武漢國際博覽中心項目低碳建設管理模式

李 兵， 付菲菲， 黎文濤

(1.華中科技大學 土木工程與力學學院， 湖北 武漢 430074；2.武漢新城國際博覽中心有限公司， 湖北 武漢 430014)

面對溫室氣體的高排放帶來的越來越嚴重的環(huán)境問題，當前的經(jīng)濟發(fā)展模式已經(jīng)與環(huán)境保護之間產(chǎn)生了不可調(diào)和的矛盾，人類開始思考如何由“高碳經(jīng)濟”向“低碳經(jīng)濟”轉(zhuǎn)型[1]。博覽業(yè)作為服務業(yè)的朝陽產(chǎn)業(yè)，由于其本身的低能耗、低污染、低排放和其巨大的經(jīng)濟帶動效應，成為我國各級政府推動經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的首要選擇。博覽項目的低碳建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，管理的好壞將直接影響低碳建設目標的實現(xiàn)，因此，研究其低碳建設管理模式十分必要。

1 低碳建設管理中存在的問題

雖然目前低碳建筑大行其道，但其建設過程中的低碳管理還比較混亂，沒有一個科學的依據(jù)，導致低碳建設效果不如預期，這大大增加了低碳建設的風險，也阻礙了低碳建筑的推廣[2]。現(xiàn)階段低碳建設管理過程中存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)低碳建設目標不明確；(2)建設方條件限制導致進行低碳投入的風險過大；(3)低碳建設管理部門定位不清晰；(4)沒有考慮低碳相關技術的集成，效益沒有實現(xiàn)最大化；(5)缺乏對低碳建設效果的定量評價指標。

正是這些原因?qū)е铝说吞冀ㄔO效果不如人意，低碳投入風險過大。因此，需要一種新的低碳建設管理模式。

2 低碳建設管理模式

2.1 低碳建設管理模式的內(nèi)容

低碳建設管理模式，是指以低能耗、低污染、低排放為基礎的管理模式。其實質(zhì)是資源高效利用，追求低碳GDP的問題，核心是資源技術和減排技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結構和制度創(chuàng)新以及人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變[3]。

從內(nèi)容上看，可以將低碳建設管理模式視為一個大系統(tǒng)，主要包括目標管理、技術保障、組織保障、低碳文化建設和低碳建設效果測評五個子系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 低碳建設管理模式內(nèi)容體系

低碳建設目標管理是由項目領導及前期部門根據(jù)節(jié)能減排要求和本項目具體情況，在充分評價比較的基礎上，制定出項目的低碳建設工作總目標，然后層層展開、層層落實，下屬部門以至每個成員根據(jù)低碳建設總目標，分別制定部門及個人低碳建設目標工作和保證措施，形成一個全過程、多層次的低碳建設目標管理體系。

組織保障為了實現(xiàn)低碳建設目標管理的系統(tǒng)功能，建立起組織管理體系及其分工、權限、厲害制約的規(guī)范子系統(tǒng)。技術保障子系統(tǒng)是為實現(xiàn)目標的低碳技術，管理原則及設計、實施程序，主要內(nèi)容為低碳建設方案制定及其實施管理。

技術保障措施是低碳建設過程中最重要的一個部分。低碳文化子系統(tǒng)是為了在企業(yè)內(nèi)部形成低碳意識及節(jié)能減排積極性，保證低碳建設管理的順利進行。

低碳建設效果測評一方面是對已完成部分的低碳建設效果進行評估，保證其與建設目標保持較小的偏離；另一方面通過碳排放監(jiān)測系統(tǒng)，測算出項目施工階段和運營階段的實際碳排放，與規(guī)劃目標進行比較，得出實際的低碳建設效果。

2.2 低碳建設管理模式的管理過程

雖然低碳節(jié)能成為世界各國研究的熱點問題，但低碳建設的理論依據(jù)還比較薄弱，低碳建設管理更是毫無章法可言，使得低碳建設在實際工程中的應用具有一定的盲目性，導致施工過程中低碳建設目標不可控等一系列問題[4]。

