同濟大學  程大章

綠色建筑的建設目標是通過運營管理來實現的。綠色建筑的運營在建筑全壽命期堅持“以人為本”和可持續發展的理念,在傳統物業服務的基礎上通過應用適宜技術、信息化與智能化技術,來實現節地、節能、節水、節材與保護環境的目標。

作者在參與綠色建筑星級標識認證工作中發現,由于一些與運營相關的項目在設計認證時不參評或無需提供數據證明,因而不被重視,到運營認證時往往發生困難。這就凸顯了一個重要的問題,如何落實對綠色建筑全面監測的技術措施。

程大章:綠色建筑智能化的價值

1、智能化技術是支撐綠色建筑的重要基礎

1.1、綠色建筑的運行管理

由于綠色建筑的運營管理需落實在物業管理的日常工作中,綠色建筑的運營管理策略與目標需要在規劃設計階段就應確定,在運營過程中不斷改進。

我國政府頒布的《物業管理條例》、《國務院關于修改〈物業管理條例〉的決定》、《物業服務收費管理辦法》、《物業管理企業資質管理辦法》等法規,正在逐步規范物業管理行業。物業管理經營人受物業所有人的委托,按照國家法律和管理標準及委托合同行使管理權,運用現代維修養護技術,以經濟手段對物業及其周圍環境的養護、修繕、經營,并為使用人提供多方面的服務,使物業發揮最大的使用價值和經濟效益。

物業管理服務常規內容為給排水、燃氣、電力電訊、保安、綠化、保潔、停車、消防與電梯管理以及共用設施設備的日常維護等。而綠色建筑的運營管理則與其不同,相比之下有以下特點:

●采用建筑全生命期成本分析方法,制定綠色建筑運營管理策略與目標,最大限度地節約資源、保護環境和減少污染。

●堅持“以人為本”,為建筑物的使用者提供健康、適用和高效的生活與工作環境。

●應用適宜技術、信息化與智能化技術,實施高效運營管理。

建筑物的運營管理是通過物業管理公司來實施的,需要處理好使用者、建筑和自然三者之間的關系,既要為使用者創造一個安全、舒適的空間環境,同時又要保護周圍的自然環境,做好節能、節水、節材與綠化等工作,實現綠色建筑各項設計指標,體現管理科學規范、服務優質高效。

雖然綠色建筑的運營管理工作已引起人們的重視,但其建設方、設計方、施工方和物業服務方還是在工作上存在著脫節的現象。這需要建設方在建設階段更多地考慮今后運營管理的總體要求與實施細節;需要物業服務企業在工程前期介入,以保證相關的工程竣工資料完整。目前大多物業企業的綠色運營服務觀念尚未建立,不少物業從業人員沒有受過專業培訓,對掌握綠色建筑的運營管理,特別是智能技術有困難。因此,在綠色建筑的運營管理領域還有大量的工作需要推進。

1.2、綠色建筑中的智能化系統

近年來,綠色建筑因符合中國政府可持續發展的國策與世界節能環保主流,得到了快速發展,無論是工程界還是房地產業都已經把綠色建筑的建設作為主要的工作內容。但是作為高新技術集成的產物,綠色建筑在中國處于初級階段,就如20年前的智能建筑,人們在以高漲的熱情、前衛的理念去構造心中的理想物時,往往缺失了科學嚴謹。

1.2.1、綠色建筑工程實踐中的問題

在工程實踐中,由于各種功利的影響,我們的行為往往在有意無意中出現了以下情況。

1)重形式與理念,輕實效與長效

一些綠色建筑在建設時強化了綠色理念,把各種綠色建材、綠色建筑設計方法、節能技術、節能設備等堆積組合在一幢孤立的建筑物中,以此獲取各類綠色建筑示范工程的稱號,但只是介紹理想的設計值或仿真結果,缺乏完整的測試數據與運行數據,不能提供建設與運行的真實成本資料。

2)缺乏生命期成本的分析

現代社會中任何人工設施都需進行生命期的成本分析。根據其建設的投資與其生命期內維持功能的費用得到生命周期的成本,然后由該設施的收益進行投入產生的效果分析。

綠色建筑中使用節能環保設備及可再生能源設施的建設成本是很高的,所有的設備壽命遠低于建筑物的壽命,因而運行維護的費用不菲。然而這些投入之后,是否獲得了預期的收益?設施投運后究竟節能多少?設施節能/產能的成本究竟是多少?設施運行有哪些環境代價?實在有許多說不清楚的問題。


