綠色建筑概論第十一講綠色建筑運營與維護1.什么是能耗運行管理平臺？作用是什么？2.如何將能耗運行管理平臺融入建筑運營？3.BIM技術的特點是什么？構建能耗運行管理平臺/11.1構建能耗運行管理平臺3能耗運行管理平臺是指通過對建筑安裝能耗計量裝置，采用本地或遠程傳輸等手段采集能耗數據，實現能耗數據的在線監測和動態分析決策功能的硬件系統和軟件系統的統稱，是更為廣義的能耗監測系統。能耗運行管理平臺平臺效果示意圖基于信息技術的高速發展，可以建立起全國聯網的綠色建筑能耗監測平臺，對全國綠色建筑能耗進行實時監測，并通過能耗統計、能源審計、能效公示、用能定額和超定額加價等制度，促使綠色建筑提高節能運行管理水平，培育建筑節能服務市場為推動我國綠色建筑的進一步發展，打下堅實的基礎。能耗運行管理平臺發展現狀4對綠色建筑安裝分項計量裝置，通過遠程傳輸等手段及時采集分析能耗數據，實現對綠色建筑能耗的實時動態監測；能耗統計、能源審計等基本信息實現全國聯網，方便進行匯總分析。能耗監測建筑能耗運行管理平臺的主要工作內容對綠色建筑的基本情況、能源消耗（電、水、燃氣、熱量）分季度、年度的調查統計與分析。能耗統計根據能耗統計結果，選取各類型建筑中的部分高能耗建筑，或部分低能耗建筑進行能源審計，分析結果及成因，為建筑發展總結經驗。能源審計在政府或其指定的官方網站以及本地主流媒體上對能耗統計結果和能源審計結果進行公示。能效公示制訂本轄區能效公示辦法；制訂本轄區能耗調查與能源審計管理辦法；建立和完善節能運行管理制度及操作規程；研究能耗定額標準與用能系統運行標準，逐步建立超定額加價制度；研究探索市場化推進綠色建筑節能的機制。制度建設有很多國家開展了關于建筑能耗監測與能源運行管理平臺的研究與設計。能耗運行管理平臺發展現狀5美國是世界上建筑能耗數據和信息最好的國家之一，其國家標準局負責了美國的建筑能耗統計。美國環境保護署在美國進行了四年的大規模建筑能耗調查和監測。經過多年積累，已經獲得了全國大量詳細的建筑能耗數據，為了解建筑能耗特點和開展必要性的節能工作提供了很重要的真實數據。國外發展現狀010302英國在1976年第一個開始統計包括建筑類別在內的建筑物的詳細能耗和分類能耗，通過對公共建筑能耗區進行分類和建筑能耗項目的細分，給出不同能源的能耗值，獲得了大批真實的建筑能耗數據，為英國相關部門在建筑節能等方面的工作提供了參考依據。國外高校也紛紛投資研究能耗監測系統，如北卡羅萊納大學通過設計一個放置在宿舍大廳中的數字顯示系統實時顯示采集到的學生宿舍用電能耗數據；東京大學和帝國理工學院合作設計了一個基于網絡的開放式分布式建筑能耗監測系統，通過變成控制器采集原始數能耗運行管理平臺發展現狀62005年11月，清華大學建筑節能研究中心提出了建立大型政府辦公建筑能耗分項計量系統，作為提升政府機構建筑能效的基礎。國內發展現狀2006年1月，北京節能環保中心和清華大學建筑節能研究中心在對北京市政府機構的10個試點節能診斷結果進行分析和整理后，向北京市政府提交了綜合報告，報告中建議對北京市政府機構的辦公樓實行逐項能耗計量。2007年7月，清華大學建筑節能研究中心在10座大型公共建筑中建立了實時能耗分項計量分析系統，實現了分項計量數據的穩定、連續采集、傳輸、儲存和分析。同一年，深圳、天津和北京被要求建立能耗檢測平臺并被列入了大型公共建筑節能監管體系示范城市我國對建筑能耗的統計工作起步相對比較晚，從20世紀90年代開始，我國才著手進行能耗監測系統建設，先后頒布了一些行政法規，成立了一些專門機構負責能耗監測和管理。010203能耗運行管理平臺發展現狀7我國高度重視建筑能耗監測工作，制定了一系列相關政策，明確了建筑能耗監測的重要性。同時，每年也對各省市的能耗監測情況等進行了統計與匯報。