建筑能耗監測與管理技術研究

寧曉峰

四川西南工程項目管理咨詢有限責任公司華東分公司 江蘇 蘇州 215011

隨著改革開放的到來，建設工程的施工技術不斷提高，但由于資源利用率低，導致了大量的社會能源被浪費。在節能發展理念的推動下，人們逐漸意識到節能減排對于今后的發展有多么的重要。由于受到以往粗放式經濟發展理念和模式的影響，建筑工程行業發展將重點投放在質量和數量方面，并未對能耗消耗問題給予足夠的重視，造成生態環境出現嚴重的失衡現象。因此,在目前建筑工程行業發展過程中，要深入貫徹國家提出的可持續經濟發展理念，優化建筑施工技術及加大建筑能耗控制力度。

1 建筑施工期間能耗情況分析

建筑節能促進建筑與生態環境的和諧發展。在建筑施工所用材料的選擇上,我們力求選用環保節能材料,在施工過程中營造可持續發展的生態環境,并采用先進的科學技術不斷改進和發展,減少能源和自然資源的消耗資源,為人們帶來更多的利益。施工過程中使用的各種設備是施工能耗的重要組成部分，也是施工過程能耗控制的重點和難點。隨著科學技術的不斷發展，各種類型的新設備產生并廣泛應用于建筑作業中，大大提高了建筑施工的效率，但也產生了更多的能源消耗，在施工過程中對周圍環境造成污染。

傳統的粗放式經濟增長思維模式在中國根深蒂固。目前，中國大多數建筑項目在施工過程中過于注重施工過程的質量和進度控制，從而忽視了施工過程中施工材料的使用和節約以及設備的及時管理，以提高施工的整體經濟效益。

在整個建筑施工過程中，設備管理不到位，施工設備的維護和維修沒有及時、定期進行，建筑施工中使用老化的設備和性能低下的設備，都在一定程度上增加了建筑施工的能耗。

在建筑投入使用的過程中，會增加電能的消耗。一般在施工期間，采用各種照明裝置來改善建筑的室內照明，增加了能耗[1]。

建筑節能可以促進建筑與生態環境的和諧發展。在建筑材料的選擇上，盡量選擇環保節能的材料。建設過程中生態環境的可持續發展，利用先進的科學技術不斷改善和發展，減少能源和自然資源的消耗，給人們帶來更多的利益。節能趨勢下建筑施工技術的改進和發展，將影響到人們生活和生產的方方面面，也將關系到人類社會未來的發展趨勢。在節能減排的趨勢下，人們注重環境保護和能源再生，追求建筑的高品質和舒適性。這種進步理念不僅是人們對物質的追求，也是人們對精神的追求。現代人越來越重視綠色生態和可持續發展的節能理念，建筑技術必須遵循綠色節能的原則。資源的浪費和環境的破壞，不僅符合節能減排的大趨勢，也是建筑行業進步的內在要求。建筑業涉及的領域非常廣泛。如果施工技術滿足環保節能的要求，不僅會帶動相關產業快速實現環保節能目標，還會創造可持續的環境經濟。這也將促進發展。整個人類社會的節能進程使經濟和諧發展成為可能。綜上所述，在節能環保的趨勢下，能耗識別及監測技術的改進和發展顯得尤為重要，與之對應的管理行為也需要同步發展。

2 建筑節能減排技術優化的重要意義

當前，對于施工中的建設工程領域來說，在采用技術運行時的基本原則是：利用較少的能耗，以維護生態環境的價值，從而實現其最大經濟效益。總之，將建筑工程進行最好地優化，能夠使工程建設的能耗降低到最小，同時也是現代建筑技術在節約能源方面的最佳體現。

2.1 滿足時代需求，與高科技的發展相適應

在建筑行業，科技革命能否取得成果，取決于新技術的發展是否成功，同時取決于新技術的多層次、多元化、全方位的滲透，這樣才能更好地利用新的技術，在這個過程中充滿了生機，從而將新技術適用于更廣的范圍。因此，對于建筑在節能技術方面的發展注定要以研究高新技術應用為主，根據其主要的優點去探索新的高新技術，同時能夠更深層次地去探尋高新技術。在利用建筑材料和施工技術的過程中，提升能耗監測水平是重要一環，建筑節能過程技術并不只是對低碳技術的研究，更要的是要根據實際情況選擇最優的技術組合去完成項目，使新技術切實得到應用，比如：減少能源的排放、減少能源的使用方法有很多，怎樣能得到最優方法選擇并在實施過程中達到最佳效果，確實是當今時代迫切需要解決的問題，同時監測技術地運用向多元化的方向發展，也能夠給建筑以外的其他行業帶來新的管理思路[2]。