1.2.2、綠色建筑運營管理的監測

綠色建筑運營管理的監測是為了保障其建設目標在運行中的實現,通過實時運行的數據分析建筑物的節能與環境保護的效能及缺陷。需要指出這一監測并非是對綠色建材與節能設施的性能測試,而是從工程整體驗證綠色建筑的實效。

1)監測內容

綠色建筑運行數據的監測大致分為3類:環境監測、能源監測和設施監測。

環境監測有室內外的溫度、濕度、CO2、照度,戶外風速與室內自然通風的空氣流速等。

能源監測有建筑物的能源參數如電壓、電流、電度(分項計量值)及其累計量、燃汽耗量及其累計量、燃油耗量及其累計量、供水量及其累計量、區域提供的冷/熱量及其累計量、可再生能源提供的電量及其累計量與冷/熱量及其累計量等。

設施監測有墻體內外側的溫度,太陽能光伏發電系統的蓄電池電壓與逆變器狀態參數,地/水源熱泵機組的工作井與檢測井的水溫、水位及水質,地源熱泵機組土壤熱交換器的壓力損失,地/水源熱泵機組的進水溫度與流量,循環水的得熱量與釋熱量等。

2)監測技術

綠色建筑的監測內容主要是溫度、溫度、照度、壓力、流量、流速、電壓、電流、電度、CO2、水質等。其中的冷量、熱量則通常由溫度、流量通過計算間接測量而得。雖然這些參數并不復雜,而且測量的范圍遠比工業、航空、航天要小得多,精度要求也不是很高,但是由于檢測場所的多樣性,對檢測器的要求則有很大的差異。以溫度檢測器為例,室內溫度、送風溫度、室外溫度、冷凍水溫度、墻體溫度、水井溫度,鍋爐燃氣溫度等的測試,需要選擇不同類型、不同防護形式,不同傳感器的溫度檢測器,甚至不同的測量原理。

綠色建筑的監測大多分為不同的專業測試系統,不僅要穩定可靠準確地獲取建筑內外的環境與設施運行數據,而且需要進行監測數據的初步處理。如建筑熱耗測定中常用的熱流計,用來測量建筑物圍護結構或各種保溫材料的傳熱量及物理性能參數;現場傳熱系數檢測儀可實現不受季節限制的現場圍護結構傳熱系數檢測。又如紅外熱像儀可遠距離測定建筑物圍護結構的熱工缺陷(如:空洞、熱橋、受潮、剝落等),測得的各種熱像圖可表征建筑構造的熱工缺陷的位置和大小。部分監測數據則來源于設施,其監控系統通過通信接口向監測平臺傳輸。地源熱泵、水源熱泵、太陽能光伏發電設備等自身的專業監控系統,為保證設備的正常運行而不斷地采集相關數據。這些設備分布在建筑物內外,將這些數據匯集在一起的最大困難是它們的監控系統往往是封閉的,不能外傳數據,有的雖留有通信接口,其協議又不愿公開,需化很大的投入破解這類信息孤島,否則要重復設置大量的探測器件。為能降低綠色建筑建設與運行成本,需要各類綠色建筑的設備制造商充分考慮與外界信息交互的設計。

1.2.3、綠色建筑運行數據的分析

綠色建筑在傳統建筑的基礎上設置了生態設施與節能設施,更換了建材與建筑部品,這無疑需增加建設成本。這類的投入增加可以獲得生態環保效益,可以降低運行成本,也是人們所期望的,但是對此的分析不應停留在設計目標與理論期望的階段,應通過綠色建筑的全生命期的實際運行數據分析給出結論。

目前對于綠色建筑有眾多的評估指標體系。如中國的《綠色建筑評價標準》,英國的“建筑環境評價方法”(BREEAM)、美國的“LEED綠色建筑等級體系”、加拿大的 “綠色建筑評價工具”(GBTool)和日本的CASBEE等。由于不同地區和國家的綠色建筑實例不一定具有可比性,建立全球統一的的綠色建筑性能參數指標和認證系統是困難的,而且基于技術與商業的出發點不同也帶來了評估方法的差異。近年來,我國在《綠色建筑評價標準》的基礎上衍生了醫院建筑、工業建筑、辦公建筑的綠色建筑評價細則,正在以分類的形式細化評價方法,成為更具操作性的工作指導。