如上海市住房和城鄉建設管理委員會及上海市發展和改革委員會聯合發布了《2022年上海市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗及分析》，針對上海截至2022年的機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測平臺的覆蓋清苦那個進行了統計與分析。能耗運行管理平臺發展現狀8目前，深圳、北京、天津已順利完成了動態能耗監測平臺，并通過了國家驗收。在這種形勢下，各公司陸續推出了各種用于能耗監測的軟硬件產品，其中數據采集器種類比較多，一些互聯網公司也在著手開發可用于建筑系統的數據資源管理系統，實現能耗數據的實時監測。建筑碳排放及能耗監測系統能耗運行管理平臺構成9多數文獻認為物聯網包含感知層、網絡層和應用層。感知層用于實現物品的信息采集、對象識別，其關鍵技術包括傳感器、無線射頻、短距離無線通信等。網絡層用于物質信息的傳輸，主要依賴于互聯網和電信網，有多種設備需要接入物聯網，因此物聯網是異構的。應用層實現信息的存儲、加工、數據挖掘，提供反饋信息服務于物體，物聯網的智能化中心，該層涉及海量信息的智能處理、分布式計算等技術。物聯網構架圖能耗運行管理平臺構成10近年來物聯網的概念、標準和技術也被引入到建筑節能減排領域。建筑能源系統物聯網（InternetofBuildingEnergySystem，IBES）是指基于對建筑能源系統中各類物理量的在線感知，通過異構網絡融合、信息匯聚、決策診斷和反饋控制，實現對建筑能源系統監測、控制與管理的物聯網。建筑能源系統物聯網架構圖能耗運行管理平臺構成11建筑能源系統物聯網架構圖建筑能源系統物聯網的架構體系采用分層結構形式，共包含6層，分別為：感知控制層、網絡傳輸層、信息匯聚層、數據加工層、診斷決策層和信息輸出層。建筑能源系統物聯網的架構體系中各層之間相互獨立，任一層并不知道它的相鄰層是如何實現的，層之間僅通過層接口提供信息互通。由于每一層只實現單一且獨立的功能，因此可將復雜的問題分解成若干個容易處理的子問題，降低問題的復雜度。當架構體系中任何一層發生變化時，只要層間接口的關系保持不變，則架構體系的整體功能不受影響。能耗運行管理平臺構成12建筑能源系統物聯網架構各層功能感知控制層感知控制層位于建筑能源系統現場，為所有現場耗能設備編碼，通過低功耗有線和無線技術感知建筑能源子系統的各種基本物理參數。物聯網的本質是信息的處理與控制，因此開發具有控制功能的現場智能網關就格外重要。網絡傳輸層網絡傳輸層由于現場條件千差萬別，建筑能源系統物聯網的監測數據不僅可通過Internet網絡傳輸，將來也可通過電信網絡和廣播電視網絡傳輸。多網融合技術可解決此問題。

信息匯聚層信息匯聚層多種監測數據（比如三相電流、三相電壓、有功功率和電能消耗量等）被收集到信息匯聚層的數據庫，考慮到數據采集和保存的頻率較高，信息匯聚層必須解決海量監測數據的傳輸和保存的理論問題。

數據加工層數據加工層對原始數據進行初步處理，為其上層的診斷決策做數據準備工作。診斷決策層診斷決策層負責建筑能源系統物聯網數據庫的海量數據挖掘工作和建筑能源子系統的控制理論與方法，包括建筑暖通空調系統、建筑其他系統等。信息輸出層信息輸出層研究建筑能源系統的能效評價和節能評價指標體系，將理論決策轉換成切實可行的節能措施。信息輸出服務器公布節能方法通知相關人員采取改進措施。能耗運行管理平臺構成13建筑能耗監測系統可分為硬件子系統和軟件子系統。硬件子系統一般指在建筑內部安裝的用于監測用電、熱量、冷量、流量、用水等參數的建筑能耗數據采集儀表。用戶層的模塊連接也存在多種形式，如有線連接、無線連接以及有線和無線結合的連接方式等。建筑能耗監測系統硬件拓撲結構圖能耗運行管理平臺構成14建筑能耗監測系統的軟件子系統包括數據庫和多個軟件。