針對低碳建設管理過程中存在的問題，應該以全壽命周期為出發(fā)點，建立全過程低碳建設管理模式，如圖2所示，來統(tǒng)籌整個項目各個階段的低碳建設管理，明確各個階段的建設任務，保證建設目標的一致性和建設過程的系統(tǒng)性。同時引入專業(yè)的第三方來進行協(xié)同管理，提供技術和管理上的支持，減少建設方的管理壓力，必要的時候，可以對風險較大的低碳專項工程以“交鑰匙”的方式進行轉(zhuǎn)讓，轉(zhuǎn)嫁低碳建設的風險。

這一低碳建設管理模式的管理主體有三個：政府，建設方和低碳管理方(第三方)。其中政府主要起監(jiān)督引導作用，建設方負責整合所有資源為低碳建設服務，低碳管理方參與整個壽命周期內(nèi)的低碳建設管理，并對項目的低碳建設效果負責[5]。

3 武漢國際博覽中心項目低碳建設管理模式的構建

武漢新城國際博覽中心工程位于武漢市漢陽四新地區(qū)，項目總用地面積949932 m2，總建筑面積1416000 m2，不計容積率建筑面積78000 m2，分三期建設，一期建設內(nèi)容包括12座會展展館，二期建設內(nèi)容包括一座5層的會議中心、一座20層的洲際酒店、一座海洋樂園，三期建設內(nèi)容包括兩座78層超高寫字樓，總投資69億元。作為武漢市低碳示范項目，武漢國際博覽中心的低碳建設以《綠色建筑評價標準》最高等級——三星級的要求來進行設計，秉承“建設環(huán)境共生建筑，創(chuàng)造低碳生態(tài)生活”的低碳理念，建設以“節(jié)能高效、環(huán)境友好、綠色生態(tài)、低排放”為特征的低碳博覽建筑。

低碳建設目標的實現(xiàn)在很大程度上取決于其管理模式的好壞[7]，在充分研究國內(nèi)外項目低碳建設管理方式的基礎上，武漢國際博覽中心項目低碳建設管理模式漸趨完善。引入了第三方(武漢博覽生態(tài)公司)來進行全過程低碳建設管理(圖2)，依靠其提供的技術和管理服務，來減小建設方的管理壓力和建設風險。對于高風險技術引入的項目，通過與低碳管理方簽訂“能源管理合同”的方式進行轉(zhuǎn)讓，由武漢博覽生態(tài)公司來進行融資和建設，轉(zhuǎn)嫁了風險。這種低碳建設管理模式雖然能夠很好的解決目前低碳建設管理中存在的問題，但如何保證其順利實施成為低碳建設目標實現(xiàn)的關鍵。下面將從五個方面介紹武漢國際博覽中心低碳建設模式的實施保障。

圖2 全過程低碳建設管理模式的管理過程

3.1 目標管理子系統(tǒng)

武漢國際博覽中心項目在低碳建設方面執(zhí)行高標準、嚴要求，力求打造“世界先進，國內(nèi)一流”的生態(tài)博覽城。其低碳建設總目標為年二氧化碳排放量18萬噸，比現(xiàn)有標準降低30%，由建筑、交通、市政等方面完成，如圖3，4所示。目標情景下建筑總能耗為71868 tce，碳排放量為15.18萬噸，經(jīng)營性用地總能耗(含市政、交通)為92046 tce，碳排放量為17.00萬噸；進行低碳生態(tài)規(guī)劃前后，按等效折算，節(jié)能量為21094 tce，節(jié)能率為19%，減排量為8.36萬噸，減排率為33%；可再生能源替代量為8323 tce，替代率為10.90%；可再生能源節(jié)能量為3951 tce，節(jié)能率為4.81%。

圖3 建筑、交通、市政節(jié)能量

圖4 建筑、交通、市政減排量

3.2 組織保障子系統(tǒng)

