建筑能耗监测与管理技术研究

宁晓峰

四川西南工程项目管理咨询有限责任公司华东分公司 江苏 苏州 215011

随着改革开放的到来，建设工程的施工技术不断提高，但由于资源利用率低，导致了大量的社会能源被浪费。在节能发展理念的推动下，人们逐渐意识到节能减排对于今后的发展有多么的重要。由于受到以往粗放式经济发展理念和模式的影响，建筑工程行业发展将重点投放在质量和数量方面，并未对能耗消耗问题给予足够的重视，造成生态环境出现严重的失衡现象。因此,在目前建筑工程行业发展过程中，要深入贯彻国家提出的可持续经济发展理念，优化建筑施工技术及加大建筑能耗控制力度。

1 建筑施工期间能耗情况分析

建筑节能促进建筑与生态环境的和谐发展。在建筑施工所用材料的选择上,我们力求选用环保节能材料,在施工过程中营造可持续发展的生态环境,并采用先进的科学技术不断改进和发展,减少能源和自然资源的消耗资源,为人们带来更多的利益。施工过程中使用的各种设备是施工能耗的重要组成部分，也是施工过程能耗控制的重点和难点。随着科学技术的不断发展，各种类型的新设备产生并广泛应用于建筑作业中，大大提高了建筑施工的效率，但也产生了更多的能源消耗，在施工过程中对周围环境造成污染。

传统的粗放式经济增长思维模式在中国根深蒂固。目前，中国大多数建筑项目在施工过程中过于注重施工过程的质量和进度控制，从而忽视了施工过程中施工材料的使用和节约以及设备的及时管理，以提高施工的整体经济效益。

在整个建筑施工过程中，设备管理不到位，施工设备的维护和维修没有及时、定期进行，建筑施工中使用老化的设备和性能低下的设备，都在一定程度上增加了建筑施工的能耗。

在建筑投入使用的过程中，会增加电能的消耗。一般在施工期间，采用各种照明装置来改善建筑的室内照明，增加了能耗[1]。

建筑节能可以促进建筑与生态环境的和谐发展。在建筑材料的选择上，尽量选择环保节能的材料。建设过程中生态环境的可持续发展，利用先进的科学技术不断改善和发展，减少能源和自然资源的消耗，给人们带来更多的利益。节能趋势下建筑施工技术的改进和发展，将影响到人们生活和生产的方方面面，也将关系到人类社会未来的发展趋势。在节能减排的趋势下，人们注重环境保护和能源再生，追求建筑的高品质和舒适性。这种进步理念不仅是人们对物质的追求，也是人们对精神的追求。现代人越来越重视绿色生态和可持续发展的节能理念，建筑技术必须遵循绿色节能的原则。资源的浪费和环境的破坏，不仅符合节能减排的大趋势，也是建筑行业进步的内在要求。建筑业涉及的领域非常广泛。如果施工技术满足环保节能的要求，不仅会带动相关产业快速实现环保节能目标，还会创造可持续的环境经济。这也将促进发展。整个人类社会的节能进程使经济和谐发展成为可能。综上所述，在节能环保的趋势下，能耗识别及监测技术的改进和发展显得尤为重要，与之对应的管理行为也需要同步发展。

2 建筑节能减排技术优化的重要意义

当前，对于施工中的建设工程领域来说，在采用技术运行时的基本原则是：利用较少的能耗，以维护生态环境的价值，从而实现其最大经济效益。总之，将建筑工程进行最好地优化，能够使工程建设的能耗降低到最小，同时也是现代建筑技术在节约能源方面的最佳体现。

2.1 满足时代需求，与高科技的发展相适应

在建筑行业，科技革命能否取得成果，取决于新技术的发展是否成功，同时取决于新技术的多层次、多元化、全方位的渗透，这样才能更好地利用新的技术，在这个过程中充满了生机，从而将新技术适用于更广的范围。因此，对于建筑在节能技术方面的发展注定要以研究高新技术应用为主，根据其主要的优点去探索新的高新技术，同时能够更深层次地去探寻高新技术。在利用建筑材料和施工技术的过程中，提升能耗监测水平是重要一环，建筑节能过程技术并不只是对低碳技术的研究，更要的是要根据实际情况选择最优的技术组合去完成项目，使新技术切实得到应用，比如：减少能源的排放、减少能源的使用方法有很多，怎样能得到最优方法选择并在实施过程中达到最佳效果，确实是当今时代迫切需要解决的问题，同时监测技术地运用向多元化的方向发展，也能够给建筑以外的其他行业带来新的管理思路[2]。