2.2 順應綠色建筑發展趨勢，適應其變化的需要

隨著綠色建筑發展的需要，建筑工業的節能減排技術也逐漸走上了高質量、高性能的道路。按照這種發展模式，能耗監測技術作為節能技術的重要一環，在新能源應用和新工藝應用層面都必須要不斷創新以適應當前綠色建筑蓬勃發展的大趨勢，在考慮到能源、材料、工藝等對環境的影響等問題時，必須深入思考如何將建筑與周圍的環境相結合，使建筑與周圍的環境保持和諧，盡量降低對生態環境的不利影響，而這正是能耗監測技術應用的目標和方向。

3 建筑能耗監測目前存在的問題

3.1 建筑能耗監測設備不合理，監測效果誤差大

建筑節能材料的應用，提高了人們居住建筑的舒適度，但也存在許多風險和安全隱患。由于高層建筑結構復雜、樓層多、高度高、人口密度大，可用空間小，共用面積大。由于建筑節能材料的選擇缺乏嚴格的篩選和評價，建筑的設計不僅沒有體現節能效率，也沒有合理利用空間。由于節能材料價格昂貴，更多的建筑商只注重眼前的利益，而忽視了建筑的長期效果。他們沒有嚴格控制建筑材料的選擇，更不用說選擇市場上的節能建筑材料。此外，建筑商在建筑能耗設備上缺乏硬件投入，監測設備沒有根據市場需求定期更新，缺乏資金支持，監測設備和監測結果存在較大誤差，不能滿足建筑能耗監測需求，給工作人員帶來了一定的困難。

3.2 對建筑能耗監測的重要性認識不足

除了用作供人居住的住宅樓外，高層建筑中另一個廣泛應用的是里面有許多辦公隔間。除了各種辦公用品外，格子間辦公室的工作人口密度也比較大。節能技術的應用可以有效避免建筑結構設計中的復雜設置，簡化和明確建筑格局，不僅提高了建筑的合理利用率，還提供了舒適的體驗。然而，許多建筑能耗監測工作還不到位，無論是建筑商還是工程師都沒有對這方面給予足夠的重視。他們認為，只要安裝節能設備，使用節能材料，應用節能設計，一切都會好起來的。對于后期的監測和維護，沒有思想意識，而對于后期的維護和投資，更沒有重視，并且缺乏思想意識，這對后期工作的開展產生了很多不利影響，對能耗監測的順利進行造成了一定的障礙。

3.3 建筑能耗監測應用缺乏科學技術指導

建筑能耗監控硬件設備和設施的應用大多是傳統落后的監控設備，由于投資少、技術支持少，建筑能耗監測硬件設備的監測效果和技術沒有充分融入科技內容。監測效果存在一定的滯后性和監測誤差。先進科學技術的指導對監測技術的改進必然具有重大的指導意義。只有依靠先進的科技監測設備，才能不斷更新和發展。科技含量的有效整合，將有效彌補建筑能耗監測中存在的明顯漏洞和缺陷，對后期發現建筑節能質量問題、彌補漏洞、提高建筑能效具有重要影響。

4 建筑能耗監測系統設計及應用分析

能耗監測系統主要由數據中心服務器、采集設備、計量設備組成，為大型公共建筑、辦公建筑的實時數據采集、運行狀態監測、數據統計分析提供了基礎平臺。系統主要采用分層分布式計算機網絡結構，一般分為三層:平臺管理層、網絡傳輸層、現場設備層。

圖1 建筑能耗監測系統示意圖

4.1 平臺管理層

平臺管理層針對能耗監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，是系統的最上層。它主要由系統管理軟件和硬件組成。

系統管理軟件具有良好的人機交互界面，對采集到的能耗數據進行監控、存儲、統計和分析，為節能改造規劃、節能潛力挖掘等工作提供科學的支撐服務。系統管理軟件對建筑總能耗、單位面積能耗、人均能耗、同類建筑、分類建筑、能源結構、分類逐項能耗進行科學分析比較，并制定相應的能源指標。開展實時跟蹤審計，旨在實現“節能清晰化、數據可視化、管理數字化、分析圖表化、能耗指數化、消費合理化”的能源監管要求，達到節能降耗、提高能源利用效率的目的[3]。

能耗監控系統的硬件主要由服務器、打印設備、電子顯示屏等組成。

服務器：用于接收、處理和存儲數據。為整個系統的內部和外部數據管理、維護和分析提供數據接口。

打印設備：用于打印圖像、報告等。

電子展示屏：用于顯示整個系統運行狀況。

4.2 網絡傳輸層

網絡傳輸層主要由通信管理、以太網設備和總線網絡組成。這一層是數據傳輸和交換的橋梁，負責接收來自下一層的數據并將其傳輸到下一層。

通信管理：是系統數據處理和智能通信管理中心。

以太網設備：主要是以太網交換機。

傳輸介質：系統主要采用無線網絡、雙絞線、光纖等。

4.3 現場設備層

現場設備層的主要功能是數據采集，主要由數據采集器、電表、水表、煤氣表等組成。數據采集器通過通道采集、處理、存儲所轄各類儀表的信息，并將采集到的能耗數據通過遠程通道上傳到數據中心。現場設備層負責最基本的數據采集任務，采集到的能耗數據必須完整、準確、穩定、實時傳輸到數據中心。

