建筑能源管理范例

摘要:建筑行业作为当今经济社会快速发展新的增长点，实现智能化是发展的必然趋势，特别是最近几年随着人们环保意识的不断增强，智能建筑能源节能减排成为了重点话题，而将物联网技术有效的运用到能源管理中是非常不错的举措。本次研究重点就是物联网技术在智能建筑能源管理中的有效运用，在对物联网技术以及智能建筑能源管理重要性分析的基础之上，给予了几点关于物联网技术在智能建筑能源管理中有效运用的建议，仅供参考与借鉴。

关键词:物联网技术;智能建筑;能源管理;有效运用

全球经济一体化的发展，虽然在很大程度上推动了各国经济的快速增长，但是在不断增长的经济中，能源问题一直以来都是全球关注的重点。很多国家为了能够实现经济与能源协调发展目标，出台了一系列的节能减排政策，这也足以说明国家对于能源还是比较重视的。近几年建筑行业发展速度，人们居住环境更加优美、舒适，但是对于能源的需求也在日益增长，为此环保以及能源节约变得极其严峻。智能建筑发展中，对于技术的要求较高，物联网、云计算、大数据的融入更是为智能建筑能源管理带来了新的发展契机。而此次通过对物联网技术在智能建筑能源管理中的有效运用进行分析，为物联网技术更好地服务于人类给予了相关建议，在推动智能建筑快速发展的同时，以达到物联网技术对能源管理效果提升的目的。

1物联网技术概念

物联网技术是以互联网为依据，其具备了较强的交流与沟通功能，属于智能应用系统，目的是为了使服务的智能对象能够有效地连接在一起，从而获得不一样的体验。物联网最为显著的特点就是可以将不同类型的设备连接起来，为最终端客户提供服务。在物联网相关信息的传播过程中，互联网则是核心。物联网的构成部分主要包括传感设备、传输网络、应用控制网络，具备了全面感知、可靠传递、智能处理以及综合应用特征。其中全面感知作为物联网的基础，通过RFID标签的使用、不同类型的传感器、二维条形码等来将物体的信息进行收集整理;而可靠传递则是由不同的通信网络结合互联网，及时的传递物体的相关数据信息，其是异地感知实现的基础;智能处理主要运用的是大数据以及云计算等，来分析大量数据，物体的管理实现了智能化;综合应用以不同行业的不同业务特点为依据，使其独立存在与应用，既包含着挖掘、分析、整合数据，并且做出决策，对多个领域数据进行管理。

2智能建筑能源管理的重要性

2．1智能建筑能源管理是发展国民经济的需要。目前世界经济增长迅速，不管是发展格局，还是面临的危机，都与能源有着千丝万缕的关系，同样我国经济的快速发展，能源也发挥了不容忽视的作用。而经济发展中能源的短缺一直以来都是制约因素，所以要想推动经济不断增长，节能减排工作必须要做到位。最近几年，经济水平呈现出日益增长的趋势，而人们的生活条件也越来越好，在建筑行业不同类型的高消耗设备被广泛地应用其中，并且从当前的情况来看，应用的速度仍未减缓，未来对于能源的需求会越来越高，所以建筑能源的使用增长速度是非常快的，必然会对我国经济发展带来较大的影响。所以，为了能够确保国民经济持久且稳定的增长，建筑节能工作就必须要做好。

摘要：针对低能耗的绿色建筑，提出了一种智慧能源管理系统。该系统关键的核心产品采用非常先进的绿色建筑的能源管理技术，实时监测各弱电子系统的运行状态，并将数据汇集到中心数据库，系统自动分析各设备的能耗、能效情况并给出合理建议，从而进一步对设备进行优化，以实现整个弱电系统信息资源的合理共享与分配，确保建筑内所有设备处于高效、节能的最佳运行状态。该系统侧重于整体的节能运行，其运行管理模式及系统控制策略易于理解和应用。

