綠色建筑規(guī)劃階段的承諾是否兌現(xiàn)？

綠色建筑憑借其極低的能源總需求，以及能耗最低的優(yōu)化建筑系統(tǒng)技術(shù)脫穎而出，但綠色建筑的各系統(tǒng)之間需要高度協(xié)調(diào)，運(yùn)行參數(shù)的錯誤設(shè)置會導(dǎo)致建筑低效運(yùn)行，并造成能源消耗增加。

遺憾的是，這一問題經(jīng)常出現(xiàn)，因此在規(guī)劃階段設(shè)定的能源效益往往在建筑運(yùn)行過程中無法實(shí)現(xiàn)。甚至可以說，在實(shí)際的建筑運(yùn)行過程中鮮有開展能源效益的檢查工作。在大多數(shù)時候，無論是業(yè)主還是運(yùn)營商都不了解維持建筑正常運(yùn)行所需“消耗”的能源，無法確認(rèn)室內(nèi)舒適性，也不了解規(guī)劃階段的承諾是否兌現(xiàn)。

但有意思的是，如果是談?wù)撥嚕瑹o論是自己的車還是鄰居的車，人們卻往往對這些數(shù)據(jù)了如指掌。即使是在使用大排量的汽車，人們都很樂于展示自己的車是經(jīng)濟(jì)合算的。

總之，我們可以說，由于測量儀器的缺乏或不完整，建筑運(yùn)行更多的是以建筑用戶的滿意度為導(dǎo)向，而不是降低能耗。這一點(diǎn)從本質(zhì)上而言不能說是錯的，而只能看成是運(yùn)行目標(biāo)的覆蓋范圍不足。因此，建議實(shí)施戰(zhàn)略性的能源管理，將長期目標(biāo)設(shè)定為盡可能以最低的能耗和成本滿足用戶的需要。

遺憾的是，這樣的戰(zhàn)略性能源管理極少得以實(shí)施。通常情況下，人們總是從合理性出發(fā)或通過比較上個月或上年度的能源賬單，來對自己的月度或年度能源費(fèi)用進(jìn)行控制。

造成這一缺陷的原因可追溯到現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)和工具雖然標(biāo)準(zhǔn)化但功能卻不完整的測量儀器。這些測量儀器不太注重能耗的分析和優(yōu)化，而只側(cè)重于每個建筑構(gòu)件的功能，用于定向分析和評估的工具往往不夠人性化，所以往往被棄之不用或很少使用。

某棟建筑或某個系統(tǒng)是否能高效地運(yùn)行，或與上期能源賬單相比而增加的能耗是否可以通過不同應(yīng)用方法、氣候或其他影響因素加以解決，這個問題在大多數(shù)情況下只能在付出艱辛努力之后才能得到解決，或是根本無法解決。例如，在德國，用于建筑的供暖、制冷、通風(fēng)和照明的能耗占總能耗的40%，但令人費(fèi)解的是，在這個領(lǐng)域可供選擇的解決方法和工具卻極少。

除了缺乏工具、測試技術(shù)設(shè)備不足等原因，無法在建筑運(yùn)行階段完全實(shí)現(xiàn)規(guī)劃階段所預(yù)設(shè)的節(jié)能潛力的另一個原因是：規(guī)劃、施工和最終建筑運(yùn)行階段往往間隔數(shù)年的時間，因此規(guī)劃階段的內(nèi)容時常被忘卻腦后，而當(dāng)初的項(xiàng)目成員也已換人。圖1反映了建筑運(yùn)行優(yōu)化的現(xiàn)狀及其與新制定解決方案的比較。

圖1 建筑運(yùn)行現(xiàn)狀優(yōu)化與未來自動化運(yùn)行優(yōu)化方式的對比

雖然大多數(shù)建筑記錄了運(yùn)行參數(shù)，但通常我們無法從這些參數(shù)中了解建筑運(yùn)行水平是否是最優(yōu)的。在大多數(shù)情況下，我們僅限于比較一下實(shí)際能耗與上期能耗的賬單。這意味著并沒有完全利用可用的節(jié)能潛力。

因此，綠色建筑需要一種不同的方法：在規(guī)劃階段創(chuàng)造和使用的模擬模型反映了建筑的熱行為，也是分析建筑實(shí)測能耗的參考。模擬模型類似建筑運(yùn)行，反映了理論上的能源消耗。

通過比較能耗記錄與計算得出的能源消耗（在相同邊界條件下測量：相同氣候和可比使用率水平），我們可以得出關(guān)于建筑運(yùn)行過程中節(jié)能潛力的結(jié)論。

定向和戰(zhàn)略性的建筑運(yùn)行和能源管理需要將系統(tǒng)工程測量儀器擴(kuò)展至某個點(diǎn)，以便盡可能在最短時間間隔內(nèi)完整地登記并記錄能量流、室內(nèi)溫度、系統(tǒng)參數(shù)等。