2.2 顺应绿色建筑发展趋势，适应其变化的需要

随着绿色建筑发展的需要，建筑工业的节能减排技术也逐渐走上了高质量、高性能的道路。按照这种发展模式，能耗监测技术作为节能技术的重要一环，在新能源应用和新工艺应用层面都必须要不断创新以适应当前绿色建筑蓬勃发展的大趋势，在考虑到能源、材料、工艺等对环境的影响等问题时，必须深入思考如何将建筑与周围的环境相结合，使建筑与周围的环境保持和谐，尽量降低对生态环境的不利影响，而这正是能耗监测技术应用的目标和方向。

3 建筑能耗监测目前存在的问题

3.1 建筑能耗监测设备不合理，监测效果误差大

建筑节能材料的应用，提高了人们居住建筑的舒适度，但也存在许多风险和安全隐患。由于高层建筑结构复杂、楼层多、高度高、人口密度大，可用空间小，共用面积大。由于建筑节能材料的选择缺乏严格的筛选和评价，建筑的设计不仅没有体现节能效率，也没有合理利用空间。由于节能材料价格昂贵，更多的建筑商只注重眼前的利益，而忽视了建筑的长期效果。他们没有严格控制建筑材料的选择，更不用说选择市场上的节能建筑材料。此外，建筑商在建筑能耗设备上缺乏硬件投入，监测设备没有根据市场需求定期更新，缺乏资金支持，监测设备和监测结果存在较大误差，不能满足建筑能耗监测需求，给工作人员带来了一定的困难。

3.2 对建筑能耗监测的重要性认识不足

除了用作供人居住的住宅楼外，高层建筑中另一个广泛应用的是里面有许多办公隔间。除了各种办公用品外，格子间办公室的工作人口密度也比较大。节能技术的应用可以有效避免建筑结构设计中的复杂设置，简化和明确建筑格局，不仅提高了建筑的合理利用率，还提供了舒适的体验。然而，许多建筑能耗监测工作还不到位，无论是建筑商还是工程师都没有对这方面给予足够的重视。他们认为，只要安装节能设备，使用节能材料，应用节能设计，一切都会好起来的。对于后期的监测和维护，没有思想意识，而对于后期的维护和投资，更没有重视，并且缺乏思想意识，这对后期工作的开展产生了很多不利影响，对能耗监测的顺利进行造成了一定的障碍。

3.3 建筑能耗监测应用缺乏科学技术指导

建筑能耗监控硬件设备和设施的应用大多是传统落后的监控设备，由于投资少、技术支持少，建筑能耗监测硬件设备的监测效果和技术没有充分融入科技内容。监测效果存在一定的滞后性和监测误差。先进科学技术的指导对监测技术的改进必然具有重大的指导意义。只有依靠先进的科技监测设备，才能不断更新和发展。科技含量的有效整合，将有效弥补建筑能耗监测中存在的明显漏洞和缺陷，对后期发现建筑节能质量问题、弥补漏洞、提高建筑能效具有重要影响。

4 建筑能耗监测系统设计及应用分析

能耗监测系统主要由数据中心服务器、采集设备、计量设备组成，为大型公共建筑、办公建筑的实时数据采集、运行状态监测、数据统计分析提供了基础平台。系统主要采用分层分布式计算机网络结构，一般分为三层:平台管理层、网络传输层、现场设备层。

图1 建筑能耗监测系统示意图

4.1 平台管理层

平台管理层针对能耗监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，是系统的最上层。它主要由系统管理软件和硬件组成。

系统管理软件具有良好的人机交互界面，对采集到的能耗数据进行监控、存储、统计和分析，为节能改造规划、节能潜力挖掘等工作提供科学的支撑服务。系统管理软件对建筑总能耗、单位面积能耗、人均能耗、同类建筑、分类建筑、能源结构、分类逐项能耗进行科学分析比较，并制定相应的能源指标。开展实时跟踪审计，旨在实现“节能清晰化、数据可视化、管理数字化、分析图表化、能耗指数化、消费合理化”的能源监管要求，达到节能降耗、提高能源利用效率的目的[3]。

能耗监控系统的硬件主要由服务器、打印设备、电子显示屏等组成。

服务器：用于接收、处理和存储数据。为整个系统的内部和外部数据管理、维护和分析提供数据接口。

打印设备：用于打印图像、报告等。

电子展示屏：用于显示整个系统运行状况。

4.2 网络传输层

网络传输层主要由通信管理、以太网设备和总线网络组成。这一层是数据传输和交换的桥梁，负责接收来自下一层的数据并将其传输到下一层。

通信管理：是系统数据处理和智能通信管理中心。

以太网设备：主要是以太网交换机。

传输介质：系统主要采用无线网络、双绞线、光纤等。

4.3 现场设备层

现场设备层的主要功能是数据采集，主要由数据采集器、电表、水表、煤气表等组成。数据采集器通过通道采集、处理、存储所辖各类仪表的信息，并将采集到的能耗数据通过远程通道上传到数据中心。现场设备层负责最基本的数据采集任务，采集到的能耗数据必须完整、准确、稳定、实时传输到数据中心。