數據庫為能耗監測數據存儲服務器，軟件分別為能耗監測數據采集服務器程序、數據處理程序、數據查詢服務器程序和客戶端用于信息展示的查詢分析程序。建筑能耗監測系統軟件拓撲結構圖平臺技術對綠色建筑的意義15建筑節能的最終目標是實現建筑實際消耗能源數量的降低，應以實際的能源消耗數據為前提評價建筑節能工作，實際運行能耗應該是評價建筑節能的標準。為合理評價建筑運行模式和設備系統用能情況，應掌握建筑實時能耗狀況，采取對應的節能措施。傳統的人工按月抄表方式費時、費力，準確性和及時性得不到可靠的保障，缺少足夠詳細和準確的數據；無法反映建筑的逐時或一天內能耗變化的實際情況，無法進行更深層次的分析和決策，只有制訂分項計量的劃分原則，確定橫向和縱向比較的判別指標，才能進一步制訂用能定額管理方式，最終構建科學用能管理體系，將國家建筑節能運行管理制度落到實處，實現節能降耗的目標。平臺技術對綠色建筑的意義16隨著人民對美好生活需求的提高，為了提高建筑的舒適性，必要的能耗投入是必需的，而這又與我國建筑節能產生矛盾。在這一背景下，建設與發展綠色建筑顯得尤為重要。但是目前綠色建筑的節能改觀及問題總結依然無法單純從設計、施工來總結與優化，因此建立起基于物聯網平臺的廣義建筑能耗監測就顯得意義重大。從物聯網角度來說，目前的建筑能耗監測平臺還存在許多亟待解決的問題，如物聯網感知層傳感器的優化配置、檢測系統誤差（精度）控制、實現反饋控制的雙向數據流動、海量數據的收集、分析、處理等步驟的進一步開發等等。綜上，在未來我們需要建立全國聯網的建筑能耗監測平臺，準確給出機關辦公建筑和大型公共建筑，甚至包括住宅建筑等民用建筑消耗終端能源的具體數據，掌握綠色建筑能耗的具體點，包括用能發展變化特點、用能種類特點、用能分項特點、氣候環境對建筑能耗的影響和建筑功能對建筑能耗的影響等。BIM技術/11.2BIM技術發展現狀18BIM是建筑信息模型（BuildingInformationModeling）的簡稱，以三維數字化信息模型為基礎，可以集成建筑項目的各種相關信息的工程數據模型。在建筑工程項目的全生命周期中，通過BIM建模，可以把不同階段的工程信息、資源管理、施工過程數據等資源存儲在統一的系統平臺上，促進工程設計和施工協調配合。BIM技術應用BIM模型示意圖BIM模型示意圖BIM技術發展現狀19BIM技術的使用，使建設單位、設計單位、施工單位等工程項目參建各方的工作管理更加合理化、科學化。BIM技術的特色是可以將多種類型的設計軟件與建筑信息綜合利用起來，如下圖所示。BIM技術可以把建筑功能系統、維護系統、設備系統有機結合起來，綜合考量建筑的結構、空間劃分和功能模塊，優化建筑資源配置，從而實現建筑的綠色、環保節能設計目標。BIM時代的軟件和信息互用關系BIM技術特點20可視化能夠同構件之間形成互動性和反饋性的可視，項目設計、建造、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行優化性項目方案優化：利用模型提供的各種信息來優化，如幾何、物理、規則、建筑物變化以后的各種情況信息特殊項目的設計優化：給復雜程度高的建筑優化可出圖性綜合管線圖（經過碰撞檢查和設計修改，消除了相應錯誤以后）；綜合結構留洞圖（預埋套管圖）；碰撞檢查偵錯報告和建議改進方案模擬性節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導模擬、4D模擬、5D模擬、日常緊急情況的處理方式模擬協調性可在建筑物建造前期對各專業的碰撞問題進行協調，生成協調數據，提供出來共享性數據的可共享性，數據共享的及時性許多國家已經開展了較為豐富的BIM技術相關研究。