超高層建筑能源管理淺析

王 娟

（上海中心大廈世邦魏理仕物業(yè)管理有限公司，上海 200120）

0 引言

我國建筑能耗占社會能耗35%左右，隨著大型建筑逐年增加，其能耗也在不斷增大，能源與發(fā)展的矛盾日益突出。縱觀國家的節(jié)能政策，從“十一五”到“十二五”再到“十三五”，企業(yè)節(jié)能減排已經不僅是政策法規(guī)的強制要求，更是企業(yè)在降低運營成本的競爭環(huán)境下生存和發(fā)展的必然選擇。

1 超高層建筑能源管理的特點

（1）具有樓層高、建筑面積大、容納人數多、建筑功能多的特點。為實現多用途建筑功能，建筑內部負荷情況復雜多樣。

（2）能耗類型多樣，可分類采集。能耗大致分為六類：電、水、天然氣、柴油、空調冷、熱水。

（3）能耗基礎數據信息量大、信息集成化程度高，需要具備實時監(jiān)控功能和多種數據分析功能后臺系統。通過對數據多維屬性定義和分析，反映能源管理各子系統耗能情況。

（4）能源浪費途徑多、浪費量大，需要進行分類分項數據采集及分析，可以有效反映設備的運行狀態(tài)，減少電能消耗成本。

2 超高層建筑能源管理方針和目標

2.1 建立能源管理方針

立足現有的基礎設施，結合大數據分析技術、人工智能（AI）技術、BIM 技術、物聯網技術、信息化管理技術，充分發(fā)揮現有設施設備的產能，提高能源利用率。

2.2 制定能源管理目標

（1）成立能源管理小組，集思廣益，鼓勵所有員工參與節(jié)能。

（2）完善能源管理制度，規(guī)范企業(yè)日常用能習慣，實現企業(yè)能源管理工作的專業(yè)化、程序化、標準化，建立節(jié)能工作長效機制。

（3）通過設備檢測、能耗監(jiān)測、能效測試等技術手段對企業(yè)用能狀況進行定量分析，尋找問題漏洞，分析節(jié)能潛力，有針對性地采取管理、技術措施達到節(jié)能目的。

（4）通過培訓提高員工節(jié)能意識，建立節(jié)能成就獎勵機制，鼓勵全員參與。

（5）通過向租戶展示能效如何降低租賃總成本，鼓勵租戶積極參與節(jié)能。定期與租戶分享工作場所簡單、無成本的節(jié)能措施，提高租戶節(jié)能成效。

（6）利用信息化技術、大數據分析技術、人工智能（AI）技術、BIM 技術、物聯網技術等重點開展超高層建筑節(jié)能優(yōu)化關鍵技術研究，為超高層建筑在節(jié)能優(yōu)化方面提供數據與策略支撐。

3 超高層建筑能源管理內容

3.1 建立能源管理機構與職責

（1）成立能源監(jiān)督管理部門，由專人負責。

（2）制定能源管理財務目標，權責分明，將能源因素納入崗位描述和報告機制。

（3）編制能源管理中長期規(guī)劃，通過標桿管理和能源性能定期更新，保障節(jié)能可持續(xù)性。

（4）制定節(jié)能培訓機制，通過職業(yè)發(fā)展與培訓擴展企業(yè)專業(yè)技能。

（5）賦予能源管理團隊一定權力，允許節(jié)能團隊協調公司不同職能部門間的合作，保障能源目標和業(yè)務目標相統一。

（6）積極利用外部資源，及時了解外部能源使用現狀、改善能源性能的方法。

3.2 健全能源管理制度

（1）能耗計量管理制度：①按時檢定和校準計量器具，保證計量準確性；②規(guī)范采集、處理、匯總計量數據，充分利用能源計量數據的作用；③建立能源計量組織結構及管理制度，明確工作職責，加強對計量器具及量值傳遞管理，計量數據管理；④合理利用自動化集成系統，保證監(jiān)視、控制、數據采集通信正常；⑤配置專人處理能耗數據從自動化系統傳輸至能耗統計系統中時異地儲存數據情況，制定突發(fā)事件應急措施，如網絡中斷、儀表損壞造成累計數據波動；⑥根據能耗計量生成內部能耗報表，根據供能單位繳費單生成財務報表，通過數據分析尋找最佳節(jié)能點位。

