商业建筑节能运营和管理

文｜浙大网新系统工程有限公司 陈 炜

1 节能时代

随着改革开放和经济的快速发展，我国的商业建筑面积日趋增大，据统计，我国现在的商业建筑面积已达到全国建筑总面积的25.4%。一般来讲，大型商业建筑除了特殊设备使用能耗外，还主要包括中央空调系统能耗、照明系统能耗、冷热水能耗、动力及其他能耗。

所谓的建筑节能是指在建筑中提高能源利用效率，用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效益。建筑节能具体是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明和调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的能耗工程以及利用太阳能、地热（水）能源的综合技术工程。

建筑节能的目的是围绕建筑最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供安全、健康、舒适、高效的使用空间，使其与自然和谐共生，使建筑由高能耗模式转向高效绿色发展模式，这也是世界建筑发展的必然趋势。

2 节能途径

2.1 设备节能改造

设备节能改造，即我们常说的“技术节能”，是目前商业建筑主要的节能手段。为响应国家号召，降低运营成本，许多大型商业建筑每年投入几十万甚至上百万的改造费用。但是在节能改造方案的选择上，很多管理决策人员由于缺乏实际能耗数据的支持，往往只能从现有的技术列表中筛选或者移植借鉴其他成功的经验，即选择先进的（或者最新的）节能改造技术或选择已经在其他项目中获得成功经验的节能改造产品，但是这些所谓的先进技术或成功经验可能与其自身的实际情况不符，难以达到预期的节能效果，从而获得最大的节能效益。

设备节能改造的目的，有的是为了解决因早期设计缺陷而造成的设备选型或者匹配不当的问题，有的是为了更换某些因老化而造成性能下降的关键部件，有的是因为出现了当初没有对性能有显著提升的新产品技术，还有的是为了通过增加自控设备提高某个设备的管理调节水平。节能改造的出发点应该根据建筑物的实际问题“对症下药”，选择性价比最高的改造方法和手段。这里的性价比不是指产品或技术的性价比，而是指针对某个特定建筑的实际能耗情况，采用投资小、见效大的节能改造方案。

通常我们会以管理节能在前期获得的数据为基础来管理设备节能改造工作的全过程，也就是要以实际的各部分系统能源消耗数据贯穿始终，从数据分析提出目标开始，到数据对比落实成果收尾，让整个改造过程可预测、可控制、可计算。

2.2 日常管理调节

日常管理调节，也就是我们上面所说的“管理节能”，主要是通过寻找并消除能耗漏洞或管理漏洞、调整或改变运行参数、关闭或减小无关用能单元，在不增加投资的情况下实现节能的管理手段。日常管理调节发挥作用的周期往往以日或者周为单位来计算，单次工作的节能效果可能并不十分显著（与节能改造相比），这需要日积月累地不懈努力才能产生显著的效果。而能耗分析管理系统将在日常管理调节中起到至关重要的作用。

能耗分析管理系统通过检测各个设备子系统的能耗变化趋势，使管理人员可以轻易发现能耗突增或非工作时间用电等异常现象。通过比较几个相关用能单元的用能比例，管理人员可以找到需要调整运行参数的与系统匹配不当的设备。在能耗数据的支撑下，管理人员不仅能监测诊断公共照明、电开水器等通过肉眼观察就能发现问题的设备系统，更可以实现对空调系统、送排风机、动力系统等比较复杂或是无法观察到的用能单元进行快速诊断，并找到改进调节的方向。管理节能是否能真正持续发挥作用，很大程度上取决于发现并诊断问题是否快速简便。而能耗分析管理系统很大程度上简化了节能诊断的过程，降低了发现问题的成本。

此外，对于一些需要通过调节参数以期达到设备系统匹配目的的管理节能手段，在调节过程中对能耗变化的监测也是非常必要的。系统中各子系统之间存在一定的关联关系，我们使其协调匹配运行的能耗策略往往会随着环境、时间以及系统本身老化程度的变化而动态变化，即不同的工况条件下有着不同的最优化运行策略。因此，需要管理人员根据能耗分析系统监测到的分析结果对设备的参数进行变更或工况的调整使其与系统更加匹配。

当然，与节能改造相比，管理节能的作用周期较短，单次工作节能效果不明显，需要通过持续地关注、调节来获取显著收益。因此，调动一线运行管理人员的主动性、积极性往往成为了决定成败的关键因素。