能耗運行管理平臺發展現狀21BIM技術最早起源于美國，其中美國BIM標準NBIMS是全世界范圍內較為先進的BIM國家標準，為使用者提供BIM過程適用標準化途徑，整合項目全周期的各個參與方，依據統一的標準，簽訂項目需要的所有合同，合理共享項目風險，實質上是實現了經濟利益的再分配。國外發展現狀010302英國在美國的標準基礎上針對自己國家特點做了修改，可操作性較強，實際工程中的應用較多，經驗也比較豐富。其他歐洲國家例如德國、挪威、芬蘭等也制定了相關的標準和應用指南。日本在較早時期就提出信息化的概念，并且日本政府加大對于建筑信息化管理的要求，一定程度上加速了日本建筑行業科技創新的步伐。2012年，日本建筑學會發布了從設計師角度出發的BIM規定，明確了人員職責以及組織機構的要求。能耗運行管理平臺發展現狀22國內發展現狀我國對于BIM技術的研究起步較晚，但近幾年來掀起了對BIM技術的研究熱潮。在北京、上海等多地都已有使用BIM的項目落地。能耗運行管理平臺發展現狀23國內BIM實例北京大興機場項目在設計階段針對項目特點設置了BIM數字標準與BIM管理標準。如在主平面系統設計中，運用AutodeskAutoCAD平臺上成熟的協同設計模式快速推進設計，并隨設計節點創建和更新建筑、結構、設備全專業的AutodeskRevit模型，同各專項系統，外圍護系統模型一起在AutodeskNavisworks，AutodeskStingray中進行三維校核及漫游演示。0102上海迪士尼有70%的建筑依靠BIM進行電腦設計、文件編制和分析，通過在整套系列項目中應用BIM，設計和施工時間相近的項目之間形成了一定的協同作用。上海市的建筑項目使用BIM技術較為廣泛，根據上海市住房和城鄉建設管理委員會給出的統計數據，截至2022年上海市滿足投資額1億元及以上或單體建筑面積2萬平方米及以上的項目中BIM應用比例已達到了95.10%；從應用階段上，約94%的項目將BIM技術應用于了建筑、結構專業模型構建等的設計階段，在施工階段的深化設計上也達到約85%的應用率。基于BIM技術綠色建筑優勢24BIM注重建筑全生命周期的概念，因此能夠將項目從開始到完工階段所有相關信息傳輸到BIM模型中，以保證建筑模型中建筑信息的完整性，同時還能夠保證其準確性。相比普通建筑，綠色建筑有著更加復雜、精細的設計，嚴謹、細致的施工過程。因此，在建筑中存在的信息繁雜以及傳遞效率低等問題，通過BIM技術都能夠得到有效的解決。②設計階段BIM建模深化設計BIM方案選擇BIM模擬分析⑥運維階段資產設備管理維修工單管理BIM安防管理能耗大數據分析人工智能應急管理③招投標階段BIM資質預審BIM方案編制④施工階段BIM建模深化設計場布模擬關鍵節點施工模擬4D進度模擬VR數字展廳BIM可視化平臺⑤竣工階段BIM竣工模型維護數字資產交付①策劃階段方案策劃模型方案策劃宣傳片BIM在建筑全生命周期中各階段的應用基于BIM技術綠色建筑優勢——建筑設計階段25綠色建筑涉及很多學科，設計過程也貫穿了工程項目的多個階段。因此，在綠色建筑設計過程中需要多方人員的積極配合以及協同溝通，從而使項目各部門人員在項目中能夠堅持統一的綠色可持續理念，注重建筑物內外系統間的關系。通過總部的項目連接各項目參與方進行線上或線下的協同，實現多個辦公地點項目數據的匯總與交流。人員協同設計示意圖人員協同設計建筑結構模型基于BIM技術綠色建筑優勢——建筑設計階段26暖通空調模型給排水、消防模型強電、弱電模型綜合模型基于BIM技術綠色建筑優勢——建筑設計階段27在以往進行綠色建筑的性能分析模擬時，由于軟件的專業性、各地標準之間的差異、數據信息不能共享等問題，在傳統模式下的綠色建筑設計階段性能模擬大多良莠不齊，沒有把建筑的節能潛力完全開發出來。而在BIM技術的協助下，可以將設計過程中的建筑模型信息包含在BIM模型中，在性能模擬時無需重新建立模型，只需要將BIM模型轉換格式得到性能分析所需要的數據格式上即可。