提升既有公共建筑的性能150328

提升既有公共建筑的节能性能

——BA系统再调试

程大章 沈 晔 （同济大学 上海 200092）

摘要：文章对既有大型公共建筑能耗进行了分析，并研究了BA系统对于建筑节能的作用。针对既有大型公共建筑高能耗的普遍情况，提出了通过BA系统的再调试和BEMS建设来提升性能的方案。

关键词：既有大型公共建筑 BA系统 再调试 BEMS

Enhance the performance of existing public buildings

--BA System re-commissioning

Cheng Dazhang Shen Ye

(Tongji University, Shanghai, 200092,China)

Abstract: Articles of existing large public building energy consumption are analyzed and studied the role of BA systems for energy efficiency in buildings. For the general case of existing large public buildings with high energy consumption is proposed to improve the performance by BA re-commissioning and construction BEMS solutions.

Keyword: existing large public building, BAS re-commissioning, BEMS

全球进入廿一世纪后，城市化进程加快，人口急骤增加、资源萎缩、环境恶化，人类生存面临着严峻挑战。人类的建设行为的成果——建筑物，在其生命期内消耗了全球资源的40%、全球能源总量的40%，建筑垃圾也占全球垃圾总量的40%。为改变这一状况而兴起的绿色建筑，能在生命期内，最大限度地保护环境、节约资源（节能、节水、节地、节材）和减少污染，为人们提供健康、适用和高效地使用的空间。绿色建筑将环保技术、节能技术、信息技术、控制技术渗透入人们的生活与工作，用最新的理念，最先进的技术去解决生态节能与居住舒适度问题。其中的建筑设备监控系统又称BA系统（Building Automation System）则是解决建筑生态节能与居住舒适度的主要且重要的技术措施。

1 公共建筑能耗和BA系统

1.1公共建筑生命期的建设和运行成本分析

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根据工程统计，公共建筑的生命期一般为60-70年，其建设和运行的成本如图1所示。

清洁费20%建设费15%修缮费15%能耗费27%设施更新23%

图1 公共建筑生命期的建设和运行成本分析

公共建筑生命期的建设和运行成本分析图中可见，建筑的能耗费和设施的更新费占了整个生命期成本的50%。如果实行有效的节能控制和预防性的设施维护管理，可以延长设备的正常使用期限，降低建筑物的运营能耗。这在建筑物生命期内能获得的经济效益是巨大的。

1.2建筑设备系统与负荷的不适配

在建筑设备工程设计时，我们总是考虑以最大的负荷、最不利的气候等条件来选用设备。而实际建筑物建成投用后，往往需要2-5年才能达到设计时的负荷量。因而，设备系统的供应能力长期与实际负荷处于一种不匹配或大马拉小车的状态下，能源浪费和低能效便成为了常态。而且，建筑物的功能在生命期里还常会改变、负荷因气候与人流量又是一个随机过程、设备系统性能会渐进老化等，存在着大量问题。

因此，在建筑物的运行中，追求节能目标是一项持续的工作，应该是一个永无休止的工作循环。如图2所示。在每一次循环中总会发现各类情况与问题，需要进行优化改善，不断提升建筑物与设备系统的性能。

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测量数据 实施改善方案 数据可视化 设计改善方案 效果评估 数据分析

图2建筑物追求节能目标的工作循环

1.3 既有公共建筑的节能减排空间巨大

截止至2013年底，中国（城镇和乡村）既有建筑面积已达500亿平方米以上，公共建筑约50%，即250亿平方米。按年单位面积耗电量100（kWh/m2.a）低估，则每年公共建筑耗电也高达 2.5万亿度电。如中国的公共建筑能降低10%的能耗则相当于3个三峡电站的发电量，可减少二氧化碳排放19.6亿吨。

对于既有建筑，依靠包括智能化监控的主动节能技术，可以取得显著的节能效果。

1.4 既有公共建筑中BA系统的功效

BA系统对建筑设备系统（变配电、照明、冷热源、空调、给排水、交通等）和可再生能源系统（风力、太阳能利用、地源等）的运行进行全面监测与控制，使设施处于最佳运行状态，实现节能与管理。同时，对中水与污水的处理回用实现自动控制，在恶劣的工作条件下，保证水资源的有效利用，使人类活动对水资源的污染降低到最小。并在BA系统的基础上可以建立物业信息管理系统，全面监测能耗，对建筑运行维护与管理等业务建立档案及记录，进行常态管理与应急指挥。有效应用BA系统，还使得绿色建筑和建筑节能用真实的数据反映实际效果。

根据工程实践统计，公共建筑在不改变围护结构、不改变能源设备的情况下，仅对建筑设备系统实行有效监控控制后，可降低能耗20-30%。图3表示：建筑设备没有控制时的建筑能耗为100%，当应用BA系统实行了有效的监控后能减少30%的能耗，如果进一步实现设备系统的优化控制并进行精细化管理，则还能减

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少25%的能耗。这已被许多优秀建筑节能案例所一再证实。

100??p`P@0 %0%无控制有效监控优化控制与精细管理 图3建筑物能耗与BA系统作用 2 既有公共建筑的BA系统运行质量堪忧 我国大型既有公共建筑基本都建有BA系统，投资少则几十万，多则上千万。在工程设计内容中有BA系统，工程施工验收有BA系统，但是实际运行中的BA系统情况却很不理想。十五年前本人开始对BA系统的工程质量进行调研，约有50%的项目没有投入使用，30%的项目部分在运行使用，仅有20%的项目运行情况良好。这里原因有多方面，如设计缺陷、设备性能问题、低价恶意竞争、施工水平低等。虽然近年来因建筑节能和绿色建筑的政策和要求，情况有所改善，但大量的大型既有公共建筑BA系统运行水平低下，确是不争的事实。 当然，BA系统的有效运行是有一定的技术和机制的难度。英国《金融时报》曾经调查了60栋商业建筑的运营情况，统计数据反映50%以上的建筑有控制问题；40%建筑的暖通空调设备存在问题；超过30%的建筑有空调传感器无法正常测量；25%建筑的能源管理系统、节能装置或变速驱动装置未正常运行；甚至有15%建筑的BA系统专用设备失踪。同样的说明了BA系统运行水平不高。 表1为上海市公共建筑耗电量统计分析，从中我们可以看到虽然同类型建筑的能耗差异很大，但是排除服务质量等级之类的因数后，所得到的平均年单位面积耗电量（kWh/m2.a）则提供了一个基准。说明了节能的空间很大。对于在同一气候区的同类型公共建筑，能效的评价只能是单位面积的能耗，应当在平均值以4