关键词：能源管理；能耗采集；能耗分析；用能监测

一、引言

绿色建筑是指最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共处的建筑。建筑能源管理系统以绿色建筑为核心，在保障高舒适的同时，坚持以“低碳、高效”为原则，打造低能耗、高舒适的绿色建筑。关键的核心产品采用非常先进的绿色建筑的能源管理技术，实时监测各弱电子系统的运行状态，并将数据汇集到中心数据库，系统自动分析各设备的能耗、能效情况并给出合理建议，从而进一步对设备进行优化，以实现整个弱电系统信息资源的合理共享与分配，确保建筑内所有设备处于高效、节能的最佳运行状态。[1]侧重于系统整体的节能运行，其运行管理模式及系统控制策略易于理解和应用。

二、系统结构

建筑能源管理系统是一整套的能源管理的解决方案，提供从硬件到软件的设备和技术措施。硬件方面，支持国内外大多数通讯采集仪表（支持OPC、Modbus、TCP/IP等协议）；[2]软件方面，包括数据采集、实时数据、历史数据、能源管理分析数据、系统管理、数据展示、分析、控制等多个层面功能。

1.硬件层

摘要：针对医院能源管理的现状，提出了一种基于医院建筑能耗管理平台的节能管理体系，充分利用平台的特有优势，实现对医院节能精细化管理工作的全面支撑，提升医院能源管理的整体水平。

关键词：后勤管理；建筑能耗；精细化管理

一、医院能源管理的现状

（一）医院能源管理的压力持续加大

近年来，我国医院规模不断扩大，各类业务量也不断上升。2013年9月28日国务院印发的《关于促进健康服务业发展的若干意见》中提出，到2020年医疗服务业总规模将达到8万亿元，年增长率在14%以上。与此同时，医院的能耗也在快速增加。据统计，2013年我国医院建筑能耗为2860万吨标准煤，居所有公共建筑能耗之首。据全国财务年报数据显示，2009年~2013年，全国医院水、电、暖气支出共计979.78亿元，5年上涨了53.42个百分点。医院能耗的持续增长给医院的能源管理工作带来了更大的压力和挑战。

（二）医院能源管理的信息化水平发展缓慢

近几年来，医院规模不断扩大，业务科室不断增多，住院床位数迅速增加。为了应对这种趋势，医院往往加大对基础设施的投入，改扩建、新建工程不断增加，大批高端医疗设备被引入。与医院主营业务相关的信息化技术（HIS、LIS、CIS等）也不断投入应用，而与医院能源管理相关的信息化技术的应用则发展缓慢，仅有少数医院建立了完善的医院能耗监管系统。

一、美国建筑节能管理概述

（一）美国建筑节能管理体制

美国传统上没有与建筑管理对应的联邦管理机构，建筑标准一般是地方城市的管理任务。联邦政府不负责建筑的管理。地方政府（一般为州政府和市政府）负责制定建筑管理政策。目前，美国能源部是建筑节能领域发挥最大作用的政府机构，但是，也并不从事全责制的管理，其主要任务是支持技术传播、制订标准和组织科研工作。其他与建筑节能有关的管理主体包括联邦部门（能源部、环保署、财政部）、州政府监管管理者、地方管理机构（如加州能源委员会等）、行业协会（如暖通空调工程师协会、绿色建筑委员会等）、大学、节能产品制造商等。值得一提的是，以上各个机构并不是从属关系，彼此之间的活动不是依靠行政命令，而是依靠手中的资源和经费的使用。各个部门虽然不相互从属，也没有单位和个人在全局上的协调，但是，都会按照默认的行业规则进行工作。比如，行业协会中美国暖通空调协会每年都会在没有联邦政府支持的情况下，依靠工程师自愿编制大量的行业规范，各地政府也往往自觉采用这些规范而不是自己重新编写。

