现阶段,在我国经济高速发展的同时,也面临着资源有限、能源消费急剧增长、能源供给与需求之间的矛盾日益突出等问题。数据显示,现阶段我国单位GDP的能耗水平是发达国家的3倍左右,这正是能源总体利用率较低所造成的。建筑能耗作为我国三大能源消耗类型之一,是影响我国总体能耗水平的关键部分。建筑用能效率的提升作为节能工作的重点,不应仅着眼于设备的更新替换,还应利用先进的能源管理手段,综合提高建筑用能的运行管理水平。
尽管目前国内外有很多研究机构对现有各类公共建筑设备的能耗及运行情况进行了摸底调研,为提高设备系统运行效率、降低设备系统的运行费用、研究设备的节能技术等方面提供了具有参考价值的数据,但是在标准层面上,如何开展建筑能源管理工作尚缺乏相关依据。
与此同时,加强建筑能源管理是缓解我国能源紧缺矛盾、改善人民生活、减少环境污染的一项最直接、经济性最好的措施。通过制定完善的建筑设备能源管理标准体系,有利于全面了解我国能耗水平、能耗结构、系统调控策略、设备性能和设备用能模式;为国家制定能源结构调整战略提供建筑能耗基础数据等参考依据;同时,为国家掌握建筑能耗工作的进展以及制定合理的相关建筑节能管理政策、标准提供数据支撑。
因此,建筑能源管理技术为建筑节能运行管理工作提供指导依据,解决存在的重改造、轻运行的工作盲区。此外,建筑能源管理技术还可以有效的促进建筑节能运行管理市场的建设,刺激建筑节能运行管理需求,引导建筑能源管理发展方向,建立建筑节能市场发展的良性循环。
建筑能源管理范围包括建筑中使用的各种能源和水资源,包括外购或输入到建筑的能源和水资源、经由能量系统转换并产生的二次能源,以及终端使用者消耗的能源和水资源。建筑能源管理活动应包括:建筑用能评估与审计、建筑用能系统节能运行与能效提升、日常维护和运行管理。建筑能源管理针对建筑物或者建筑群内的变配电、照明、插座、供暖、空调、通风、动力、电梯、热水、给排水等系统和设备开展的用能合理性评估、系统运行调适、节能节水改造等活动。同时,建筑能源管理工作中涉及的相关设备或系统的测试工作应满足国家相关检测标准要求。
依据《建筑能源管理技术规程》T/CABEE 003-2020,公共建筑能源管理应持续开展用能评估,将用能评估工作按照执行人员的不同分为两个类别,一类是建筑使用者管理者自己开展的,是日常需完成的;另一类是为满足评价要求所聘请的第三方专业机构开展的,一般是定期开展的。而评估工作根据出发点不同,其具体的做法也有所区别。一个是从用能社会公平性出发的评估,是指公共建筑能源管理者根据被评估建筑为实现各种特定功能而消耗的能源和水资源情况,及其对应的同类型建筑和功能、相似气候或同地区的社会平均能耗水平,确定该建筑物为实现特定功能而消耗的能量是否合理。
从自身用能合理性出发的评估,是指在承认被测评建筑物的实际使用状况、实际围护结构性能、设备系统形式等先天因素的前提下,给出没有重大系统设备设计缺陷、没有限重浪费问题时对应的建筑能耗水平,作为该建筑物的合理能耗,并与该建筑的实际能源消耗进行对比,以此评估建筑的用能合理性。
能源管理者对建筑用能进行评估时,宜对建筑为实现某种特定功能而消耗的能量和水资源进行分项评估,评估内容包括:暖通空调系统电耗、照明和室内电器电耗、电梯电耗、热水生活能耗、通风系统电耗、给排水系统电耗等,以及总电耗和总外购能源消耗量和总用水消耗,并宜将能耗量统一为用能强度等能耗指标的形式。考虑到特殊功能不具备普遍可比性,因此,本条提出对于特殊功能的能量、水资源消耗量进行单独评估。本条所指的用能强度可为单位建筑面积的能耗,或公共建筑对应服务量(如入住率、客流量、营业额等)的单位服务量能耗;建议对通信机房、服务器机房等能耗强度特别高的特殊区域单独计量和评估。