3 技术节能

据统计，在发达国家，空调采暖能耗占建筑能耗的65%。目前，我国的采暖空调和照明用能量增长速度已明显高于能量生产的增长速度，因此如何减少建筑的冷、热及照明能耗是当前降低建筑能耗的重要内容，一般可以从以下几个方面来实现。

3.1 太阳能与建筑一体化

所谓太阳能与建筑一体化，就是说建筑应该从设计一开始，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以考虑，巧妙地将太阳能系统的各个部分融入到建筑中去。

利用太阳能，可以以较低的成本，来满足部分建筑用能的需求，且总量巨大，减少商品能源的消耗，缓解能源的供需矛盾，是建筑节能的重要途径。

3.2 围护结构节能

建筑围护结构组成部件（屋顶、墙、地基、隔热材料、密封材料、门和窗、遮阳设施）的设计对建筑能耗、环境性能、室内空气质量与用户的视觉和热舒适环境有根本的影响，围护结构的耗热量要占建筑采暖热耗的1/3以上，通过改善建筑物围护结构的热工性能，在夏季可减少室外热量传入室内，在冬季可以减少室内热量的流失，使建筑热环境得以改善，从而减少建筑冷、热消耗。

3.3 建筑设备节能

终端用户用高能效的采暖、空调系统与上述削减室内冷热负荷的措施并行，才能真正减少采暖、空调能耗。此外，根据建筑的特点和功能，设计高能效的暖通空调设备系统，并在使用中采用能源管理和监控系统，监控和调控室内的舒适度、室内空气品质和能耗情况。与此同时，在其他家电产品和办公设备方面，应尽量使用节能认证的产品。

3.4 采光照明

天然光是人们习惯的光源，人眼在天然光下有更高的灵敏度。因此，在室内最大限度的利用天然光，不仅可节约照明用电，同时对提高室内采光质量也有重要的意义。新的采光技术不断出现，如导光管、光导纤维、采光隔板和导光棱镜窗等，它们往往利用光的反射、折射和衍射等特性，将天然光引入，并传输到需要的地方，以达到节能的目的。人工照明可采用光效高、显色性好、寿命长，且价格相对低的节能类电光源。

4 管理节能

在管理节能上，我们会发现，当今社会很多主流的节能方式都是围绕着能耗分析管理系统来进行的，所谓的能耗分析管理系统是指通过对商业建筑安装分类和分项能耗计量装置，采用远程传输等手段及时采集能耗数据，实现对商业建筑的在线监测和动态分析功能的硬件系统和软件系统。

在现实中我们通常根据能耗分析管理系统所提供的能耗数据以及能耗分析结果来对商业建筑进行节能管理和节能改造，使商业建筑节能运营管理从简单粗放的定性管理转变为科学细致的定量管理，将建筑节能引入定量化、科学化的发展阶段。

“节能降耗，数据先行”，商业建筑内大量能耗设备的数据是商业建筑节能的基础，能耗分析管理系统软件就是针对能源动力设备的特点而提出的能源管理整体解决方案，只有尽可能地收集准确性的能耗数据，我们才能有效地对商业建筑的能耗进行全面综合的分析，并通过建立能耗模型，监控能耗设备的运行状态，优化设备的配置，达到节能降耗的目的。

4.1 数据获取与存储

商业建筑功能复杂，用能设备系统繁多。不同的用能途径对应着不同的用能系统，不同的用能系统又对应着不同的运行管理主体。商业建筑节能的目标是在保证服务品质的基础上降低实际运行过程中的能源消耗。而要实现这个目标，需要有准确的能耗数据作为分析、统计、诊断的基础。

（1）数据采集

能耗分析管理系统的数据采集主要由各类智能仪表来完成，这些智能仪表与具有高可靠性、带有现场总线连接的分布式I/O控制器构成数据采集终端，向数据中心上传存储的商业建筑能耗数据。测量仪表担负着最基层的数据采集任务，其检测的能耗数据必须完整、准确并实时传送至数据中心。

数据采集服务的主要内容是对实时数据的采集，要保证运行数据的时效性，保证能够高效、简洁地采集数据，以便于后续的集成、计算和分析。

（2）背景信息和基准数据获取

建筑结构形式、功能用途、空调面积、使用密度等信息对能耗分析结果有重要影响，能耗分析管理系统对非自动采集的信息，通过人机会话、外部软件接口、关系数据库等方式获得，尤其和建筑环境群控系统、机组群控系统或BA系统软件的数据接口，能够为能耗分析提供更加全面的电气系统的运行参数和能耗信息。

