运行保障性衔接，带来节能、舒适、保值增值等建筑能源系统性价值，产生可观的直接和间接经济效益。

系统调适以数据量化系统调适目标为导向，分解成 5 大流程和相应分级目标，并加强实施过程管控。

3.1 调适目标设定和分解

施工图是调适工作的依据。施工图完成阶段后，调适团队需要设定建筑主要用能设备调适验收的具体目标，一是作为甲方进行项目验收依据和调适的标准，可更明确地要求施工单位提高施工质量；二是通过不断地对标（现状和目标对比）实现高质量的调适，保障顺利开业和高效节能运行。某高压离心式制冷主机目标设定如表 3 所示。

表3 高压离心式制冷主机调适目标

3.2 调适筹备和条件检查

施工安装阶段，按照施工图设定的调适目标，进行调适方案编制、组织架构落实、计划制订等一系列调适筹备工作，称为一级施工安装阶段的调适条件筹备。

必要的调节手段如调节阀门是否到位，必要的测试手段如风量测试孔等是否齐备等，均属于具体技术条件，称为二级施工安装阶段的调适条件筹备。

3.3 设备单机调适

设备单机调适包括设备性能化调适和发现问题整改后的复查。此阶段需要完全对照设定的调适目标，如有偏差则需要及时调整目标，以保障用能设备性能。例如，某空调系统单机调适时对中风机风量进行现场实测数据检测，发现多台空调系统中风机风量在设计值 80% 以下。空调风机实测风量与设计值比较缺失情况，如图 2 所示。经检查是外部条件风道施工不合理，导致机外阻力系数增大，影响空调舒适度，同时增加空调系统中风机的运行能耗。

图2 空调风机实测风量与设计值比较缺失

3.4 系统联动调适

系统联动调适阶段不应只停留在调通阶段，而是要保障达到调优和系统化调适。例如，集中供冷结合冰蓄冷系统需要进行蓄冰、融冰、联合供冷、联合放冷等多种工况的运行和效果验证；结合气候条件引起的负荷条件变化，给出不同的运行策略；以及负荷条件变化下集中供冷冰蓄冷空调系统运行策略。

3.5 开业移交

开业移交包括开业前和开业初期的共管运行指导、培训和协助移交运行。调适团队提供系统运行管理指导和培训，保障复杂系统顺利交接给运行团队。某商业广场开业移交阶段工作分工，如表 4 所示。

表4 某商业广场开业移交阶段工作分工

4 建筑能源运行管理

建筑能源运行管理是全生命周期建筑能源管理的最后一个阶段，也是控制长期能源消耗的关键阶段。通过理论和实战经验总结，本节提出了建筑能源运行管理流程及其 4 大关键要素。建筑能源运行管理流程，如图 3 所示。

图3 建筑能源运行管理流程

4.1 精细管理与深度运维

建筑能源管理的核心是保障系统持续健康。通过精细管理和深度运维，可保障系统健康，并实现基础能源管理的合理控制。

据数据分析，精细管理可以减少 3%～5% 的建筑能源费用支出。例如，照明系统根据照度来调节亮度和开关，新风量根据季节调控风量，空调系统根据人员的数量进行动态的开关策略编制等。物联网技术的发展，使传感器代替人实现更加精细化的检测和管理动作，实现真正的精益管理。

深度运维区别于功能性运维工作。其应用长期持续的数据化运维管理机制，通过大量的空调系统及设备本身的性能指标反馈，进行系统健康管理。深度运维也可以减少3%～5% 的建筑能源费用支出。例如，某大型集中供冷系统，运行团队依据冷机蒸发器趋近温度变化（如图 4 所示），发现蒸发器和冷凝器趋近温度偏高，而后进行了深度运维（清洗和增加制冷剂），改善了建筑用能设备的运行状况。每年可减少 50 万元的建筑能源费用支出。

图4 冷机蒸发器趋近温度变化

4.2 运行调适

系统运行调适是施工调适的延续，不仅是真实需求下的调适，常常也是个持续的过程。建筑空间布局发生变化，建筑能源系统会根据情况做调整。例如，某大型商业综合体在开业后持续对空调水系统平衡进行调适优化，冷冻水系统供、回水温差从 3.1 K（第 1 年）提升至 6.8 K（第 3 年），水泵自动变频且实现了系统大温差运行，减少约 80 万元的建筑能源费用支出。

4.3 持续改进

随着技术的发展，设备成本不断降低，在确保经济性的前提下减少建筑能源管理费用，可按计划采用新技术或设备对既有建筑进行改造和升级。例如，地下车库进行 LED（节能灯）照明和雷达灯管改造，可节约 50% 以上的照明电费。磁悬浮制冷设备成本比常规制冷设备高 1 倍，其应用受到一定限制。但是，如果将磁悬浮机组在大系统内进行优化配置，可以发挥其部分负荷高效率运行的特点，在没有大幅增加投入成本的前提下，产生最佳性价比节能收益，并可将静态投资回收期控制在 3 a 之内。

4.4 再调适与效果验证

再调适与效果验证，形成了单一改进专项的闭环管控流程。新技术和设备需要进行不断的调适和摸索，以期达到预计节能效果。这过程中需要不断测试、记录和分析数据，验证新投入的改造设备，系统具有的高效性、舒适性。例如，某大型集中供冷系统实现持续的调适与效果验证，集中供冷系统能效逐年提升，如图 5 所示。

图5 某大型集中供冷系统持续的调适与能效逐年提升

5 结 语

目前，国内绿色建筑全生命周期的能源管理还处于起步阶段。现有的绿色建筑评价标准已将规划设计、建造阶段、运行管理阶段全部能源消耗统筹到其中，如此可以更加全面考虑能源消耗。本文结合国内项目开发的特点，结合实践项目具体案例给出各个阶段的关键点及管理要点。

同时，全生命周期建筑能源管理是一项投资活动而不是简单的消费或投入。香港某地产公司的又一城项目，已经通过全生命周期建筑能源管理，在商业地产的交易过程中取得了很好的资产溢价。在现有商业不动产市场竞争激烈、租金收入严重压缩的情况下，通过长效投入的能源管理更加有效地提升商业地产的资产价值，将能源管理纳到资产管理的理念必须重视。