利用BIM進行建筑性能分析建筑性能分析對比基于BIM技術綠色建筑優勢——建筑施工階段29通過BIM技術進行施工模擬，可以在可視化的條件下，檢測各部門的工作間是否存在沖突摩擦以及重合，能夠更加方便快捷地看到下一道工序按原定計劃進行可能會產生的過錯，以及因為這些過錯而導致的損失或者延期。還能夠通過BIM對施工現場布置、人員配置等進行優化，從可視化的角度對工程項目施工過程進行指導。利用BIM進行工程施工階段可視化施工模擬以及可視化基于BIM技術綠色建筑優勢——建筑施工階段30利用BIM進行工程施工階段可視化施工模擬以及可視化基于BIM技術綠色建筑優勢——建筑施工階段31通過BIM軟件，能夠提前對參建各專業的信息模型進行碰撞檢查，包括安裝各專業之間及安裝工程和結構工程之間。在BIM軟件當中可對包括空調風管線、水管線等各種管線進行碰撞檢查，可以避免在施工過程中出現管線交會等情況。對查找出的碰撞點的施工過程進行模擬，在三維模式下觀看施工過程，從而使得技術人員能夠更加便捷直觀地了解碰撞產生的具體原因，并制訂相應的解決方案。BIM軟件中進行管線碰撞檢查碰撞檢查基于BIM技術綠色建筑優勢——建筑施工階段32施工進度管理充分利用BIM的可視化手段，可以將BIM軟件中的模型信息和項目實際進度相關聯，對處于關鍵路線的工程項目施工計劃以及施工的過程進行仿真模擬，對非關鍵路線的重要工作進行提前檢查，對有可能會存在的一些影響因素提前做好防范工作。還可以對通過BIM軟件模擬之后的信息和當前已完工的工程進行比對更加及時高效地發現施工過程中存在的錯誤。基于BIM技術綠色建筑優勢——建筑施工階段33節約資源利用BIM進行預算控制——材料清單。通過BIM技術可以對項目涉及到的土地資源、水資源、材料和能源提前進行仿真模擬，統計施工過程中的資源使用量及各項損耗，對工程施工過程中的建筑材料進行跟蹤控制，對施工過程中可能會出現的關鍵功能現象以及物理現象進行數字化探索，使項目可以在合理范圍內充分調用資源，并實現節能的目標?；贐IM技術綠色建筑優勢——建筑竣工決算階段34考慮到工程量、時效性、審查手段等問題，對工程竣工結算相關資料的完整性和準確性的審查是一個龐大的工程。在整個工程造價管理的過程中，BIM模型數據庫是不斷更新、修改完善的。與模型有關的合同、設計變更、施工管理、材料管理等相關信息也隨著相應的變化錄入更新，這樣到竣工結算階段時，其信息量已經足以表達竣工工程的整個實體。所以運用BIM技術的工程能夠極大地縮短結算審查前期準備工作的時間，最終提高結算工程的質量與效率?；贐IM技術綠色建筑優勢——建筑后期運營管理階段35將BIM模型與綠色建筑中的設備管理系統相結合，能夠使結合的BIM模型包含各種設備的所有信息，通過BIM可以隨時三維直觀地查看各種設備的狀態，方便設備的相關管理人員及時了解設備的相關狀況，并依據設備目前的狀態預測設備將來可能會出現的問題和故障，在設備尚未發生故障之前就采取相應的措施對設備進行維護，防止故障的出現。基于BIM技術綠色建筑優勢——建筑后期運營管理階段36通過統一編碼，實現虛擬設備與物理設備的映射?；贐IM技術綠色建筑優勢——建筑后期運營管理階段37通過BIM對建筑各處的設備進行管理智慧運行與維護/11.3智能建筑與智慧建筑39智能建筑是指以建筑物為平臺，通過研究它的結構、系統、服務等要素的內在聯系，以最優的設計理念建設一個投資合理又高效的優雅舒適、便利快捷、高度安全的環境空間。智能建筑通過設計樓宇設備自控系統（BuildingAutomationSystem，BAS），對建筑物的用電系統、給排水系統、空調系統等多種系統進行運行監測與管理，實現對建筑物的智能管理，節約能源和人力資源?！