程大章:綠色建筑智能化的價值

1 綠色與低碳的實現循環示意

綠色與低碳的實現是一個循環周期,通過從測量數據、數據可視化、效果評估、數據分析、設計改善方案到實施改善方案各個環節,然后再回到測量數據,開始第二個循環。在建筑物的運行期中,這是一個無休止的工作循環。因為建筑物的功能會有調整,負荷是一個隨機過程,設備系統有一個漸進的老化過程,在每一次循環中總會發現各類情況與問題,需要進行優化改善,都能提升建筑物與設備系統的性能。

2、綠色建筑評價中的智能化技術

2006年頒布的《綠色建筑評價標準》作為中國第一部綠色建筑標準,以其專業技術的高度與符合國情的視角,有力地引領了中國綠色建筑行業的發展。節能減排與環境保護是中國的基本國策,獲得了廣泛的認同,從在北京連續舉辦七屆國際綠色智能建筑與建筑節能論壇的盛況,可見綠色建筑在中國的迅猛發展。尤其是哥本哈根會議上中國政府堅定的立場,更推進了國內低碳城市與綠色建筑的建設。這意味著更多的綠色建筑將被設計、建造并投入使用,大量的綠色建筑將為中國的節能減碳做出巨大的貢獻。于是如何評價綠色建筑的建設成果,正確引導工程建設行為,就更顯重要。

2.1、現行綠色建筑評價標準中與智能化相關的條目

在綠色建筑標識審查工作中,與建筑智能化相關的內容散布在整部《綠色建筑評價標準》內,由于大多條文并未明確具體細節,因此對相關條款難以定性或定量落實,操作上呈現弱控制狀態。因沒有具體的技術措施與管理模式的要求,自然在評審中無法確定是否能有效實現該條款的目標。尤其是在工程設計階段就處于含混或缺位狀態,那么建成后投入運行時就難以實現了。

鑒于上述情況,現將《綠色建筑評價標準》與建筑智能化直接相關的條文作一些分析。

表1 《綠色建筑評價標準》與智能測控直接相關的條文

序號

條  文

分  析

1

4.2.3 采用集中采暖或集中空調系統的住宅,設置室溫調節和熱量計量設施。

需明確室溫調節基本的技術措施與設定的目標值。

2

4.2.7 公共場所和部位的照明采用高效光源、高效燈具和低損耗鎮流器等附件,并采取其他節能控制措施,在有自然采光的區域設定時或光電控制。

需明確節能控制措施具體的控制要求。

3

4.2.9 根據當地氣候和自然資源條件,充分利用太陽能、地熱能等可再生能源??稍偕茉吹氖褂昧空冀ㄖ偰芎牡谋壤笥?/font>5%。

5.2.18 根據當地氣候和自然資源條件,充分利用太陽能、地熱能等可再生能源,可再生能源產生的熱水量不低于建筑生活熱水消耗量的10%,或可再生能源發電量不低于建筑用電量的2%。