（二）美国建筑节能政策与标准

美国的建筑节能政策包括能源使用政策、建筑节能经济激励政策和2008年经济危机后出台的美国经济恢复和再生能源法案，其中，建筑节能经济激励政策非常有特色，涵盖了住宅、商业、公共建筑和工业等多个行业。以商业建筑节能的减税而言，相关政策规定：“对于新建或已有建筑，只要通过安装室内照明、围护结构、制热、制冷、通风和热水系统，标的建筑总能耗比美国暖通空调工程师协会标准90.1-2001所规定的最小能耗小50%，那么此建筑每平方英寸可获得1.8美元的减税。此项政策主要给予建筑业主，但是也同样适用于进行了结构扩建的房客。”美国建筑节能还拥有诸多行业标准，包括强制性标准和自愿性标准。在强制性标准中又包括商业建筑标准、居住建筑标准等多项细分标准。比如，美国早在2005年就推出了美国能源管理计划，根据相关法案规定，联邦政府新建大楼至少应比现有建筑条例节能30%。自愿性标准包括中小型办公楼先进节能设计指导、绿色建筑标准等，其中，在全球较为有影响力的标准是绿色建筑标准（LEED），此标准适用于所有建筑类型——住宅建筑和商业建筑的整个生命周期评估、建设、运营和维护等，并且除了建筑之外还涉及邻里地区。具体包括“新建和改造项目分册、既有建筑分册、商业建筑室内分册、学校项目分册、住宅分册、社区规划分册、商店分册、疗养院分册”等诸多细分内容，内容针对性强且极具实操性。

（三）建筑节能行业协会

美国建筑节能行业协会众多，包括能源效率经济委员会、太阳能学会、暖通空调工程师协会、机械工程师协会、建筑性能模拟学会、绿色建筑委员会等众多专业协会，他们都是没有政府背景、自负盈亏的组织，协会经费来源于会展、出版行业规范和相关行业标准及对行业人员的培训。其中，暖通空调工程师协会的影响最大，在全球有51,000名会员，100个分会，每年都举办两次会议，积极发展青年工程师和尖端节能技术的交流与培训。近年来，绿色建筑委员会凭借绿色建筑评估体系认证的影响力，已经成为全球有较大影响力的行业协会。

摘要：建筑工程管理应包括建筑工程建设及运行过程的管理。建筑能源审计是提高建筑工程运行管理的方法之一，是从微观的角度对单个建筑物运行耗能因素的审计。以介绍公共建筑能源资源利用现状及审计方法为切入点，分析了建筑能源审计可以解决的问题。在探讨能源审计方法的基础上，结合相关实践经验，通过对建筑物用能数据的统计分析及用能系统的测试，发掘公共建筑用能系统的节能潜力，提出有效的提升用能效率建议，为今后公共建筑运行过程中的用能效率提升起到一定的参考作用。

关键词：公共建筑；能源审计；能效提升；节能改造；分项计量；舒适性

0引言

随着社会的发展，我国城乡建设步伐不断加快，建筑能耗迅速上升，我国每年城乡房屋建筑面积新增近20亿m2，其中80%以上为高能耗建筑，同时在400亿m2的既有建筑中，95%以上为高能耗建筑［1］。目前，建筑能耗、交通能耗、工业能耗已成为经济社会发展能耗的三大巨头［2］。公共建筑节能潜力将随着建筑能耗占比的增加而提升，意味着更加需要对公共建筑用能现状提出完备的统计审计方案，以提高其用能效率。建筑能源审计是一种监督机制，是对公共建筑进行能源管理和节能改造的重要方法。本文分析了公共建筑关于能源审计方面的全过程，通过对建筑用能开展审计工作，深入挖掘建筑节能潜力，进而找出节能方法，在公共建筑运行过程中提出客观精准的用能结构优化与用能效率提升的建议，从而指导公共建筑运营方有针对性地开展建筑节能工作。