能源管理者应定期对建筑用能合理性进行评估,应根据能耗系统运行的周期进行日常评估,间隔时间不应超过1年。考虑不同的能量系统运行周期不同,本文所指的日常评估周期,可采用供暖季、供冷季、季度、月度、周或日的评估。
建筑面积20000m3及以上的公共建筑或设有集中空调系统的公共建筑应定期开展能源审计。能源审计应由符合条件的第三方机构承担,审计深度应符合《公共建筑能源审计导则》要求,达到二级及以上,能源审计时间间隔不应超过3年。
能源管理者对建筑物进行用能合理性评估时,应先进行能耗对标,对超过限额指标的用能系统应进行能源审计和现场实测。对于被测评建筑超过某项能耗指标合理值的用能系统,则进一步调研相关信息,根据模拟分析方法计算被测评建筑该用能系统合理用能指标值,再进行评估;对于被测评建筑该用能系统仍超过相应能耗指标限值,应进行能源审计和详细现场实测。
建筑用能系统的日常评估应根据用能系统运行记录台账、能耗数据报表等,结合用能系统基本运行参数的测试数据,评价分析用能系统的运转和能效情况。用能系统运行记录反映了系统一段时期内的运行状况,能耗数据报表则反映了这段时期内能源消费情况。用能系统日常评估时,应以用能系统运行记录台账、能耗数据报表等分析为主,用能系统基本运行参数测试为辅的方式评价分析用能系统的功能性运转情况、能效情况,找出用能系统运行过程中的常见问题,指导用能系统运营维护工作的开展,从而保障建筑用能系统的日常高效运转。
其中,对于过程中使用到的建筑用能系统的表具精度应进行必要的要求,参考《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则》及相关地方标准要求,应满足如下要求:
电能计量装置:
水计量装置:
其他用能计量装置:数字燃气表精度等级应不低于2.0级。
建筑用能系统日常评估应优先采用建筑能源管理系统记录的数据并提高数据分析能力。随着建筑信息化建设的推进,越来越多的建筑建立了建筑能源管理系统,对建筑用能进行了分类、分项的在线监测和计量,获取连续的监测数据,并根据要求进行逐年、逐月等不同时间段的分析。
对于没有建筑能源管理系统的建筑,建筑用能系统日常评估数据宜通过人工记录和现场测试两种方法获取。人工记录数据包括电力、自来水、天然气等能源消耗的定期记录数据、缴费记录数据、设备系统的运行记录等,现场测试数据包括设备系统的运行参数、效率等可通过仪表测试、计算得到的数据。评估建筑总体用能情况,如单位建筑面积能耗时,可使用人工记录数据进行分析评估。评估某个设备系统时,可结合该系统的人工记录数据和现场测试数据进行评估,现场测试应符合《公共建筑节能检测标准》JGJ/T177等相关标准的要求,分析方法可参考《公共建筑能源审计导则》等相关标准。
(1)用能系统运行记录
用能系统运行记录台账应至少保留近1年的运行记录文件,主要包括:设备运行记录、巡回检查记录、运行状态调整记录、故障与排除记录、事故分析及处理记录、运行值班记录、维护保养记录等。由于建筑用能系统中的空调系统、生活热水系统等,其运行状况随季节变化大,因此只有1年以上的运行记录,才能反映系统全年的运行状况。建筑用能系统运行情况可通过定时、定点巡回检查的方式进行记录,主要用能系统或设备记录的间隔时间应不大于4h,次要用能系统或设备的记录间隔时间宜不大于1天。
(2)用能系统能耗数据
用能系统能耗数据台账宜保留近3年的能源消耗数据账单,主要包括:能耗统计报表、能源消耗总量账单、分类能源消耗账单等。建筑能耗受建筑使用强度、气候因素等影响,每年的建筑能耗可能存在较大的变化,为分析其能耗变化趋势,反映建筑的正常能耗水平,宜至少有近3年的能耗数据。另外,按照《公共建筑能源审计导则》(建办科[2016]65号)的要求,开展一级能源审计至少需要1年完整的能耗数据,开展二级能源审计和三级能源审计均需要3年完整的能耗数据。因此,本标准要求在条件允许时,宜收集3年的能耗数据;受条件限制时,至少应收集1年的能耗数据。
