建筑节能全过程管理及调适方法

邓光蔚（上海建科建筑节能技术股份有限公司， 上海 200032）

建筑建造过程涉及项目立项、设计、招投标、施工、运行等多个阶段。从节能角度出发，目前我国在建筑建造各阶段均设有一定的节能管理手段。如在项目立项阶段，需编制独立的建筑节能专篇；在设计阶段，设计单位需执行相关的建筑节能设计标准；在施工阶段，施工单位需按照建筑节能施工质量验收标准的要求进行施工；在项目运行阶段，出台了相应的建筑用能指南、能耗标准、能源统计和能源审计技术导则等[1-2]。

此类节能管理手段对我国建筑节能事业的发展均起到了一定的积极作用，但也存在着一定的问题。如这一系列的节能管理手段相互独立，处于不同的管理阶段，很难保证在长时间的建设和运营周期内节能工作的一致性和连贯性。此外，各措施并未对节能工作提出定量的任务目标，导致各阶段缺乏明确、统一、连续的节能控制目标，较易使建筑节能成为大量节能技术的简单堆砌，实际节能效果却难以保证，甚至出现绿色建筑反而更耗能的怪圈。

为了进一步落实建筑节能工作，将建筑节能目标从规划设计到建筑运营阶段前后统一起来，本文构建了一套贯穿建筑建造各阶段的全过程管理指标体系。以该指标体系作为建筑建造各阶段节能工作的管理依据，以量化的方式对建筑建设和运营全过程进行管理及调适，保证建筑节能目标落地。

1 建筑能耗指标体系构建

1.1 构建能耗指标体系的目的

将最终节能效果作为判断建筑是否节能的唯一准则，在项目立项、设计、施工、运行等多个阶段中，不再详细规定哪些技术和措施是节能的，以量化的方式考察各阶段的节能管理工作和调适结果是否达标。不同阶段的能耗指标具有可追溯性和可延续性，即可追溯指标的来源，也可将指标向下一个阶段进行推演，保证建筑全过程管理和调适工作具有明确的、统一的、连续的工作依据，最终实现建筑运营节能。

1.2 建筑能耗指标体系的构建

建筑建设过程实际上是一个逐步明确、逐步实践的过程。对于建筑建设各阶段的节能指标而言，也是随着建筑建设进程的推进而变得越来越具体和精确的过程。

建筑能耗指标体系如图 1 所示。此体系不仅是一个贯穿建筑建造和运营全周期的总控制目标，也是一个多层次、系统化的指标体系。随着建筑建设进程的推进，建筑总能耗指标可以大体向下分解为 3 个层次，即能源消耗指标、系统性 能指标、设备性能指标。

图 1 能耗指标体系

能源消耗指标是指建筑内主要能源消耗系统用能指标，包括采暖/通风/空调系统能耗指标、照明系统能耗指标、动力系统能耗指标、可再生能源系统能耗指标等。系统性能指标是指各用能系统可设计和计算的性能指标，如空调采暖系统累计冷负荷/热负荷指标、空调/采暖系统综合能效比等。设备性能指标是对系统性能指标的细化，即各设备的具体性能参数，如冷机综合能效比、冷冻/冷却输送系数、空气输送系数等。

建筑建造的不同阶段对应着不同的能耗指标层次。在项目立项阶段，缺乏具体的设计方案，需要设定一个总能源消耗指标，即建筑用能总指标。在方案投标与设计阶段，通过设计和模拟计算系统能源消耗指标和系统性能指标。此阶段已有具体的设计方案但没有具体设备的性能参数，可按照满足产品标准的设备来考虑。在竣工验收阶段，测试设备的实际运行参数获得第三个层次的设备性能指标。在运行阶段，通过实时监测设备的运行情况获得运行阶段的设备实际运行指标，从而上推验证和校核第一、第二层次的指标。

如此层层分解的能耗指标体系结构，使得能源消耗总控制目标与每个阶段具体面对的对象可以相互对话，且不同层次指标的总控制目标是一致的。同时，不同层次指标彼此相关，上一层是给出相关任务的目标，下一层则是将这一目标分解，给出要实现上一层目标对应的各分系统的具体任务指标。由此，根据设计、施工和运行管理的不同阶段特点，可以分别在不同层次上制定指标、评测管理，根据不同的指标进行优化和调适。不同层次间指标是相互吻合的，又可以保证项目不同阶段节能管理目标的一致性。