1公共建筑用能及管理亟需改进

根据中国建筑能耗研究报告对建筑能耗及碳排放的分析，2017年，建筑能耗9.47亿tce，占全国能源消费比重的21.11%；全国建筑总面积643亿m2，城镇人均居住建筑面积37.2m2；建筑碳排放20.44亿吨CO₂，占全国能源碳排放的19.5%［3］，相比2016年有所下降。但公共建筑节能在实行中还存在一定的不足，还需进一步完善：⑴宣传：①社会宣传不够，大众节能意识有待提高；②缺少对建筑节能管理人员的教育、宣传及培训。⑵管理（建筑能源管理是指通过系统化地控制建筑物能源消耗及能源消耗模式的策略，在满足建筑内舒适度等各方面要求的前提下，使得能耗量和能耗费用最小化［4］）：①管理部门对节能降耗不够重视，未设置专门的能源管理机构，能源资源消耗缺少有效的监管；②未建立能源资源管理统计台账或能源资源管理统计台账不完善。⑶技术：①公共建筑节能技术服务市场不规范，节能技术服务公司准入门槛过低，市场上信誉高、服务品质优良的节能技术服务公司数量有限［5］；②能源监测系统分项计量设备不完善，建筑用能管理水平有待提高；③节能技术及节能设备的节能效果有待提升。

2公共建筑能源审计方法论述

【摘要】为扎实推动公共机构节能降碳工作，不断提升公共机构节能治理体系和治理能力现代化水平，本文提出设计一个集能耗在线监测与统计、在线预警、能效对标等功能为一体的能源管理系统，以期能够利用大数据分析技术对公共机构能耗进行实时监测，并深度挖掘公共机构用能现状和水平，完善公共机构能耗监督考核制度，为我国“碳达峰、碳中和”目标的实现提供技术支撑。

【关键词】公共机构；能源管理系统；实时监测

0引言

公共机构是指全部或部分使用财政性资金的国家机关、事业单位和团体组织，包括各级党政机关、审判机关、检察机关等国家机关，教育、科技、文化、卫生、体育等事业单位，以及工、青、妇等团体组织机构。2021年6月，国家机关事务管理局和国家发展和改革委员会联合的《“十四五”公共机构节约能源资源工作规划》显示，2020年，全国公共机构约158.6万家，能源消费总量1.64亿t标准煤，用水总量106.97亿m3，因此，推行公共机构节能，是贯彻落实科学发展观，加快建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措，也是公共机构加强自身建设、树立良好社会现象的必然要求[1]。开展节能工作的首要前提是发现用能问题，要明确掌握其能耗数据及构成，就必须对用能进行分项计量和实时分析[2]。本文主要研究能源管理系统及其在公共机构节能中的应用。

1系统设计

1.1系统概述

由于多数公共机构未能完善能源资源计量，未开展能源资源消费统计，能源资源消费数据不清晰，不能很好地掌握各用能区域、用能系统的能源消费量，同时缺乏考核机制及奖惩措施，使能源资源管理及节能工作无抓手[3]。基于HTML5技术开发的公共机构能源管理系统，可利用大数据可视化和预测性分析，对公共机构用电、用水、集中供冷量等能耗数据实现了在线监测、能耗统计以及能耗分析、建议等功能集成，是具有实时性、全局性和系统性的能源管理系统。图1为系统用户访问流程。

作者：刘桦 李晨 单位：西安建筑科技大学管理学院

我国涉及建筑节能的法律条文较少，虽然《节约能源法》和《可再生能源法》都涉及到建筑节能，但对其行为规范不够具体，相关条文较少，内容较为原则，难以起到实际的作用。在过去几年，住房和城乡建设部等行政主管部门颁布了多项建筑节能行业标准，但在实践中却难以落到实处。由于缺乏具有法律依据的奖惩标准，既有建筑节能改造更是发展缓慢［2］。我国对建筑节能改造的补贴力度仍然偏小，而且没有统一的合同文本，没有统一的参照基数，节能量和节能效果如何认定都是由合同双方协商确定，容易出现纠纷。