（2）能耗分析管理制度：①利用能耗計量數據對耗能設備和能源消費結構進行分析；②通過對耗能設備進行定期、專題、綜合分析，全面系統的分析、評價能源資源利用效率和用能管理水平；③科學利用分類、對比、結構、動態(tài)、因素分析等方式，對能耗統計數據進行全方位剖析，實時掌握能耗指標變化情況；④融合能源應用數據、運行數據、人流數據、室內外環(huán)境數據等節(jié)能相關監(jiān)測信息，結合大數據分析及人工智能算法，對耗能系統進行數據收集、統計、分析和反饋，實時了解建筑物動態(tài)，并建立能耗分析模型，通過能耗診斷，達到降低能耗的要求。

（3）能耗定額管理制度：①通過技術計算、實際測定的方法來制定能耗定額；②通過實際測算、科學分析、精確核算，制定快、準、全、好的能耗定額標準；③通過能耗定額管理，準確掌握能源需求及消耗情況，便于準確、科學計算能源年度、月度預算及用能設備運行情況；④通過能耗定額管理，監(jiān)督內部開展有力的節(jié)能措施，提高用能技術水平和能源管理水平，為內部經濟核算、節(jié)能獎懲提供依據。

（4）能耗監(jiān)測管理制度：①完善能耗監(jiān)測管理層級結構，通過不同級別人員需求，提供不同功能，做到能源逐級管理；②完善能耗監(jiān)測管理平臺功能，從決策到管理到執(zhí)行層面分工明確，有效監(jiān)測節(jié)能目標；③完善在線能源監(jiān)控系統，增設專家咨詢服務系統和能源安全預警系統便于及時處理能耗異常問題；④通過對耗能設備全面監(jiān)測，明確耗能終端分布情況，利用自動化數據采集方式整合數據并分析，實現對能源系統的效率、故障運行的診斷進行實時監(jiān)控，提高能源管理系統的可靠性。

（5）能源激勵考核管理制度：①明確內部節(jié)能目標，包括節(jié)能考核內容、辦法、對象；②將能源績效考核定位企業(yè)發(fā)展的一項核心技能，鼓勵能源管理團隊參加教育培訓，取得能源管理相關職業(yè)認證；③完善外包商激勵政策，將外包服務相關的能源目標和激勵措施納入合同條款中；④建立與租戶的定期能源管理會議，分享節(jié)能成效，鼓勵租戶積極參與節(jié)能。

3.3 制定能源管理清單

（1）根據能源消耗種類制定設備運行概況表單、管理狀態(tài)表單、淘汰更新情況表單、能源監(jiān)測情況表單、能耗計量表單、能源分析表單。通過對表單記錄情況分析，及時調整設備運行狀態(tài)達到節(jié)能目的。

（2）根據用電環(huán)節(jié)不同，詳細分解出商業(yè)、酒店、辦公、后勤、公共用電，再根據用電設備詳細分解出照明、空調、消防、電梯、給排水、弱電設備用電以及設備損耗等。

（3）根據水能消耗設備種類進行分類計量，可以分解成生活、中水、雨水、消防、空調用水等；根據水能消耗功能區(qū)域可以分解成餐飲、商業(yè)、辦公、酒店、觀光、澆灌、車庫用水等。

（4）空調供熱、供冷可按照三級計量方式進行分類：一級為冷熱源入口、冷熱源出口、分區(qū)計量；二級按供熱、供冷需求功能不一樣分重要機房、辦公區(qū)域、酒店區(qū)域、商業(yè)區(qū)域、觀光區(qū)域計量；三級可以根據時段細分商業(yè)用戶耗能情況。

（5）對于設施設備比較復雜的超高層建筑，需要考慮燃氣鍋爐、燃氣發(fā)電機能耗情況或柴油鍋爐、柴油發(fā)電機能耗情況。

（6）通過上述分類分項計量，結合能源管理清單進行綜合對比分析，適時了解設備的異常變化。

3.4 制定可行性節(jié)能規(guī)劃

3.4.1 發(fā)現和解決能耗現有問題

（1）制定夜間巡視制度。工程管理人員通過看、聽、觸摸、聞等感官功能在樓宇非營業(yè)期內發(fā)現運行和設備問題。例如：通過看可發(fā)現整個樓宇是否存在不必要的照明在開啟，及時糾正成效顯著。

（2）制定重點能耗設備分類分項管理制度。通過將耗能設備分為三大類：專業(yè)性很強，需專業(yè)外包，內部工程師無法解決；專業(yè)性較強，需供應商或維保商配合，內部工程師無法獨立解決；專業(yè)性較弱，物業(yè)可自行解決。例如空調冷凍機組需要專業(yè)維保單位來承擔主機設備的維護保養(yǎng)、控制系統硬件問題的處理。