能源消耗数据账单应包括建筑消耗的所有能源种类,并收集逐月数据,以提高数据分析精度,主要包括:逐月能源消耗统计报表,逐月能源消耗量报表,逐月能源消耗费用报表,电力、水、天然气等各类能源的逐月消耗报表。
(3)用能系统的日常评估要求
用能系统的日常评估宜对用能系统的基本运行参数进行测试,为客观反映建筑用能设备、系统的运行状况,建筑物业管理人员可利用常规的便携式仪表或用能系统已配备的仪表进行基本运行参数的测试,从而辅助评估建筑用能系统日常运转情况,测试方法应满足现行行业标准《公共建筑节能检测标准》JGJ/T 177、《采暖通风与空气调节工程检测技术规程》JGJ/T260等有关测试要求。基本运行参数包括:采暖供回水温度、空调供回水温度、水流量、水压力、热量及冷量、耗电量、耗油量、耗气量、电功率等。
用能系统功能性运转情况日常评估应检查用能系统运行参数是否正常,判断用能系统运行状态是否满足设计和使用功能要求,以及是否存在能源资源浪费的情况。
用能系统能效情况日常评估宜对近3年的总能耗、用能强度变化趋势及影响因素等进行分析,并与国家及地方能耗限额进行对标分析,判断用能系统能源利用效率的合理性。其中,用能强度主要包括单位面积能耗、单位服务量能耗等,可参考《民用建筑能耗标准》GB/T 51161及各地能耗限额对公共建筑用能强度进行对标分析,了解建筑的能效水平。
公共建筑用能系统数据分析应根据建筑用能系统的特征,按下列规定对用能系统的能效、
关键运行数据进行分析:
(4)日常评估报告
能源管理者应编制日常评估报告,根据日常评估结论调整用能系统的运行策略,并对数据异常的用能系统进行核查、维护。能源管理者应编制日常评估报告,主要内容包括运行记录核查及分析、用能系统基本运行参数测试结果及分析、能源资源消耗总量及用能强度分析、能耗对标分析、分项用能系统运行状况分析、节能潜力分析、日常评估结论等。公共建筑业主或物业管理机构应充分利用日常评估结果,找到建筑用能系统的节能潜力和空间,从而有针对性的调整建筑用能系统运行策略和做好维保工作,切实有效地提高建筑用能系统运行管理分析水平和能力。
根据《公共建筑能源审计导则》的基本要求,作为能源审计工作开展的前提,能源管理者应与能源审计机构明确审计目的、审计依据、审计范围、审计等级、建筑基本信息、用能系统概况等相关内容。其中,在开展能源审计过程中,为保证审计工作所获取的数据真实可靠,应对能源审计机构的仪器仪表的测试性能有所要求。本条参考《公共建筑节能检测标准》JGJ/T177附录A.0.1中“表A.0.1 仪器仪表测量性能要求”,列出了主要的参数测试仪器要求。
(1)审计机构
能源审计机构应对建筑能源管理现状进行审查,包括:建筑能源管理机构、建筑能源管理方针和目标、建筑用能管理制度、建筑用能设备使用计量及管理情况和建筑节能改造情况等。
能源审计机构应对建筑总能耗(年、月)、建筑分项能耗、建筑能耗指标及达标情况、能源种类构成及占比等建筑能耗情况进行审查,并应达审计等级要求。其中,建筑分项能耗应根据分项计量系统获取或拆分;对于无分项计量系统的公共建筑,宜根据变配电系统原理图及运行记录、设备运行记录、主要设备/主要支路的现场实测能耗、设备铭牌等信息统计得到分析能耗数据。
能源审计机构应掌握建筑室内温湿度、CO2浓度、照度等室内环境状况,必要时应进行检测、监测,并分析评价建筑室内环境保障情况,并且能源审计机构使用的检测监测仪器仪表应满足国家及行业相应规范要求,必要时应提供检测仪器仪表检定证书、维修及校验记录。
能源审计机构应掌握建筑用能系统性能及运行状况、围护结构热工性能及使用状况、可再生能源系统性能及使用状况进行分析,必要时应进行相关检测,并分析评价建筑节能情况。