企业组织形式在美国，BESCo主要来自于独立的节能服务公司和附属于设备供应商、公用事业单位、工程咨询单位、施工企业、技术服务中介机构和科研单位的节能服务机构［3］。其中设备供应商下属的子公司，一般是专业的合同能源管理服务公司，其市场份额最大。日本的BESCo本身就是大公司或者其附属机构。美国、日本等发达国家的BESCo有一个共同点，就是它们大多是大公司或附属于大公司的子公司，以专业化的方式运营管理，能为客户提供最佳节能方案，所提供的服务既有专业性的又有综合性的服务;那些附属于大公司的BESCo，通常不生产和经销产品，而是依托其母公司为客户提供节能服务，因此它们被列入服务行业，按服务业的税种纳税。我国的BESCo大多为中小企业，包括以下几种组织形式:一种是新设立的公司，专门提供建筑节能技术咨询和节能改造项目管理服务;另一种是建筑设备、楼宇自控等产品生产商，它们开发、研制和推广其节能产品，并提供相应的技术咨询和节能产品安装、调试及能效检测等服务;提供节能建筑设计、施工承包服务的企业也属于建筑节能服务公司;此外还包括从事建筑节能技术开发和技术服务的科研机构等［4］。与美国、日本等发达国家相比，我国BESCo在节能服务运营资本和经营规模上差距较大，相当一部分企业具有建筑节能服务和节能设备供应商双重身份。它们被税务部门简单地作为节能设备销售商，本应按服务税计税的节能服务业务，被视为设备销售业务，按增值税纳税。

企业服务对象与市场开发在美国，各市或州政府、高校、公共免费义务教育学校、医院和联邦政府部门(简称MUSH机构)是节能服务产业的核心用户群，它们在建筑节能服务市场中一直占有较大的份额，且有上升趋势(如图1所示)。根据美国国家能源服务公司协会(NAESCO)2010年的研究报告，2008年针对MUSH机构和联邦政府部门的节能服务收入就占企业全部收入的84%。在日本，办公楼、学校、医院等公共设施综合改造项目业主是BESCo的主要服务对象。在欧盟，由于政府和公共机构是能源消费的最大用户，因而欧盟国家支持节能服务公司的主要措施就包括在政府办公楼或学校、医院等公共建筑节能改造中优先选择专业节能服务公司［5］。目前，我国BESCo的主要服务对象是工业和商业建筑的私营业主，而非政府部门，住宅领域的节能改造项目也屈指可数。可以看出，我国政府部门和公共机构这两大建筑节能服务的主要市场还没有释放出来。

项目运行模式合同能源管理是建筑节能项目运行的主要模式，在美、欧、日等发达国家普遍得到应用。从数量上看，美国、78日本采用的合同能源管理的合同类型主要是保证节能量型合同。在这种合同形式下，项目有比较明确的节能目标，项目资金由节能服务需求方负责筹集，项目风险由节能服务的需求方和BESCo共同承担，因此有利于BESCo的发展。然而，我国由于涉及合同能源管理的相关法律与法规不完善、缺乏有效的经济激励措施、建筑节能标准和能效评估体系尚不健全等原因，合同能源管理在建筑节能项目中尚未普及，即便采用，也是以节能效益分享型合同为主。在这种合同模式下，BESCo不得不独自承担项目的全部费用和风险，同时在公司的资产负债表里会出现节能改造所产生的大笔现金流出，每年回收收益的方式也使其现金周转速度变慢，这无疑不利于BESCo的成长［6］。

项目融资渠道美、欧、日等发达国家的节能服务公司具有多元化的融资渠道，资金供给比较充足。在政策支持下，银行降低了节能服务业的贷款利率，延长了贷款期限，在法律上也延长了合同能源管理的合同期限。除了常规的银行贷款外，美国合同能源管理项目还能得到REEP(Ratepayer－fundedEnergyEfficiencyProgram)专项基金的支持，这项基金主要来源于用户支付的电费和增容费［6］。近年来，美国开始利用清洁能源房产评估债券为节能改造项目融资［7］。日本的BESCo可以通过政府提供的节能专项资金、银行的政策性贷款、中小企业金融公库和国民金融公库等多种渠道获得节能项目资金［8］。德国复兴银行对节能建筑给予贴息贷款，联合银行利用国家担保和补贴建立专门的资金、重建信贷机构推出“二氧化碳减排项目”和“二氧化碳建筑改建项目”为节能项目提供低息贷款，此外，政府还在资金上鼓励个人和企业在住宅节能领域投资［9］。目前，我国采用合同能源管理的建筑节能项目，其资金主要来源于BESCo自筹资金和银行贷款。节能效益分享型的合同形式使BESCo承担了项目融资的全部压力。由于从政府获得的项目资金十分有限，多数不具备上市条件的企业只能从银行或民间借贷。然而，因公司的大量投资所形成的资产留在客户方，银行等金融机构往往不承认这种资产的实在性，亦不认可把这种资产作为信誉抵押。另外，我国建筑节能服务作为新兴产业还未广泛被公众所了解，许多民间资金的投资者对其态度比较冷淡。