（3）制定預防性維護計劃，堅持做到持續(xù)性基本維護，定期性追蹤報告。通過日常運行和維護管理保障整體能源性能基礎。

（4）統計設備維修故障率，強化設備運行管理和維護。通過對能耗設備生命周期的統計分析，將設備故障可分成早期、偶發(fā)期、損耗故障期，針對不同故障期采取最佳處理方式，及時止損。

3.4.2 有針對性的耗能設備再調試

（1）制定周期性能耗設施調試計劃，一般為每2～3 年一個周期，實現運營過程中的改進，提高建筑物能源性能。

（2）調整設備運行計劃，優(yōu)化非運營時間內設備啟動和關機使用情況。

（3）有計劃的校準和調整樓宇自動控制系統，例如校準傳感器。

（4）制定季節(jié)性運行計劃，例如空調系統季節(jié)交替時變化。

（5）整理冗余設備總體情況及時關閉不必要的待機設備，通過降低待機負載降低能耗。

3.4.3 節(jié)能運行管理改進措施

（1）制定可量化節(jié)能量目標并以此為核心導向，但不能脫離品質管控的目標及經濟支出指標。例如控制室內外溫差在7～9 ℃，滿足舒適需求的情況下實現節(jié)能目標。

（2）制定能源管理評估目標，通過分析各維度性能現狀，確定各維度性能的目標。例如定期清潔空調系統冷疑器、過濾器、新風口，提高冷熱傳遞效率。

（3）制定能源管理監(jiān)管計劃，通過開支、成本監(jiān)管評估能源監(jiān)管計劃的可靠性、可用性，提高能源監(jiān)管品質及效率。例如定期對冷卻塔效率、冷卻塔漂水率、風機耗電比進行專項檢測，評估冷卻塔能效指標等。

（4）完善能源數據化系統管理，通過能源數據日常化管理、指標化管理、信息化管理實現節(jié)能目標。例如通過定期對冷凍機組制冷量運行效率進行測試，實時調整運行方案。

（5）完善能源績效管理，通過對既定能源目標的量化考核來評估績效、測量結果。例如通過對外包員工的激勵政策，逐步實現全員參與節(jié)能，提供節(jié)能效率。

3.4.4 節(jié)能技術改進措施

（1）通過技術服務、工程管理、管理服務等專業(yè)手段，提升設備能效、減少浪費。例如鍋爐能效測試可以聘請專業(yè)技術服務單位。

（2）通過實地檢測制定建筑樓宇再調試方案。從基礎建筑、租戶裝修整改、火災和安全需求、通風和排氣位置、地下室氣壓等全方位檢查設施運行狀況，從監(jiān)控數據、功能測試、文檔記錄等全面了解設施運行偏差。將需要調整的設施按無成本、低成本、資本密集型設施改善措施進行分項分類，確保系統性能長期持續(xù)性改善。

3.4.5 節(jié)能后評估

（1）制定能源評估計劃。優(yōu)先評估可靠性、可用性及改造后品質，再評估效率成本。

（2）通過對能源使用效率分析，評估采取節(jié)能措施后能效指標情況。

（3）通過對能源使用成本分析，評估采取節(jié)能措施后能源供應、轉換、輸配的成本指標變化情況。

（4）通過租戶滿意度調查及公司品質部檢查，評估采取節(jié)能措施后大樓照明環(huán)境品質、冷熱空調供應品質、新風供應品質、空氣環(huán)境品質指標。

3.4.6 節(jié)能可持續(xù)性發(fā)展方法

（1）制定能源管理短期、中期、長期目標。實現高價值、高效率、低成本的系統性、長期持續(xù)性的能源改善目標。

（2）通過行政、思想手段規(guī)范設施設備運行、維保、采購過程。

（3）通過法律手段規(guī)范租賃協議、各供應商職責。

（4）通過經濟手段實現成本控制；通過收益分享、績效激勵等措施，實現全員參與節(jié)能。

（5）通過軟件技術手段，及時更新后臺監(jiān)控平臺、集成系統平臺。

（6）通過硬件技術手段，及時調整或更換耗能量大的設備。

3.5 制定節(jié)能資本化目標

（1）利用能源監(jiān)控系統及時向租戶展示能源消耗情況，實現利益相關團隊能源信息共享，使能耗與成本更加透明化。例如通過制定標桿管理，公開能源使用數據，讓租戶更好地理解在成功降低能耗和自身能源成本方面發(fā)揮著關鍵作用。