2 基于指标体系的全过程管理、优化和调适方法

基于贯穿建筑全过程的能耗指标体系，针对各阶段建筑节能工作重点，提出相应管理手段。针对不同的系统进行优化和调适，实行建筑节能全过程管理。

2.1 项目立项阶段

在建筑立项时，需要设立建筑的总体节能目标。此时，应由建设单位向政府管理部门提交建筑未来用能承诺值，该值将作为建筑的节能总指标。此时，建筑的具体设计还未明确，不必审查项目具体用了哪些节能技术，政府管理部门只需审查其承诺数值是否满足规定的节能要求即可，通过节能审查后才能批准项目立项。未来建筑投入使用后，政府管理部门也将根据建筑的用能承诺值对建筑实际运行效果进行评估，并根据相关政策进行奖励或惩罚。通过该项规定，也为政府部门管控新建建筑能耗提供了有力的抓手。

2.2 方案设计与方案招投标阶段

建筑给出运行能耗目标值后，作为主要的评标内容之一，各参与投标的设计单位需根据该承诺值进行围护结构、机电系统等方案设计，并论证方案实现能耗目标值的可行性。具体论证内容包括建筑设计方案、围护结构形式及参数、中央空调系统形式及控制策略、照明方式和灯具类型、能耗计算方法等。基于能耗目标值的方案招投标设置，将责任和压力传达至设计单位。这样可在设计初期对建筑节能进行严格把关，保证建筑节能目标实现。

2.3 施工图设计阶段

施工图审查包括两个方面。一方面是审查施工图纸的静态细节，查找设计缺陷或疏漏；另一方面通过建筑动态模拟技术，对建筑逐时冷热负荷和机电系统运行能耗进行评估，并将评估值与建筑能耗目标值进行比对。对不满足要求的指标进行深入分析，查找原因、指出施工图中潜在的问题并予以改进，使施工图审查成为严把建筑节能设计质量关的重要手段，确保建筑节能切实落到实处。

2.4 施工阶段

施工质量好坏是建筑节能目标能否实现的关键之一。在施工阶段，全过程管理团队需驻场对节能相关的施工工作进行把关和监管。工作内容包括机电系统主要设备性能进场查验、围护结构主要材料的进场查验、机电及结构节能相关施工质量监管、对施工图纸变更进行及时节能核验等。把控施工阶段的节能部分的施工质量，是保障交付运行时建筑整体的性能状态的关键。

2.5 工程竣工验收阶段

在工程完工后，需要组织具有相关资质的单位和专门技术人员对工程进行现场的调研、检查和必要的测试。一方面，对建筑的围护结构、空调系统、电气系统、自控系统等进行调查核验，确认实际建筑的建筑材料、门窗尺寸、系统形式和设备的型号、数量、额定参数等。另一方面，对主要设备，如冷机、水泵、空调末端设备进行检测，评价其用能效率并根据检测结果分析各项能耗指标是否满足立项阶段设定的能耗指标要求。对不合格的指标，应该调查和分析原因，查找问题源头并限期整改。

2.6 运行管理阶段

建筑进入运行阶段后，由于末端实际负荷需求与设计时的预期状态存在差异，或由于末端使用功能可能发生变化、机电系统设备运行策略不合理、运行人员未能理解掌握系统的设计思路等问题，因此常导致在实际运行过程中，建筑的运行状态难以达到预期效果，出现末端舒适度差、系统能耗偏高等问题。为此，需要全过程管理团队在运行管理阶段利用机电调适的技术，对建筑机电系统进行全方位调适并对运行人员进行培训，实现系统与末端实际需求的匹配，并达到预期的能效水平，最终实现建筑能耗目标值。

3 基于指标体系的节能全过程管理和调适应用案例

3.1 项目背景

项目为上海市商业化运作的近零碳排放建筑，即虹桥迎宾馆 9 号楼，年碳排放量预定目标为 CO2不超过 25 kg/（m2·a）。地上建筑面积为 2 866.2 m2，建筑高度为 12.0 m，建筑层高为 3.9 m。改建项目自 2015 年 12 月启动，已于 2017 年 8 月竣工并投入运行。该项目已获得 2019 年度G 20 二十国集团“双十佳”、最佳节能技术及最佳节能实践、2019 年度上海市优秀工程咨询成果一等奖、2018 年度中国发改委“双十佳”—最佳节能技术及最佳节能实践、2018 年度上海市既有建筑绿色更新改造铂金奖。