4.4 能耗数据的实时监测

对采集的数据分类分项进行实时监测，并形成72 小时能耗状况图、工作与非工作时间用电量，实时查看数据传输是否正常，耗能是否存在异常等

4.5 能耗数据分析

（1）对整个平台及各建筑年能耗数据进行分类分项统计，生成每年、每月、每日的能耗数据。（2）对整个平台及各建筑能耗结构进行统计分析，对能耗进行分类分项分析，生成各分类分项能耗所占比分布。（3）对整个平台及各建筑按建筑类别进行分类对比，分析各类别建筑的能耗特性。（4）对整个平台及各建筑单位面积能耗、人均能耗、人均电耗、人均水耗等进行统计分析。（5）能耗浪费诊断。

系统可根据数据统计结果，将各能耗数据进行同、环对比分析，对各监测点的能耗情况进行能耗水平判定，判断是否存在能耗浪费，对能耗改善提出改善措施，并给出能耗分析报告。

5 建筑能耗管理技术的优化策略

5.1 积极引进建筑能耗监测的硬件设备管理

民用建筑设计中建筑节能技术的正常运用，最重要的一点就是建筑能耗监测环节的硬件检测设备是否符合要求。节能材料越来越丰富，能耗监测的效果就越重要和关键。监测设备可以有效的判断节能材料的合格率，以及是否在规定的范围内使用，是否符合使用的标准。一旦监测设备发现节能材料存在着问题或者是弊端，应该立马提出并进行终止节能材料或者是节能设计的再不进行，为后期的建筑整体质量提升做保障。防止后期问题的扩大化，对整体建筑的经济效益和经济收入带来巨大的影响。能耗监测硬件设备的提升可以有效的提高检测的合格率和准确率,减少误差的形成，节省人力和物力，对检测效果起到事半功倍的作用。对于安全、环保的建筑材料的选择提供了更多选择的方向和技术的保障。进而从侧面提高建筑公司的口碑。

5.2 提高对建筑能耗监测的认识高度

如何将节能技术应用与民用建筑的结构设计相结合可以有效的提升利用空间,提高建筑的利用率，民用建筑结构设计中加入节能技术，有效的避免了人口集聚的拥杂环境,让工作的人们可以赏心悦目。建筑能耗监测是对节能设计和节能材料的保护，通过能耗监测设备可以更好的早期的发现节能材料和节能技术的隐患问题和弊端，并通过专业的工程师或者是人员进行弥补和调整方案，让建筑节能环节顺利的进行，如果后期在建筑完毕后监测到节能环节出现问题，可以及时的提醒消费者和居住的人类，如何进行避免和防范。能耗监测的重要性，不仅是思想意识上重要性，应该进行提升,更重要的是，在思想意识的指导下，要付诸于行动，切实的用理论知识指导实践，真正的让能耗监测系统有所保障并高效实施[4]。

5.3 用先进的科学技术提高建筑能耗监测系统的科学性

建筑能耗监测系统需要依托于先进的科学技术为支撑，只有在先进科学技术的指导下，才能科学有序的进行能耗监测工作的开展。能耗监测系统只有与节能材料，节能技术巧妙的结合，才能保障建筑节能的整体优势充分发挥，才能保证建筑节能整体环节的完美规划。随着经济的发展,越来越多的领域开始引进高科技含量的设备，先进的科学技术可以弥补传统技术的缺陷，通过智能化，语音化,信息化的管理手段提高监测效率，减少检测误差。尤其是现在特别流行的5g技术，在建筑能耗监测方面，起到了有效的评估，实施和后续的跟踪监测功能，让能耗监测系统由复杂变为简洁。

6 结束语

随着我国经济的发展，能源消耗已成为当前经济发展的主要问题之一。与此同时，我国建筑业的快速发展也伴随着大量的能源消耗。能源消耗造成的严重环境污染，给人们的生产生活带来了极大的不便，严重影响了建筑企业在建筑市场的竞争力。因此,建筑能耗监测与管理技术的应用，可以提高施工规划设计的科学性,制定合理的施工技术方案，尽量减少施工能耗，提高利用效率，实现国民经济快速增长的目标。