如何縮小建筑能源績效差距？| 行業(yè)之聲

性能差距是建筑環(huán)境行業(yè)的一個眾所周知的問題，但如果不加以解決，將繼續(xù)阻礙我們實現(xiàn)凈零的努力。有研究突出了性能差距的真實程度，表明建筑物一旦投入使用，其能耗可能比設(shè)計階段的計算高出 5 到 10 倍。

在能源價格上漲和凈零目標(biāo)倒計時正在進行的時候，我們不能繼續(xù)建造在能源效率方面表現(xiàn)不佳的建筑。據(jù)統(tǒng)計，建筑環(huán)境占能源相關(guān)二氧化碳 (CO2) 排放量的 39%，因此我們必須朝著縮小績效差距的方向邁進。

建筑項目利益相關(guān)者（包括建筑用戶、建筑師和設(shè)計師）之間的更好溝通，從早期設(shè)計階段一直到建筑物投入運營后的管理人員，是縮小績效差距的關(guān)鍵。為了促進這種協(xié)作并更好地預(yù)測能源性能，必須利用可用的技術(shù)來為在整個建筑生命周期中做出的決策提供信息。

全球各國長期以來一直在設(shè)計合規(guī)文化，但人們越來越意識到轉(zhuǎn)向績效設(shè)計的需求越來越大。隨著氣候變化對我們的威脅迫在眉睫，回避向性能設(shè)計邁進根本不是一種選擇。建筑行業(yè)必須尋求超越合規(guī)性，以便進行合作，以實現(xiàn)目標(biāo)并將可持續(xù)性置于建筑項目的核心。

促進這種轉(zhuǎn)變是所有相關(guān)人員的責(zé)任，而不僅僅是建筑設(shè)計人員的工作?？蛻粜枰顿Y于高質(zhì)量的設(shè)計，這是基于高質(zhì)量的證據(jù)。專業(yè)人員任命和費用通?；谝郧暗捻椖?，這通常意味著繼續(xù)沿用過時的項目層次結(jié)構(gòu)并重復(fù)相同的設(shè)計錯誤。只有在整個項目團隊緊密合作以實現(xiàn)每個項目階段的目標(biāo)時，才能實現(xiàn)顯著的能源使用減少。

存在性能差距的另一個原因是能源計算通?；诟m合過去時代的簡單穩(wěn)態(tài)計算，而不是滿足當(dāng)今對極低能耗建筑的挑戰(zhàn)性需求所需的顆粒度方法。

此外，在進行運營能源計算時，預(yù)測中沒有包括或不準確地呈現(xiàn)不受管制的能源消耗來源，例如插座負載、外部照明或服務(wù)器機房。這經(jīng)常導(dǎo)致大量能源沒有被納入預(yù)測，并且一旦所有這些來源都投入使用，就會出現(xiàn)差異。

在施工階段，偏離設(shè)計計劃的錯誤或變更也會影響能源績效。設(shè)計師與施工團隊之間經(jīng)常存在溝通不足，這意味著后期設(shè)計階段的變化可能無法反饋給設(shè)計師。此外，近年來設(shè)計合規(guī)性的趨勢增加了未量化錯誤的可能性，因為它傾向于不考慮每棟建筑的個性化需求。由于對計算結(jié)果缺乏信心，設(shè)計人員經(jīng)常增加不必要的設(shè)計余量，這反過來又會導(dǎo)致工廠和相關(guān)設(shè)備的尺寸明顯過大，再次造成運營效率低下。

所以，我們知道存在性能差距的原因，但我們?nèi)绾慰s小它呢？

以英國為例，2020 年 11 月推出的 NABERS UK 是一個六星級評級系統(tǒng)，用于衡量辦公室運營后的實際能源使用情況，標(biāo)志著向基于績效的設(shè)計轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時刻。NABERS 績效流程設(shè)計意味著開發(fā)商或業(yè)主將致力于為新辦公室開發(fā)或重大翻新實現(xiàn)特定的 NABERS 能源評級，幫助減少績效差距的機會并提高運營效率。