可再生能源的供能量不能完全由設計計算值確定,需要通過運行的連續監測記錄,用數據說明實際效果。

4

4.5.9 設采暖或空調系統(設備)的住宅,運行時用戶可根據需要對室溫進行調控。

5.5.8 室內采用調節方便、可提高人員舒適性的空調末端。

調控一般都具備,室溫調節控制需要確定目標。

5

4.5.10 采用可調節外遮陽裝置,防止夏季太陽輻射透過窗戶玻璃直接進入室內。

5.5.13 采用可調節外遮陽,改善室內熱環境。

可調節外遮陽裝置如需滿足工作照度與減小空調負荷的綜合目標,應有具體的控制措施。

6

4.5.11 設置通風換氣裝置或室內空氣質量監測裝置。

5.5.14 設置室內空氣質量監控系統,保證健康舒適的室內環境。

有效的通風換氣應與室內空氣質量監測數據聯動。

7

4.6.6 智能化系統定位正確,采用的技術先進、實用、可靠,達到安全防范子系統、管理與設備監控子系統與信息網絡子系統的基本配置要求。

5.6.9 建筑通風、空調、照明等設備自動監控系統技術合理,系統高效運營。

智能化系統定位正確”過于籠統,需細化各智能化子系統對于綠色建筑目標貢獻所應有的功能,尤其是BA系統與能源監測系統的功能必須強化。

8

5.2.5 新建的公共建筑,冷熱源、輸配系統和照明等各部分能耗進行獨立分項計量。

5.2.15 改建和擴建的公共建筑,冷熱源、輸配系統和照明等各部分能耗進行獨立分項計量。

獨立分項計量的基礎在于電力、燃氣及冷熱源等的輸配系統設計中確定表計的設置。

9

5.2.11 全空氣空調系統采取實現全新風運行或可調新風比的措施。

全空氣空調系統采取實現全新風運行或可調新風比的關鍵在于空調系統設計的設備能夠按室內舒適程度要求進行調節并實施自動控制。

10

5.2.12 建筑物處于部分冷熱負荷時和僅部分空間使用時,采取有效措施節約通風空調系統能耗。

需要對“有效措施”作出具體的例舉,其中包括優化控制。

11

5.2.17 采用分布式熱電冷聯供技術,提高能源的綜合利用率。

應結合建筑物的規模與分布式熱電冷聯供技術的合理規模實行應用,如采用這一技術,則需設置優化調度策略。

2.2.2、綠色建筑評價過程中對智能化系統的要求

“綠色建筑”是一個有機的整體概念,它貫穿于建筑物的規劃、設計、建設、使用以及維護的全過程,覆蓋了建筑物的整個生命期?!熬G色建筑”注重與周邊環境的和諧,包括對日光利用,空氣流通,景觀環境等的綜合考慮,為使用居住者提供健康舒適的空間,并對周邊環境形成積極影響?!熬G色建筑”關注建筑材料與能源的合理利用與節約,因而在建筑物建造與使用過程的每個環節都最大程度地節約能源與材料?!熬G色建筑”將環保技術、節能技術、信息技術滲透到人們生活的各個方面,用最新的理念,最先進的技術去解決生態節能與居住舒適度問題??傊熬G色建筑”是自然環境的一部分,與之共同構成和諧的有機系統。

目前在《綠色建筑評價標準》中用能控制與能源管理的內容只是一般項,控制力度低,不能有效實現綠色建筑的目標。用能控制與能源管理在綠色建筑評價中應具有較高的權重,才能引導設計者與建設者對此更加關注,并切實地給予投入,以確保實現綠色建筑的主要建設目標。

對環境監測與環保設施監控的智能化功能需要強化,如水處理系統的運行管理,雖然并不明顯出現在條文中,但工程實踐反映無論是雨污水處理,還是景觀水的控制,如果缺失了智能監控,往往會帶來災難性的后果。

筆者最近走訪了日本品川東口南地區的區域能源中心,它裝備有2臺2000kw燃氣透平機組、2臺2500kVA發電機組、3臺2000RT吸收式冷凍機組、1臺1000RT吸收式冷凍機組、1臺800RT吸收式冷凍機組等,為12ha區域的建筑群提供冷水、熱水與蒸汽。從運行的數據可見,2005年到2006年間,能效發生了大幅提高。問其原因,

圖2 品川東口南地區區域能源中心的能效提升過程

回答是,2005年投入了完善的BA系統實行能源數據監測與分析,改進了運行組織和方案,通過機電設備運行指導與信息共享,加強了大規模建筑設施的維護管理;在室內環境和服務性能方面,權衡室內環境、服務性能與節能效果,聽取客戶意見和積累各方面信息;

在節能節省資源方面,進行了能源需求方的節能節省資源與能源供給方的節能節省資源;將節能成果“可視化”,對能源消耗單位進行統計分析與CASBEE評價。這些工作的結果就使整個區域能源中心的能效比從0.80提升到0.86。

從國內綠色建筑評價體系的執行來看,需要在設置智能化功能時應針對不同類型(公共建筑、住宅、既有建筑改造)、不同目標(星級)的綠色建筑設置智能測控功能的最低標準,以真實的數據反映綠色建筑的運行狀態,以有效的控制保障預期的目標實現,用智能分析來不斷提升綠色建筑的性能。

結束語

綠色建筑的星級標識認證,并不是工程建設的目標,只是我們用以推進節能減排、保護環境與資源的手段。在我們以科學的視角、人類生存環境延續的尺度來談論綠色建筑技術時,運行數據才是基礎,而有效的技術支撐則需要智能化監控系統。

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