（2）通過培訓將環(huán)保理念慣徹到租戶中，積極鼓勵租戶在辦公室中尋找節(jié)能機會。例如通過對辦公設備盤點，及時升級某些老舊設備，定期更新采購和購買計劃。

（3）制定租賃區(qū)域綠色裝修施工操作規(guī)范，在租戶裝修時依照該標準引入節(jié)能設備，實現租賃區(qū)域可持續(xù)翻修。例如增加自然光照時采用節(jié)能照明設備，打造明亮舒適空間。

（4）根據設備生命周期提前規(guī)劃深度節(jié)能改造計劃，選擇最佳節(jié)能改造時機，達到減少對租賃區(qū)域的干擾，成本最低的效果。例如租賃區(qū)域在租賃期間空調系統老化需要更換，可以采取所有權轉讓或融資的辦法去實現深度改造計劃。

（5）與租戶簽訂綠色租賃節(jié)能協議，實現雙方共同受益。例如在租賃條款內規(guī)定將部分節(jié)能改善成本轉給租戶。

4 超高層建筑能源管理現狀及改進措施

4.1 超高層建筑能源管理現狀

（1）建筑能源管理執(zhí)行力度不夠。多數建筑節(jié)能措施是承接原設計時的程序進行控制運行的，即正常運行后運行單位并未按照實際情況進行有效調整運行程序。例如大樓新風未能合理使用，部分場所需要預冷或預熱時，可以先關閉新風，縮短預冷或預熱的時間，減少冷熱源運行的時間。

（2）建筑能耗監(jiān)測系統不完善。許多大樓在設計階段就已經被評為了綠色建筑，但運行階段是否具有節(jié)能效果，需要完善大樓原有計量、監(jiān)測、監(jiān)控系統，通過數據采集、分析后才能得出正確判斷。但是目前運行中大樓普遍存在計量、監(jiān)測、監(jiān)控系統缺陷，導致數據遺漏、遺失，無法按照實際情況完善現有節(jié)能方案。例如，需編制精細的能源分類分項計量方案，通過橫向與縱向數據組合形成一級、二級、三級分項統計，根據數據變化情況，實時查找能源變化原因，實現及時能源方案調整。

（3）管理人員介入時間晚、專業(yè)技能有待提升。多數大樓運行管理人員介入時間比較晚，對大樓能源管理系統不熟悉且個人專業(yè)技能有限，造成節(jié)能管控力度不夠，無法及時對能源管理系統記錄的數據進行全面分析，優(yōu)化節(jié)能措施。例如，冰蓄冷系統制冰、融冰時間調整需與用電峰、平時段錯開，同時需考慮冷凍機經濟運行時間。

（4）節(jié)能意識薄弱，特別是租戶參與節(jié)能的意向和意識比較薄弱。大多數樓宇因考慮成本問題，不會組織節(jié)能專項小組，由各部門抽調人員兼職，能源管理也就形同虛設。

4.2 超高層建筑能源管理改進措施

（1）通過在分析超高層建筑構成要素的基礎上，以節(jié)能管理為重點研究對象，梳理節(jié)能優(yōu)化關鍵要素，探索現有先進技術體系架構和指標體系在超高層建筑節(jié)能管理中的應用。

（2）融合能源應用數據、運行數據、人流數據、室內外環(huán)境數據等節(jié)能相關監(jiān)測信息，結合大數據分析及人工智能算法，對超高層建筑各系統進行數據收集、統計、分析和反饋，實時了解建筑物能耗動態(tài)，并建立能耗分析模型，對超高層建筑及其系統進行能耗診斷，達到降低能耗的要求。

（3）基于超高層建筑節(jié)能管理關鍵要素，建立基于大數據和AI 技術的超高層建筑節(jié)能信息化管理應用，實現對節(jié)能優(yōu)化的信息化、精細化管控，為管理人員實時提供節(jié)能數據、節(jié)能策略支持。

（4）成立能源管理部門，鼓勵所有租戶參與節(jié)能。制定整個樓宇深度節(jié)能改進計劃，通過對樓宇進行短期、中期、長期節(jié)能措施分析，實現長期節(jié)能效果。

5 結束語

企業(yè)信息化未來在資源集聚、政策法規(guī)方面對信息化的支持力度會持續(xù)加大，產業(yè)間的信息融合也是必然的發(fā)展趨勢。通過利用大數據和AI 技術的超高層建筑節(jié)能信息化管理，可以為超高層建筑節(jié)能管理提供數據匯集、管理、分析、智能判斷等先進管理手段，為管理人員提供數據及策略方面的支撐，協助提升超高層建筑能效。