3.2 全过程管理方法应用综述

虹桥迎宾馆 9 号楼在建设立项时订立了建筑的碳排放指标。为了确保最终实现该目标，项目创新性地采用了全过程指标体系管理方法，管理方法框架如图 2 所示。

基于项目立项总碳排放指标，将能耗指标按系统形式进行拆分，并根据项目阶段的推进（立项、设计、施工、竣工验收、运行）进行不断更新，对各阶段的工作进行监督、指导及优化。

3.2.1 立项阶段

在立项阶段，业主承诺近零碳排放的指标要求，实现碳排放量的 CO2额≤ 25 kg/（m2·a）。设计单位根据节能目标对总能耗指标进行拆分，主要分为空调系统能耗、照明系统能耗和光伏发电系统，确定初步的系统能耗指标。

3.2.2 设计阶段

在设计阶段，根据能耗指标制定相应的技术指标。与空调系统能耗指标相关的技术指标主要包括围护结构中窗/墙性能参数、VRV 空调机组能效（IPLV≥4.5）、新风热回收机组效率（制冷 ＞ 60%，热效率 ＞ 65%）、自然通风利用率、窗磁系统、BA 集控系统等。与照明系统能耗指标相关的技术指标主要包括照明灯具功率密度、光导管系统、BA控制技术、自然采光利用率等。与光伏发电系统对应的技术指标为光伏发电量及发电效率（≥17.43%）。

图 2 虹桥迎宾馆 9 号楼指标体系

利用已经确定的技术指标，对建筑进行能耗模拟软件仿真计算，得到建筑负荷、建筑能耗、空调能耗、照明能耗等关键能耗指标。校核相关指标是否满足节能目标。

3.2.3 施工阶段

在施工阶段，按照设计要求进行材料、设备的采购，对材料及设备相关参数进行审核，相关参数需满足设计要求。与空调系统能耗相关的材料和设备参数包括外窗传热系数、外墙保温层导热系数、VRV 机组样本能效（IPLV=7.5～9.6）、新风热回收机组样本效率（制冷/热效率＞60%/65%）、BA 系统控制逻辑编写等。与照明系统能耗相关材料和设备参数包括灯具样本功率密度、光导管设备、BA 系统控制策略编写、照明回路配合自控设计等。与光伏发电系统相关的参数包括系统方案设计。

3.2.4 竣工验收阶段

在竣工验收阶段，审核建筑材料检验报告、对系统进行实际测试。利用实际测试数据对空调能耗、照明能耗和光伏发电系统进行能耗指标校核。与空调系统能耗相关的验收包括审核围护结构材料检测报告、实测 VRV 机组 COP（3.54）、实测新风热回收机组平均制冷效率（69%）、BA 系统实现联动和集控。与照明系统能耗相关的验收包括实测照明灯具功率密度和照度、实测光导管设备照度、BA系统实现联动。光伏发电系统的验收为实测光伏发电效率（16.63%），与额定效率误差为 4.6%。竣工验收阶段的现场测试结果需与额定效率基本符合，误差在 10% 之内，否则不能通过竣工验收。

3.2.5 运行阶段

在运行阶段，进行能耗监测和运行管理。将能耗监测数据与承诺的能耗指标进行比较，实时纠偏运行问题，建立科学合理的运行管理体系，最终实现虹桥迎宾馆年实际碳排放量 CO2为 24.89 kg/（m2·a）的目标。

虹桥迎宾馆 9 号楼建设各阶段遇到的部分典型问题和解决方案如表 1 所示。通过对标能耗指标体系，发现设计问题，及时纠偏和修正，保证近零建筑节能工作落实到建筑建设和运行的各个阶段。

表 1 9 号楼全过程管理工作中各阶段遇到的问题及解决方案

4 结 语

从建造至投入运营，建筑建造过程周期长、主要负责单位的参与阶段相对独立、专业水平参差不齐，导致建筑建造过程被割裂拆分成相互独立的几个阶段，信息传递存在明显缺失、建筑节能工作的品质难以保证，严重影响建筑节能目标的最终落地效果。此外，国内目前主流的节能设计及评价方法强调“节能技术”而非“实际运行能耗管控”，容易导致建筑节能技术的堆砌，使得节能沦为纸面工作，实际运行效果难以保证。

项目实践证明，坚持“以实际运行能耗评价建筑节能效果”，利用能耗指标管理体系，并贯穿到建筑立项、设计、施工、运营等全过程中。通过对细化指标进行反复对标校验，发现问题并进行优化整改，不断朝着节能目标把控及修正建筑的建造方向，可以有效提升建筑的“执行力”，为建筑实现节能目标提供有效保障。