目前，NABERS UK 僅對辦公樓進行評級，屬于自愿過程，但英國政府計劃于 2022 年 4 月啟動新的國家能源績效評級系統(tǒng)的第一階段。然而，為了滿足能源等級的要求，們需要指導(dǎo)如何達到這一要求。

目前，蘇格蘭期貨信托基金已采取措施幫助公共機構(gòu)履行凈零承諾，并通過委托實施凈零公共部門建筑標(biāo)準來實現(xiàn)能源目標(biāo)。與標(biāo)準相關(guān)的建模指南是遠離在蘇格蘭建筑中普遍采用的合規(guī)建模方法的一部分，旨在為設(shè)計師提供做出正確決策所需的信息。

在 IES，我們與蘇格蘭期貨信托基金密切合作，開發(fā)了一份動態(tài)仿真建模指南，以幫助人們達到標(biāo)準。這涉及到所有項目利益相關(guān)者在每個 RIBA 階段將他們的知識輸入到構(gòu)建模型中，以加強協(xié)作、驗證性能預(yù)測并消除存在性能差距的可能性。

為了使人們達到某些能源等級或凈零標(biāo)準，他們需要從早期設(shè)計階段就使用先進的建模工具。使用這些工具可確?？紤]所有因素，例如所有基礎(chǔ)建筑能量負荷；整棟建筑暖通空調(diào)和較小的能源用戶，例如外部照明；服務(wù)的熱收益；以及插座負載。

擁有建筑物模型還可以分析一系列“離軸”場景，例如天氣條件或運營或占用變化，這可能會對建筑物的性能產(chǎn)生影響。這為項目團隊提供了詳細的信息和數(shù)據(jù)，以做出明智的決策，并有證據(jù)支持，這意味著他們可以包含最可持續(xù)和最節(jié)能的設(shè)計元素，同時滿足經(jīng)濟和職業(yè)要求。

一旦建筑物投入使用，高質(zhì)量的設(shè)計階段建筑模型也可以重新用作數(shù)字孿生?？梢詼y試不同的改造和翻新選項，以確定可以在哪些方面進行改進以提高性能，并幫助縮小能源預(yù)測和運行性能之間的任何剩余差距。建模消除了建筑項目的猜測，并為每個單獨的建筑物量身定制計算，從簡單地滿足合規(guī)標(biāo)準轉(zhuǎn)向創(chuàng)建排放量最低的建筑物和城市。

為了使建模流程高效工作，從開始到設(shè)計再到操作的協(xié)作和溝通是關(guān)鍵。這對于縮小性能差距的更廣泛目標(biāo)也至關(guān)重要。所有利益相關(guān)者都需要了解建筑物的能源目標(biāo)，這就是 NABERS UK 等系統(tǒng)有助于設(shè)定目標(biāo)并概述實現(xiàn)這一目標(biāo)所需的目標(biāo)。實現(xiàn)凈零目標(biāo)的風(fēng)險很高，因為客戶和建筑運營商期望從根本上降低能源消耗，而這只能通過所有相關(guān)人員的集體努力來實現(xiàn)。

如前所述，建筑生命周期每個階段的行動都會對下一階段和最終能源績效產(chǎn)生影響。為方便起見，通常會重復(fù)相同的設(shè)計方法，但可以根據(jù)以前項目的經(jīng)驗進行改進，這些經(jīng)驗應(yīng)該與建筑物的運營和占用者進行交流。這種反饋可以為下一個項目提供有價值的見解，并有助于確定如何避免或糾正未來的績效差距。節(jié)省成本的嘗試，通常被稱為“價值工程”，也會增加運營能耗。例如，當(dāng)涉及到能源分表時，成本通常會被削減，這是微調(diào)和監(jiān)控運行中的能源消耗的關(guān)鍵。

總體而言，從早期設(shè)計階段一直到運營都采用性能建模工具，并確保所有利益相關(guān)者之間的有效溝通都是縮小性能差距的關(guān)鍵。隨著最近的 IPCC 報告再次令人痛心地提醒氣候變化的真正影響，我們必須研究如何建造和改造建筑物以盡可能提高能源效率，并減少建筑環(huán)境對地球的整體影響。

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