在這種情況下，我們要引入數(shù)據(jù)記錄儀的概念。如果巧妙地記錄這些數(shù)據(jù)，則可控制額外的成本，且通過高效能源管理系統(tǒng)所節(jié)約的能源成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一套詳細(xì)數(shù)據(jù)記錄儀系統(tǒng)的費(fèi)用。

數(shù)據(jù)記錄儀的方案需要精心設(shè)計，使其能連續(xù)一致地測試和分析能源平衡。必須注意的是，測試精度和容錯度應(yīng)調(diào)整至儀器記錄數(shù)值。例如，在測試熱激活構(gòu)件的溫度時，與供暖裝置供暖，流動溫度與回返溫度的溫差為20度相比，需要較高的記錄精度，源于能源流動與回返之間的約2K溫度差值。此外，測試點(diǎn)選點(diǎn)必須正確。錯誤的位置可能很快導(dǎo)致高達(dá)30%的記錄誤差。除理解能源技術(shù)外，測試人員也需要學(xué)習(xí)測試工程知識。

實(shí)際記錄數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)之間的比較結(jié)果也可以進(jìn)一步微調(diào)，以涵蓋——除能源消耗和能源消耗外——運(yùn)行參數(shù)和系統(tǒng)工程條件數(shù)值，供測試、確認(rèn)和比較。這有助于盡早確認(rèn)運(yùn)行行為的變化——例如，由系統(tǒng)構(gòu)件受到污染引發(fā)的變化。這意味著，效率低下和運(yùn)行故障可通過預(yù)防性措施處理。

然而，海量數(shù)據(jù)的分析僅靠看儀表數(shù)字是無法完成的。因此，實(shí)際記錄數(shù)值和計算數(shù)值之間的比較工作將采用自動化方式完成。為此，需利用帶有建筑優(yōu)化和故障檢測功能的能源監(jiān)控系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2 設(shè)備的故障自動檢測、自動診斷及運(yùn)行優(yōu)化的監(jiān)控系統(tǒng)

信號系統(tǒng)的布置可向操作人員顯示仍在“綠色區(qū)域”中，即優(yōu)化狀態(tài)下運(yùn)行的系統(tǒng)；以黃色標(biāo)識的系統(tǒng)則表示已處于低效運(yùn)行階段，能耗可能會增加，需進(jìn)行具體分析；以紅色標(biāo)識的區(qū)域表示急需改善系統(tǒng)參數(shù)，以避免效率低下、運(yùn)行缺陷和能耗增加。

可用上述工具建立一個戰(zhàn)略性的建筑運(yùn)行管理系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)。通過對運(yùn)行數(shù)據(jù)的定向評估和分析有可能達(dá)到建筑的節(jié)能運(yùn)行。

項(xiàng)目實(shí)例——整體節(jié)能的證明

建筑投入運(yùn)行之后的第一年便可實(shí)現(xiàn)對整體節(jié)能的證明。為了實(shí)現(xiàn)能源平衡，像氣候、利用率和系統(tǒng)運(yùn)行等核心影響因素也應(yīng)體現(xiàn)出來，因?yàn)橐?guī)劃階段的任何能源基準(zhǔn)僅適用于當(dāng)時規(guī)定為目標(biāo)值的參數(shù)。

因此，一個透明的驗(yàn)證程序是非常復(fù)雜的，尤其當(dāng)運(yùn)行邊界條件與規(guī)劃條件之間存在很大差異的時候。在這種情況下，可根據(jù)運(yùn)行條件調(diào)整各參數(shù)。這就需要一個穩(wěn)健的模擬模型，以記錄氣候、使用、建筑及系統(tǒng)運(yùn)行之間的交換。此類系統(tǒng)往往已在規(guī)劃階段存在，可用于多種用途。

以O(shè)WP11建筑為例，圖3說明了這樣一種方法：OWP11建筑的供暖能源消耗在規(guī)劃階段計算為37kW·h(m2·a)。在建筑運(yùn)行第一年，能耗讀取數(shù)據(jù)卻高出50%。通過逐步調(diào)整模擬模型中的運(yùn)行參數(shù)，可以查明該供暖能耗較高的原因。事實(shí)證明，由于辦公區(qū)域的工位并不密集，所以規(guī)劃中設(shè)定的熱源在運(yùn)行過程中未能充分實(shí)現(xiàn)。而室內(nèi)熱源的“缺失”則造成了較高的供暖能耗。

圖3 通過模擬方式分析OWP11建筑的供暖能耗

借助符合建筑運(yùn)行狀態(tài)可靠的模擬模型，就可容易地得出潛在可采取的節(jié)能措施。