武漢國際博覽中心項目的低碳建設管理組織，如圖5所示，分為內(nèi)組織和外組織兩個層次，內(nèi)組織即低碳建設管理委員會，主要負責建設方各低碳建設參與部門的管理；外組織即低碳管理方，合約單位是武漢生態(tài)博覽公司，主要負責低碳建設各參與方的管理，并對低碳建設效果負責。其中低碳建設管理的主體有三個，分別為低碳建設管理委員會(業(yè)主方)，武漢博覽生態(tài)公司(合約第三方)，政府主管部門。

圖5 武漢國際博覽中心項目低碳建設管理組織模式

3.2.1建設方的低碳建設管理

武漢國際博覽中心項目由低碳建設管理委員會負責全過程的低碳建設管理工作，協(xié)調(diào)管理各部門各參與方之間的低碳建設工作。其相關組成人員包括項目總經(jīng)理、各部部長及低碳負責人，需要說明的是低碳建設管理委員會全面負責協(xié)調(diào)管理各相關部門的低碳建設工作，定期對各部門的任務進行檢查與考核。其它各部門的工作內(nèi)容如表1所示。此外各相關部門應指定一名低碳工作負責人，配合低碳管理委員會的工作，并定期對各自部門的低碳建設工作進行匯報。

3.2.2各參與方的低碳建設管理

低碳建設是一項復雜的系統(tǒng)工程，雖然低碳管理方是項目低碳建設的核心，承擔了低碳建設的主要任務，但是其它項目參與方同樣發(fā)揮著獨特的作用，一方面其它參與方需要配合低碳管理方完成各項工作，另一方面其它參與方需要完成各自專業(yè)工作范圍內(nèi)的低碳建設任務[5]。將項目全壽命期分為四個階段，各階段所涉及的參與方如圖6所示。

表1 其它參與部門低碳建設主要工作內(nèi)容

低碳建設管理組織確定之后，一個很重要的工作是對各階段各參與主體的工作任務進行劃分，在明確了內(nèi)組織各參與部門的工作內(nèi)容之后，劃分外組織各參與方的工作任務對保障整個組織管理體系的高效轉(zhuǎn)運顯得尤為必要[8]。在以武漢博覽生態(tài)公司為工作核心、以業(yè)主為服務核心的全過程低碳建設過程中，各參與方既要相互配合，又要獨立完成各自專業(yè)范圍內(nèi)的任務，其工作內(nèi)容具體如下。

圖6 項目各階段低碳建設所涉及的參與方(部門)

在決策階段，咨詢單位的主要任務是推薦低碳建設方案，并負責編寫標書；建設方主要是確定低碳建設目標及相應的經(jīng)濟投入預算；武漢博覽生態(tài)公司主要是協(xié)助建設方制定低碳建設規(guī)劃，選擇建設方案。在項目前期，咨詢單位負責協(xié)助設計單位進行圖紙設計；設計方則承擔將低碳建設方案落實到施工圖紙上的任務；材、設供應方參與投標，并提供相關設備及材料的性能參數(shù)；建設方通過招標選擇設計單位、施工單位、監(jiān)理單位及材、設供應商，協(xié)助設計單位進行施工圖設計，并進行監(jiān)督與審核；武漢博覽生態(tài)公司負責協(xié)助業(yè)主進行招標，協(xié)助設計單位完成圖紙設計，并對低碳建設方案在圖紙上的落實情況進行監(jiān)督與審核。在施工及驗收階段，設計方協(xié)助施工方完成關鍵技術施工；材、設供應方負責及時供應設備及材料，協(xié)助相關施工；施工方負責落實施工圖紙上的各項低碳節(jié)能技術；監(jiān)理方主要負責監(jiān)督施工方施工，檢查設備材料質(zhì)量；建設方負責產(chǎn)品采購，低碳專項工程的驗收；武漢博覽生態(tài)公司負責監(jiān)督管理施工過程中的低碳建設，對施工質(zhì)量進行控制。在運營階段，物業(yè)管理方主要負責制定低碳運營方案引導低碳生活；用戶需要培養(yǎng)低碳生活方式節(jié)約用能；建設方主要是制定低碳運營方案，引導低碳生活方式；武漢博覽生態(tài)公司負責協(xié)助業(yè)主制定低碳運營方案，協(xié)助物業(yè)制定低碳運營相關措施。