(2)公共建筑用能系统能效性能检测
能源审计机构应结合建筑实际情况,分析建筑节能潜力,提出能效提升建议和改造方案。为掌握公共建筑的用能系统性能和运行状况,对于公共建筑用能系统能效性能检测应包括暖通空调系统性能检测、电气设备性能检测、水系统性能检测和其他用能系统检测围护结构的检测,应满足《公共建筑节能检测标准》JGJ/T177的规定。
1)公共建筑暖通空调系统能效检测应包括冷热源检测分析、输配系统检测分析、空调末端系统检测分析、锅炉性能检测分析,并应符合下列规定:
2)公共建筑电气系统性能检测应包括供配电电能质量检测分析、照明系统检测分析,并应符合下列规定:
3)水系统性能检测分析应包括给排水系统、生活热水系统检测、再生水检测,并应符合下列规定:
4)其他系统应根据实际情况开展性能检测,并应符合下列规定:
建筑能源审计机构的审计程序、过程、结果应符合国家相关法律法规及标准规范要求。能源管理者应根据建筑能源审计结果采取相应的管理措施或技术措施。
依据标准《建筑能源管理技术规程》,公共建筑建筑用能系统节能运行与能效提升工作包括:用能系统调适和系统能效提升。公共建筑能源系统投入使用前,应完成系统的试运行,其功能应满足各类系统的使用功能要求。
新建公共建筑应满足能耗的分类分项计量,既有公共建筑在确保用能系统基本参数测量的同时,根据用户条件,宜实现能耗的分类分项计量;条件许可时,可实现分户(部门)能耗计量。我国国家层面和多数省(市)级层面均规定新建公共建筑必须安装建筑能耗监管平台。建筑能耗的实际测量数据是建筑能源系统节能运行和系统调适工作的重要基础。实现分户(部门)能耗计量是实现行为节能、管理节能的依据,因此鼓励有条件的建筑业主或使用单位建设并使用分户(按部门)能耗计量的建筑能耗监管平台。
同时,建筑节能工作不能以牺牲环境质量作为代价,相反,应该通过建筑用能系统的节能运行,提升建筑室内环境质量,实现能效和环境的同时提升。其中,对建筑室内空气的温度、湿度等空气热工参数,室内新风量等涉及能耗的关键参数应该首先给予保障。
公共建筑用能系统调适工作应由有经验的专业机构完成。调适工作团队应将调适工作的目标、步骤、时间,所涉及的部位、调适过程中对用能系统的影响等关键要素汇总并制定工作方案,与建筑业主或物业管理部门充分沟通交流,达成共识。可以一次性完成全部用能系统的调适工作,也可以根据建筑业主的需求和系统实际情况分阶段完成。在分阶段完成调适工作时,应抓住用能系统的关键,对调适工作相对简单、调适成本低、对系统日常使用影响较小的部位率先开展调适工作,并根据实际工作情况最终完成全系统的调适工作。
系统调适环节还应增加对于楼宇自控系统的验收需求,即楼宇白控系统应能提供对系统调试相关的数据支撑并能够支持根据调适需求进行远程控制。楼宇自控系统应内置多种节能运行模式,根据天气及末端负载变化动态切换运行模式,在保证舒适度的情况下达到节能运行的目的。建筑用能设备和系统应通过调适确保主要用能设备和系统的性能在实际运行工况下达到合理范围。
用能设备调适应包括(不限于)以下项目:
1)冷水机组和热源设备;
2)各种循环水泵(冷水泵、冷却水泵等);
3)冷却塔;
4)空气处理设备,包括空调箱、新风机组和风机盘管等;
5)主要送排风机;
6)空调水系统和风系统的主要水阀和风阀;
7)变压器;
8)其他大型(超过3kW)的耗电设备、耗热设备和耗冷设备。用能系统调适应包括(不限于)以下项目:
(1)冷水机组
调适应保障冷热水机组及系统在合理的能效区间运行。建筑用能系统中的冷热水机组及其相应的系统是建筑用能的主要部位,应是调适工作的重点,冷热水机组调适应考虑:
(2)水泵
水泵调适应满足系统运行要求,并保证工作在高效区。水泵调适要点:
(3)冷却塔
