侯伽萍

（河海大學商學院，江蘇 南京 211106）

0 引言

2018年我國建筑運行能耗約為全國能源消費總量的22%，其中碳排放總量中公共建筑占30%。作為擁有世界上最大建筑市場的國家，對既有建筑實行綠色節(jié)能運維是助力實現(xiàn)“十四五”規(guī)劃中“碳中和”“碳達峰”目標中不可或缺的一環(huán)。通過對中國建筑進行調(diào)查與分析發(fā)現(xiàn)，商業(yè)建筑體量大、耗能高，具有巨大的碳減排潛力。

BIM（BuildingInformationModeling）技術(shù)通過分析物聯(lián)網(wǎng)收集的數(shù)據(jù)可實現(xiàn)建筑數(shù)字化管理。即根據(jù)日照、溫度、人流等數(shù)據(jù)的變動，調(diào)整設備運行模式，使設備在滿足建筑運行要求的同時盡可能降低能耗。

因此，本文將以BIM技術(shù)為支撐，針對商業(yè)建筑中能耗占比較大的照明與空調(diào)系統(tǒng)兩部分，設計其綠色化運維模式，助力商業(yè)建筑在保證效益的同時實現(xiàn)節(jié)能減排，如圖1所示。

圖1 建筑各項用電比例

1 照明

1.1 地下車庫照明

地下車庫受環(huán)境限制，無法借助自然光照明，只能使用LED燈提供光源。受消費購物時間特性的影響，車位使用率在不同時間段存在明顯差異。當車位使用率低或車輛低頻出入時，存在照明光供給過剩的情況，故可通過引導車輛入庫、調(diào)節(jié)燈照模式的方式降低能源消耗。

1.1.1 智能引導車輛入庫

借助車庫頂板已有的電燈線路安裝TF系列激光雷達以及指示燈，作為車位占用指示，并將數(shù)據(jù)鏈入BIM管理平臺。在非節(jié)假日或用餐期時段，車位使用率相對較低，便可借此采用集中管理模式。即管理人員在靠近進出口處圈出優(yōu)先停車位置，BIM管理平臺接受雷達數(shù)據(jù)后可擴大或縮小優(yōu)先停車范圍。當車輛入庫時，車主可進入小程序中的車庫可視化界面，依照引導到達指定車位。

優(yōu)先范圍內(nèi)，BIM技術(shù)結(jié)合雷達數(shù)據(jù)與實時監(jiān)控可獲得車輛分布位置與密集程度，并以此調(diào)整車位上方LED燈開啟數(shù)，且關(guān)閉已使用車位的指示燈；而閑置車位上方LED燈關(guān)閉，僅保留指示燈常亮。入口及通向優(yōu)先區(qū)過道頂部LED全數(shù)開啟；閑置車位旁過道燈間隔一燈開啟。

1.1.2 靈活調(diào)節(jié)燈照模式

對于運營中的地下停車場可考慮將車位等更換為雷達感應LED燈。此類燈型相較于傳統(tǒng)熒光燈雖初始投資較大，但具有使用周期長、可調(diào)節(jié)亮度、低能耗的優(yōu)點，使得雷達感應LED燈更具經(jīng)濟優(yōu)勢[1]。根據(jù)商業(yè)建筑消費性質(zhì)，可將午間11點到1點，下午5點至晚上11點設置為全功率照明時段，該時段內(nèi)使用中的車位保持其車位照明燈全亮（約15W），其余時段車尾燈處于微亮狀態(tài)（約3W）。為保障停車場內(nèi)過夜車的安全，可在BIM管理平臺中設置晚上11點到次日早上7點為過夜車車位燈全亮照明時段，將過道燈設置為間隔微亮模式，到達在保障客戶財產(chǎn)安全的同時降低能耗的效果。

1.2 地上建筑內(nèi)照明

商業(yè)建筑總建筑面積大，為滿足服務質(zhì)量，優(yōu)化顧客對建筑的第一印象，就需要長時間提供人工光以滿足絕大部分照明需求，這使得照明能耗約占商業(yè)建筑總能耗的40%，域照明能耗占比大，需要設法對此區(qū)域照明進行控制以降低能耗。

1.2.1 公共通道照明

商業(yè)建筑的幕墻多采用玻璃等透光材料，利用自然光加節(jié)能光進行室內(nèi)照明是減少建筑碳排放并且降低能耗的有效方式。為準確掌握室內(nèi)各個區(qū)域不同時段下的光照水平，可借助建筑的BIM模型分析室內(nèi)太陽光照情況。首先，要利用相應軟件，如revit軟件對建筑進行建模。模型建立后，與建筑內(nèi)的溫濕度、光照感應器的數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，搭建建筑能量模型。通過虛擬模型，對建筑內(nèi)各區(qū)塊室外日光貢獻平均值和設備照明平均值的計算結(jié)果展現(xiàn)在圖表上。建筑內(nèi)的照度計算可通過調(diào)整光照計算的時點、光照角度或高度等參數(shù)進行個性化設置，以符合現(xiàn)實情景。借助BIM模型對室內(nèi)照度數(shù)據(jù)的實時展現(xiàn)，可依據(jù)系統(tǒng)設定的視覺舒適單位照明度，配合自然光照情況調(diào)節(jié)LED燈照明狀態(tài)。據(jù)測算，此項措施能每年幫助建筑實現(xiàn)10%以上的照明節(jié)能[2]，如圖2所示。