3.3 技術保障子系統(tǒng)

武漢國際博覽中心項目采用的是主動節(jié)能和被動節(jié)能相結合的方式，既從經(jīng)濟性的角度考慮充分利用自然條件進行節(jié)能，又從節(jié)能的效果上考慮，通過資金投入和設備引進，將多種低碳技術進行集成應用，進行主動節(jié)能。不管是主動式節(jié)能方法還是被動式節(jié)能方法都涉及到外部條件、建筑主體、技術設備[9]。因此，在建筑低碳節(jié)能技術集成系統(tǒng)中，應充分考慮外部條件、建筑主體、技術設備三方面之間的內(nèi)在影響。在整個項目低碳建設過程中，武漢國際博覽中心的低碳建設始終圍繞這三個方面展開。

可再生能源和節(jié)能減排技術的利用是實現(xiàn)低碳建設目標最直接也是最重要的手段，在充分考慮項目所在地的環(huán)境條件及技術的經(jīng)濟性和節(jié)能減排效果的基礎上，選用的技術如表2所示。不僅有單項技術的應用，如圖7光伏發(fā)電系統(tǒng)。在條件允許的情況下也考慮了多技術的集成，如地源熱泵、冷熱電聯(lián)供等，最大限度的利用了各項技術的節(jié)能減排效果。

圖7 國博光伏發(fā)電屋面鋪設示意圖

分類技術措施效 益?zhèn)渥⒖稍偕茉蠢眉夹g 光伏電池太陽能光伏發(fā)電常規(guī)轉(zhuǎn)換效率15%;武漢太陽輻射強度400～800W/m2單晶硅發(fā)電量:100～190度/平米·年;晶硅發(fā)電量:80～160度/平米·年光電膜光電轉(zhuǎn)換效率10%;發(fā)電量:70～120度/平米·年太陽能熱水制備光熱轉(zhuǎn)換效率約30～40%;制熱量150～300 W/m2;可用于日常辦公與生活用水;驅(qū)動吸收式空調(diào)系統(tǒng);頂棚或地板熱水采暖風能利用武漢年平均風速<2.7m/s;采用低風速風機發(fā)電能獲取一定電能地熱利用可利用的淺層地熱溫差3～5度,深層地熱溫差8～10度;利用地源/水源熱泵,可實現(xiàn)地熱的冬季供暖和夏季制冷,可實現(xiàn)節(jié)能15%～30%;地源/水源熱泵與太陽能利用系統(tǒng)、氣源熱泵等結合,可以組成不同類型的高效復合能源系統(tǒng),可實現(xiàn)節(jié)能30%～60%。節(jié)能技術熱電冷聯(lián)供實現(xiàn)能源梯級利用,提高能源利用效率微網(wǎng)技術采用微網(wǎng)技術,實現(xiàn)多種電源的綜合利用與優(yōu)化,維持電網(wǎng)穩(wěn)定,充分利用可再生能源電源,節(jié)省市電消耗節(jié)能電器與設備利用高效變頻器、LED照明等節(jié)能電器,降低用電能消耗保溫與隔熱技術1.太陽墻:使用多孔介質(zhì)太陽墻,冬季可使室內(nèi)溫度升高8～10度(夏季采用導風管通風)2.內(nèi)外墻涂料及保溫層:實現(xiàn)更低導熱系數(shù)(可低至0.1W/m·K)3.中空玻璃及節(jié)能門窗:含太陽輻射阻擋及寒風阻擋,形成能量隔離4.綠色屋頂技術:通過屋頂綠色植被實現(xiàn)隔熱自然通風技術采用通風塔、空氣自流通道優(yōu)化設計等技術,可優(yōu)化室內(nèi)通風,節(jié)省通風能量消耗自然采光技術利用天井、門窗采光優(yōu)化設計等技術,充分利用自然光,減少照明能耗中水利用技術建筑物設計充分考慮收集雨水與循環(huán)利用,節(jié)省水資源各種可再生能源和節(jié)能技術的綜合利用,可以進一步提高生態(tài)指標,降低能耗光電膜