吨悄芙ㄖO計標準》GB/T50314-2015中給出的“智能建筑”的定義智能建筑與智慧建筑40智慧建筑是比智能建筑更加先進、更加科學的綜合性建筑系統，它更加符合人們的需求，也能夠為人們提供主動化的服務。智慧建筑以科學技術以及互聯網技術為載體，集機構、系統、應用、管理機器優化組合為一體，有效提升了各類智能化信息的綜合應用，同時具備感知、傳輸、記憶、判斷和決策等綜合智慧能力。智慧建筑物聯網集成管理系統示意圖“智慧建筑指的是指那些通過優化自身結構、系統服務和管理以及他們的內在關，來提供一種投資合具有高效舒適便利環境的建筑物?！泵绹腔劢ㄖ芯吭骸爸腔劢ㄖ撌亲詫W習、會思考，可以與人自然地溝通和交互，具有對各種場景的自適應能力，并且作為智慧城市的一部分，可以在更高的結構層次上高度互聯。”《阿里巴巴智慧建筑白皮書（2017）》有關智慧建筑的定義智能建筑與智慧建筑41大量智慧建筑還可以通過物聯網等技術形成整體，即智慧城市。打造智慧城市管理系統，集成城市業務管理數據，對城市運行當中的多項數據進行實時監測，實現城市數據的運行管理，推動提高城市管理效率、降低運行成本。智慧城市管理系統示意圖智慧建筑與智慧城市智慧城市綠色建筑智慧運行與物業管理42通過使用建筑物內置的計算機網絡、通信、自動控制等現代化建筑設備，可以滿足用戶對于建筑在信息交換、安全性、舒適性、便利性和節能性等方面的要求。這些設備根據結構、功能的不同，其布置位置、連接方式等均有差異，管理設備時往往需要單獨操作，這意味著建筑管理人員需要往返不同設備之間進行對設備的啟停、調節等管理。為解決建筑管理與運行上的不足，智慧運行的概念應運而生。城市智慧運行系統示例智慧建筑與智慧城市綠色建筑智慧運行與物業管理43智慧運行不單是技術問題，而是能運用既有規則來調整、改變現存的事物，以獲得符合特定目標結果的“執行智慧”。信息化、智能化的技術都是實現智慧運行的支撐手段，根據建筑運營的組織結構和業務流程對運營系統進行頂層設計，建立運營的體制與機制，協調各類人員利益關系，承擔經營和管理的責任?！毒G色建筑評價標準》（GB/T50378-2019）中的智慧運行與物業管理條例《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）——智慧運行446.2.6設置分類、分級用能自動遠傳計量系統，且設置能源管理系統實現對建筑能耗的監測、數據分析和管理，評價分值為8分。分類、分級用能自動遠傳計量系統智能樓宇綜合管理系統智慧運行《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）——智慧運行45室內空氣質量檢測系統頁面6.2.7設置PM10

、PM2.5

、CO2

濃度的空氣質量監測系統，且具有存儲至少一年的監測數據和實時顯示等功能，評價分值為5分?！毒G色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）——智慧運行466.2.8設置用水遠傳計量系統、水質在線監測系統，評價總分值為7分，并按下列規則分別評分并累計：1、設置用水量遠傳計量系統，能分類、分級記錄、統計分析各種用水情況，得3分；2、利用計量數據進行官網漏損自動檢測、分析與整改，管道漏損率低于5%，得2分；3、設置水質在線監測系統，監測生活飲用水、管道直飲水、游泳池水、非傳統水源、空調冷卻水的水質指標，記錄并保存水質檢測結果，且能隨時供用戶查詢，得2分。城市用水數據監測系統示例《綠色建筑評價標準》（GB/T50378—2019）——智慧運行476.2.9具有智能化服務系統，評價總分值為9分，并按下列規則分別評分并累計：1、具有家電控制、照明控制、安全報警、環境監測、建筑設備控制、工作生活服務等至少3種類型得服務功能，得3分；2、具有遠程監控的功能，得3分；3、具有