1.2.2 自動扶梯照明

商業(yè)建筑中，自動扶梯在引導顧客至各個樓層消費時起到關(guān)鍵性作用。常見的自動扶梯布置方式有雙梯順向布置、單臺平行排列布置、亦或是弧形扶梯布置等。不論何種形式，扶梯都應處于顯眼位置，便于顧客使用，故扶梯一般處于建筑中庭。對于高度、體量大的建筑，上下層自動扶梯距離遠、空間開闊，可借助室內(nèi)公共區(qū)域燈光進行照明。當自動扶梯兩側(cè)存在貨物展示玻璃墻時，可與商戶協(xié)商，將兩側(cè)射燈照明角度輕微向外側(cè)調(diào)整，以便借光照明。若因距離較近且無可借光源，可為扶梯布設感應節(jié)能燈。燈光的強弱變化由運動和照明傳感器提供的信號進行控制，且照明感應裝置可與電梯紅外感應裝置聯(lián)動，提高人員檢測的敏感性和精確性。為避免因設備功率變動過于頻繁造成能耗增加，可在電梯高頻使用時段（設置為節(jié)假日午間11點到1點，下午5點至晚上11點）將電梯與配套照明設置為滿負荷運行，其余時段低負荷運行，當檢測到人員使用時轉(zhuǎn)為正常運行狀態(tài)，如圖3所示。

圖2 玻璃屋頂

圖3 自然光+LED燈照明扶梯

2 空調(diào)節(jié)能

商業(yè)建筑內(nèi)部空間大且具有一定的高度，導致不同時間、不同區(qū)域的溫濕度狀況不盡相同，想要保持在同一水平就需要消耗比普通建筑更多的能源。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，因氣候變暖及設備老化等因素，空調(diào)耗電量呈現(xiàn)逐年上升趨勢。針對此類需長期使用空調(diào)設備的建筑，有必要根據(jù)人流量、室外溫度等因素設計相應的設備運行發(fā)方案，從而在保證人員舒適度的情況下降低能耗、減少碳排放，助力環(huán)境保護[3]。

由圖4中夏季設備能耗數(shù)據(jù)可知，若將空調(diào)制冷設定為較低的定值，室內(nèi)外溫差會對空調(diào)設備的補水與能耗造成影響，即溫差大導致能耗與補水量的增加，且設備運行功率會有明顯浮動，不利于設備平穩(wěn)運行以延長使用壽命[4]。參照GB50189—2015，將設備夏季基準溫度設置為26℃，冬季溫度設置為20℃。借助BIM管理系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控模塊，根據(jù)室外溫度對設備進行適當調(diào)控，例如當室外溫度超32℃時，將空調(diào)溫度調(diào)高1~2℃，如圖4所示。

圖4 夏季室外溫度對空調(diào)系統(tǒng)耗電量和用水量的影響

另外，商場內(nèi)的人員密集程度也會影響總控系統(tǒng)對空調(diào)設備的調(diào)試。商業(yè)建筑的餐飲層及一樓大廳是人員最為密集的兩部分區(qū)域，且在節(jié)假日11點到1點，晚上6點到8點間為人流高峰時段，人流密度最大值可接近0.14人/m2，超過《公共建筑節(jié)能設計標準》給定的0.125人/m2的標準。在此時段內(nèi)，室內(nèi)人員的增加會導致室內(nèi)溫度的上升，為保證人員的舒適度，應將空調(diào)溫度降低1~2℃，且增加通風量以保持空氣新鮮[5]。

為獲得較為準確的人流量數(shù)據(jù)，可在商場各個入口、各樓層自動扶梯口及垂直電梯口設置人流量監(jiān)測裝置，并將統(tǒng)計數(shù)據(jù)導入BIM管控平臺。平臺根據(jù)管理人員預先設定的基準值與浮動比例對空調(diào)設備運行溫度進行自動調(diào)整，提升人員較少區(qū)域的空調(diào)溫度，降低人員密集區(qū)域溫度，但各區(qū)域間溫度浮動不宜過大，以免造成溫度差異。

3 結(jié)語

商業(yè)建筑運行的智能化、綠色化是社會發(fā)展的需求，也是未來建筑的發(fā)展導向。傳統(tǒng)以人力監(jiān)測設備、收集數(shù)據(jù)的方法早已無法滿足高效的運維管理需求。將BIM技術(shù)從施工中延伸至建筑的運維管理階段，大幅度的提升了數(shù)據(jù)信息的完整性與利用效率。BIM技術(shù)將建筑模型可視化，幫助管理人員簡潔明了的掌握建筑各個系統(tǒng)的能耗情況。通過調(diào)整參數(shù)，還能對系統(tǒng)的運維方案進行模擬，驗證方案是否可行。當BIM在建筑運維階段的應用更廣泛后，還能結(jié)合GIS技術(shù)、AI等前沿科技，為商業(yè)建筑的資產(chǎn)維護、減排節(jié)能提供強硬有力的技術(shù)支撐。