3.4 碳排放監(jiān)測子系統(tǒng)

碳排放監(jiān)測子系統(tǒng)是為了對低碳建設的效果進行評估或監(jiān)測而建立的評估方法或監(jiān)測系統(tǒng)。低碳建設貫徹整個項目的始終，其時間跨度大，建設過程復雜，不確定因素多，如果只知道其規(guī)劃目標和建設最終效果，而缺少對其建設過程的控制，很容易引起建設的實際效果與預期效果的偏差[10]。為了減少這種偏差的不確定性，需要在其建設過程的多個時刻對低碳建設效果進行評估，發(fā)現(xiàn)偏差及時調(diào)整或采取補救措施，保證建設目標的實現(xiàn)。

本項目的碳排放監(jiān)測子系統(tǒng)包括兩方面的內(nèi)容，如圖8所示：(1)施工過程碳排放建設，構建BIM模型，并在此基礎上進行二次開發(fā)，集成項目的進度和工程量，用于對建筑物施工過程中材料和機械運輸?shù)奶寂欧艤y算。(2)運營過程能耗分析，同樣基于BIM技術，對項目運行過程進行模擬，對建筑物進行采光分析、自然通風分析、水資源利用分析以及整體能耗分析，如圖9所示。

圖8 國博碳排放結構示意圖

圖9 國博項目全年逐時負荷

3.5 低碳文化子系統(tǒng)

低碳文化子系統(tǒng)是低碳建設模式實施的動力，一個好的文化子系統(tǒng)，不僅可以保證低碳建設管理的順利實施，減少實施過程中的阻力，還可以提高低碳管理的效果，保證低碳建設目標更好的實現(xiàn)。在武漢國際博覽中心的建設過程中，其低碳文化子系統(tǒng)主要包括四個方面：低碳物質(zhì)文化，低碳精神文化，低碳制度和低碳文化建設。首先通過項目的低碳定位，低碳建設理念和低碳建設規(guī)劃來建立企業(yè)的低碳精神文化；低碳物質(zhì)文化包括兩個方面，一是通過低碳經(jīng)濟投入達到低碳建設目標，二是通過建立激勵措施對節(jié)能減排貢獻者給予獎勵；低碳制度包含多個方面，如低碳管理制度，低碳用能制度，低碳激勵制度等；低碳文化建設主要是運用教育、宣傳、激勵等方式，激發(fā)所有相關人員的積極性，培養(yǎng)其節(jié)能環(huán)保意識。

4 結 語

當前低碳建筑在我國日漸流行，但低碳建設管理的研究還處于起步階段，現(xiàn)有的項目管理模式不能完全適應全壽命周期低碳建設管理的要求，產(chǎn)生了一系列的問題。通過引入低碳建設管理方來代替業(yè)主進行低碳建設管理的方式，可以很好的解決目前低碳建設管理中存在的問題。低碳管理方提供管理及技術支持，并對低碳建設效果負責，可以很好的減輕業(yè)主的管理壓力，降低低碳建設風險。低碳管理方的地位類似于項目總承包管理單位，只不過其管理對象只包括低碳專項工程和與低碳相關的建設任務。目前這種管理模式尚處于推廣過程中，其管理效果缺乏實例驗證，雖然在武漢國際博覽中心項目中進行了應用，由于項目正在建設過程中，低碳建設管理的效果考察尚需時日。

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