（3）数据存储与转存

对各耗能系统采集的大量数据信息的存储也是能耗计量分析工作的关键步骤之一，同时要实现对这些数据方便准确的读取和存储，这是进行能耗分析的保证。能耗分析管理系统提供的即时数据库负责和I/O调度程序的通信，获取各耗能系统的采集数据，核心数据库作为一个数据源在本地给其他程序提供实时和历史数据。

4.2 能耗监测与管理

能耗分析管理系统通过通讯管理机、以太网以及总线网络等通信技术对现场设备回送的数据信息进行采集、分类和传送等工作，同时转达上位机对现场设备的各种控制命令。收集到的数据信息一方面通过网络上传供节能降耗分析使用，另一方面可以提供给实时预警功能使用，比如夏季室内空调制冷温度过低时或者非工作时间室内照明未关闭时，控制中心可根据传感器网络节点采集的数据与设定的阀值比对，自动调节空调或关闭照明以节约能源，从而实现了商业建筑的智能化的节能减排降耗效果。

（1）全局监视和管理

全局状态监视采用一体化设计思想，其目标是完成对建筑整体能源信息展示画面、能源流向以及此应用的发布，实现从数据中心到设备子系统再到设备数据等的各个层面的快速呈现，掌握整个建筑的运行状态、经济性、环保性等指标的实时化信息。

（2）主动化管理

能耗分析管理系统通过建筑能耗数据仓库，结合每一栋建筑的建筑面积、地理位置、墙体、高度、用途、通风方式、冷机选取、智能化程度等个性化条件，依据“趋势预测、按需供给”的管理思想，提供建筑的协调及运营策略，使建筑达到并维持最佳的能耗运行状态。根据预先定义，对综合信息进行自动分析，并基于历史数据对一些事件的运行趋势进行分析和预测，对设备进行主动维护，对可能出现故障的设备进行预报警，提出预测和建议。

（3）异常报警

报警管理将采用服务的方式来对子系统和设备报警显示，对大量报警数据进行处理，并将这些信息形成报警事件，并以邮件等多种方式及时发送到相关人员，从而实现异常与超标的及时报警。

4.3 节能管理和优化

在楼宇设备控制系统未集成时，能耗分析管理系统在使用时需静态设置，难以根据负荷的变化动态调节系统间的运行关系，不能动态优化运行，节约能耗。以空调系统为例，空调系统在选型上，一般是按照建筑最大设计热负荷来选定，且留有余量。而在实际运行中由于季节、昼夜和使用率的变化，实际热负荷在绝大部分时间内变动剧烈，使机组多数时间在偏离系统最佳负荷的状态下运行。由于空调在负荷剧烈变动时工作效率明显降低，导致在同等输出量下，过低或过高负荷时耗电量同比最佳负荷时明显上升。因此在商业建筑节能中楼宇设备监控系统也是很重要的，它与能耗分析系统相结合以达到最佳的节能效果。

能耗分析管理系统可以根据内置的全年温度、湿度等天气情况，并根据各设备的能源消耗和运行时间，以及实际运行中的负荷变化规律，选择性地按每日、每周、每月或每年进行能耗分析，自动处理并调整系统的运行参数，以实现系统的最优节能运行。

5 节能展望

为了实现我国的可持续发展战略，商业建筑节能势在必行。目前，政府对商业建筑节能给予了充分重视，出台了一系列有利于商业建筑节能的政策和规定。商业建筑节能工作也已取得了一定的进展，但是，商业建筑节能是一项系统工程，需要政府和社会各界共同努力方可取得成功。我们要结合自己的国情，综合利用国内外的各种先进的节能技术和措施，趋利避害，选择适合我国国情的经济合理的节能方案，必定可以取得显著的节能效果。

6 结束语

综上所述，我们会发现，在整个商业建筑节能过程中，能耗分析管理系统扮演着一个重要的角色，无论是技术节能还是管理节能都是围绕着它来展开进行的，它既是管理节能的核心，又为技术节能提供数据依据，所以说对整个商业建筑的节能来说它是必不可少的一部分。但是，现在国内很多商业建筑的管理公司对软件这一块并不是很重视，他们把更多的精力都放在对设备的节能改造上，往往是投入大量的人力、物力、财力后发现并没有达到预期的节能效果。这就好比一个人，管理节能是一种内在的表现，是软件，而技术节能是一种外在的表现，是硬件，如果人们只是一味的追求外在硬件的改造，而忽视了内在软件的需求话，效果可能适得其反，只有软件和硬件有机地结合，才能真正实现节能的目的，为国家经济的可持续发展提供有力的支持。