冷却塔调适应保障冷水机组及系统在合理的能效区间运行。冷却塔不仅产生一定的能耗,而且还产生一定水耗。冷却塔运行状况直接影响冷水机组的运行效果,因此应给予高度的重视,冷却塔调适要点:
(4)空调和新风机组
空调机组和新风机组应满足室内舒适度和房间空气品质的要求,并处于高效合理状态。空调和新风机组调适要点:
(5)水系统
水系统应确保在各种冷热量需求情况下空调末端和最不利环路满足供水量需求,各环路之间应实现水力平衡。水系统调适要点:
(6)空调风系统和末端
空调风系统和末端的调适,应确保每个末端风量合理并满足平衡要求。空调风系统和末端调适要点如下:
(7)供暖和生活热水系统热源
供暖和生活热水系统热源调适应保证热源的安全和高效运行。供暖和生活热水系统热源调适要点:
其他用能系统应根据需求进行适应性调适。若发现明显不合理的状况应进行调节,调节内容应包括不限于建筑的供暖系统、通风系统、空调系统、给水系统、排水系统、热水系统、电气动力系统、照明系统、控制系统、信息系统、监测系统等。调节目的为确保各系统实现不同负荷工况运行和用户实际使用功能的要求。
用能系统能效提升工作力求低成本或无成本。通过用能系统调适,发掘节能潜力和能效提升空间。结合当前我国的实际情况,不可能投入大量的资金用于建筑用能系统能效提升。但是,对于导致系统不能正常运行的系统改造的投入,则应该予以充分的保障。调适机构或具体的能效提升工作承担单位应明确进一步工作的内容、效果和投入的资金预算,并向建筑业主或物业管理部门提出倾向性建议。
公共建筑用能系统耗能设备运行过程中,宜优先考虑使用无成本或低成本运行措施,应建立建筑全寿命期档案,制定保养工作计划,保证运行维护管理记录齐全。应建立巡检更新管理制度,根据系统实际运行情况定期对设备系统进行性能检测,制定建筑再调适计划,对建筑各系统进行详细的诊断、调整和完善。
当需要进行系统能效提升改造时,应以能源审计结果为参照,从技术可靠性、可操作性和经济性等方面进行综合分析,选取合理可行的能效提升方案和技术措施。公共建筑的冷热源系统进行节能改造时,首先应充分发掘现有设备的节能潜力,并应在现有设备不满足需求时,再予以更换。
(1)围护结构
在日常节能运行过程中,宜考虑围护结构与用能系统间的联动调节及遮阳装置使用,同时根据需要进行对围护结构热工性能进行检测。在进行用能系统节能运行过程中,需要考虑如何提升围护结构性能,宜优先考虑以下内容:
(2)暖通空调系统
宜采用系统群控、参数优化、系统平衡调试、设备变频调节等方式满足供暖、通风及空调系统节能运行及能效提升。
在进行用能系统节能运行过程中,暖通空调系统宜优先考虑以下内容:
(3)电气与控制系统
宜采用自然采光、感应调节、智能控制等方式满足电气系统节能运行与能效提升,保证供配电系统运行满足国家及地方标准规定。在进行用能系统节能运行过程中,电气与控制系统节能运行宜优先考虑以下内容:
(4)可再生能源
有条件情况下,宜优先采用可再生能源为建筑供能,优化能源供应结构。使用可再生能源系统宜优先考虑以下内容:
(5)监测与能源管理平台
宜配置监测与能源管理平台对用能系统进行节能运行监测及控制。监测与能源管理平台的运行与管理需优先考虑以下内容:
可使用蓄能系统节省电能消耗费用。根据当地的分时电价政策和建筑物暖通空调负荷的时间分布,经过经济技术比较合理时,可采用蓄能系统供冷或供热。
(6)节能与能效提升
当现有设施设备无法满足用能系统节能运行时,应参照能源审计报告及相关标准文件对问题部位进行节能与能效提升改造。
能源管理项目应周期性对其系统、设备的运维、改造及能源利用效率进行综合性评价、分析,使之满足安全、高效运行的要求。能源利用效率的管理进行了要求,所谓能源利用效率管理,也即是能效管理,主要包括:
能源管理项目应以科技创新和商业模式创新为支撑,充分发挥市场配置资源作用,落实能源、水资源消耗总量和强度双控目标,提高能源及水资源利用效率,促进节能减排、节水减污,推动绿色发展。对具备条件的能源管理项目,应采用合同能源管理或合同节水管理模式进行能源、水资源管理。能源管理应具备能源管理的制度建设、人事规划、员工培训、能耗统计分析、设备设施运维、应急保障及提升用户满意度等工作职能。
能源管理应建立能源消耗台账及设备的安装、验收、使用、维护、维修、改造、更新直至报废的过程形成的图纸、文件、资料等档案,并整理、鉴定统一编号,归档保存。
能源管理应充分利用物联网、大数据、人工智能等技术,对设备设施及能源消耗进行量化管理;应定期对能耗消数据的真实性和准确性进行复核,包括对能耗监测平台所采集的能源数据进行复核,确保能源管理项目能耗数据的真实性和准确性。
能源管理人员宜持证上岗或具备专业资格(职称),熟悉和了解节约能源及环境保护的法律、法规。涉及的专业资格主要指能源管理师,是指从事企业能源管理工作的领导和专业管理人员,由企业负责能源管理的厂级领导和管理部门、生产单元(分厂或车间)负责节能工作和能源管理的技术负责人或专职工程师担(兼)任,是企业科技管理人才的重要组成部分。能源管理师应具有良好的职业素养,具备相应行业的知识,掌握现代企业管理方法,精通企业能源管理工作。
实施改造、优化后的节能项目,建筑室内环境及室外排放指标应满足或优于国家现行环保标准。涉及的室内环境和室外排放指标主要包括:
能源管理应建立日常抄表、巡检、维护、保养、测试、节能、工作交流、技术分析、工作记录等日常工作制度。能源管理应制定设备操作规程、设备使用管理制度、设备运行岗位责任制度、交接班制度、巡视记录制度、工具使用及管理制度。能源管理应强化能源、水资源消耗的定额管理,并定期对能源、水资源消耗进行公示。能源管理应加强能源消耗的过程管理,对能源、资源进行分类、分项、分户计量,并对其过程的效能进行统计、分析,定量、对标、考核,使之满足设计要求或达到同类设备工况的高效区间。
(1)运维管理
运维管理是指具备持证上岗的设备操作人员,操作设备运行过程中,提供设备正常工作的环境条件、控制其技术状态变化、提高运行效率、延长设备使用寿命的管理过程。
(2)资产管理
立足设备本身的功能性,建立与之对应的资产使用、维保、故障、能耗、改造等管理制度,使设备寿命周期费用最经济。采用技术、经济、组织、管理等手段使设备在满足功能量输出的条件下,能源消耗成本最低。
涉及建筑设备的资产管理,资产管理的概念和内容如下:
(3)节水管理
对水资源应实行分级、分质管理;加强用水器具采购管理,所购用水器具应满足《节水型卫生洁具》GB/T 31436技术要求;定期进行水量平衡测试,寻找水资源浪费环节,挖掘节水空间,探索节水改造方案,实现高效节水。节水管理参考值参见附录10。
实施能源管理项目应实行目标考核及制度量化,建立考核指标,量化考核目标,确定考核对象。应建立日常检查考核机制,督促能源管理部门及操作人员提高工作成效和管理质量。
能源管理质量考核主要内容包括:用户体验、设备使用状态、能源资源消耗指标、环境指标及制度执行与创新等。能源管理质量考核,是一种检查、督促能源管理部门、操作人员工作成效和质量的手段,目的在于管好、用好、维护好设备与能源系统,使人、机、能三者成为有机的结合体。同时,能源管理考核也是提高用户体验、创造经济价值的双赢举措。
管理质量考核主要内容包括:用户体验考核,使用状态考核,能耗指标考核,环境指标考核,制度执行与创新考核;
根据能源管理情况,应对能源管理者进行奖励或者处罚。能源管理项目各项能耗指标低于同一地区、同一类型建筑的管理部门或人员应给予奖励。能源管理项目存在严重的能源、水资源浪费现象,且未按本规程要求进行整改的部门或人员,应对其进行处罚。