专业技术发展与人才培养发达国家的BESCo经过20多年的成长，汇集了建筑节能服务领域的技术、经济和管理专家，具备节能方案设计、施工、项目管理、融资等能力，其服务标准完善，服务质量水平高，服务内容比较丰富。美国建筑节能标准及绿色建筑评估体系(LEED)，为建筑节能领域提供了统一的执行标准。劳伦斯伯克利国家实验室下属的各实验机构，分别从事新型建筑材料、能源、光源以至灯具等相关研究，并通过企业将研究成果及时转化为生产力［10］。在人才培养方面，美国社区大学和节能服务公司的团体联盟组织是节能人才的主要供应源，为节能领域培养了能源经理、暖通技术员、能源审计师、可再生能源专家和建筑分析师等专业人才［11］。日本“建筑物的节能标准”以及建筑物综合环境性能评价系统(CASBEE)［12］，为建筑节能领域提供了统一的参考标准。日本新能源产业技术开发机构(NEDO)对附属于建筑节能服务企业的建筑节能研究所的研发项目负责组织、管理和推广应用［12］。在节能人才的培养方面，日本专门的节能管理学校为节能服务公司培育了一批节能专业人才，经过培训的学员，可以获得国家颁布的资格证书［13］。德国高等院校及相关机构开展的能源管理师培训，为建筑节能领域培养了大批专业人才。目前，我国建筑节能服务领域的企业较少，缺乏专业精英，服务标准不完善，服务内容较为单一［14］。其次，建筑节能技术标准、建筑设备、部品、材料等产品的节能标准和能效检测与评估标准等发展滞后，建筑节能技术创新机制尚不健全。具体表现为:从事建筑节能技术与产品研发的队伍比较松散;企业与科研院所、大学、行业协会、政府部门和相关机构之间缺乏相互沟通;一些大学或科研机构研发的新材料、新产品和新技术，难以在建筑节能项目中得到推广和应用。另外，在大学里，也没有设置相应的专业和课程、以及专门培养建筑节能服务领域的专门人才。#p#分页标题#e#

摘要：高校能源管理不断发展的今天，需要深化研究管理办法，不断提升管理手段，结合能源监管平台的建设，对传统的管理制度进行升级，向精细化管理方向发展，将制度和技术有机结合，提升管理的专业化，形成能源监管体系，从而实现节约型校园建设。

关键词：高校能源管理;能源监管平台;精细化管理

1.前言

2014年15所部属院校被国家机关事务管理局、国家发展改革委、财政部联合授予全国首批节约型公共机构示范单位。随着能源监管工作在全国高校内积极开展，能源监管平台的普及，节能管理工作也从早期的监控管理进入到精细化管理层面，并上升到节约型校园建设的阶段。

2.高校能源管理问题探讨

2.1高校能源使用特点

高校校园相当于一个小城市，具有学习生活工作等各种机能，高校能源使用上具有以下几个特点：(1)高校人员密集，能源为教学、科研、办公、生活服务；(2)高校用能设备种类、数量多，能源消耗量大，用能具有规律性；(3)能源管理模式较为单一，基本以记录台帐为主，缺乏精细化管理手段；(4)能源费用基本由学校或部门承担，个人合理使用能源意识相对比较薄弱。[1]而高校在发展过程中，占地面积扩大，招生人数增多，科研工作提升，能源消耗也快速增长，这使得学校能源管理的压力也成倍提升。因此，在能源的科学化管理方面，传统的人工手段就越发跟不上步伐。如何建立一种有效的机制和制度来管理学校的能源消耗，促使能源在其中各个环节里得到高效合理的使用，是快速发展中的高校面临的重要问题。