4.4 能耗數據的實時監測

對采集的數據分類分項進行實時監測，并形成72 小時能耗狀況圖、工作與非工作時間用電量，實時查看數據傳輸是否正常，耗能是否存在異常等

4.5 能耗數據分析

（1）對整個平臺及各建筑年能耗數據進行分類分項統計，生成每年、每月、每日的能耗數據。（2）對整個平臺及各建筑能耗結構進行統計分析，對能耗進行分類分項分析，生成各分類分項能耗所占比分布。（3）對整個平臺及各建筑按建筑類別進行分類對比，分析各類別建筑的能耗特性。（4）對整個平臺及各建筑單位面積能耗、人均能耗、人均電耗、人均水耗等進行統計分析。（5）能耗浪費診斷。

系統可根據數據統計結果，將各能耗數據進行同、環對比分析，對各監測點的能耗情況進行能耗水平判定，判斷是否存在能耗浪費，對能耗改善提出改善措施，并給出能耗分析報告。

5 建筑能耗管理技術的優化策略

5.1 積極引進建筑能耗監測的硬件設備管理

民用建筑設計中建筑節能技術的正常運用，最重要的一點就是建筑能耗監測環節的硬件檢測設備是否符合要求。節能材料越來越豐富，能耗監測的效果就越重要和關鍵。監測設備可以有效的判斷節能材料的合格率，以及是否在規定的范圍內使用，是否符合使用的標準。一旦監測設備發現節能材料存在著問題或者是弊端，應該立馬提出并進行終止節能材料或者是節能設計的再不進行，為后期的建筑整體質量提升做保障。防止后期問題的擴大化，對整體建筑的經濟效益和經濟收入帶來巨大的影響。能耗監測硬件設備的提升可以有效的提高檢測的合格率和準確率,減少誤差的形成，節省人力和物力，對檢測效果起到事半功倍的作用。對于安全、環保的建筑材料的選擇提供了更多選擇的方向和技術的保障。進而從側面提高建筑公司的口碑。

5.2 提高對建筑能耗監測的認識高度

如何將節能技術應用與民用建筑的結構設計相結合可以有效的提升利用空間,提高建筑的利用率，民用建筑結構設計中加入節能技術，有效的避免了人口集聚的擁雜環境,讓工作的人們可以賞心悅目。建筑能耗監測是對節能設計和節能材料的保護，通過能耗監測設備可以更好的早期的發現節能材料和節能技術的隱患問題和弊端，并通過專業的工程師或者是人員進行彌補和調整方案，讓建筑節能環節順利的進行，如果后期在建筑完畢后監測到節能環節出現問題，可以及時的提醒消費者和居住的人類，如何進行避免和防范。能耗監測的重要性，不僅是思想意識上重要性，應該進行提升,更重要的是，在思想意識的指導下，要付諸于行動，切實的用理論知識指導實踐，真正的讓能耗監測系統有所保障并高效實施[4]。

5.3 用先進的科學技術提高建筑能耗監測系統的科學性

建筑能耗監測系統需要依托于先進的科學技術為支撐，只有在先進科學技術的指導下，才能科學有序的進行能耗監測工作的開展。能耗監測系統只有與節能材料，節能技術巧妙的結合，才能保障建筑節能的整體優勢充分發揮，才能保證建筑節能整體環節的完美規劃。隨著經濟的發展,越來越多的領域開始引進高科技含量的設備，先進的科學技術可以彌補傳統技術的缺陷，通過智能化，語音化,信息化的管理手段提高監測效率，減少檢測誤差。尤其是現在特別流行的5g技術，在建筑能耗監測方面，起到了有效的評估，實施和后續的跟蹤監測功能，讓能耗監測系統由復雜變為簡潔。

6 結束語

隨著我國經濟的發展，能源消耗已成為當前經濟發展的主要問題之一。與此同時，我國建筑業的快速發展也伴隨著大量的能源消耗。能源消耗造成的嚴重環境污染，給人們的生產生活帶來了極大的不便，嚴重影響了建筑企業在建筑市場的競爭力。因此,建筑能耗監測與管理技術的應用，可以提高施工規劃設計的科學性,制定合理的施工技術方案，盡量減少施工能耗，提高利用效率，實現國民經濟快速增長的目標。