摘要

　　在丹麥和愛爾蘭，新工廠的“節(jié)能設計”（EED）一直是能效項目的重點。由于在設計早期階段就采用系統(tǒng)化方法，因而取得了顯著節(jié)能成效。即便是設計完善的工廠，也能通過節(jié)能設計取得30％以上的節(jié)能效果。 

　　這種基于“洋蔥圖”的方法，涵蓋了未來工廠節(jié)能改造的所有環(huán)節(jié)。本方法對用戶要求、規(guī)劃的過程類型、詳盡的廠房及水電設計、控制策略和維護與管理活動進行了系統(tǒng)化分析，并細化到每個設計階段的具體活動。 

　　本文將介紹在規(guī)劃和設計新工廠時通常遇到的節(jié)能難點，闡述如何利用本方法解決這些難題。 此外，還針對規(guī)劃和設計過程中的每項節(jié)能設計提出了建議。本文采用醫(yī)療保健行業(yè)使用的高壓滅菌器系統(tǒng)（包括相關(guān)的公共事業(yè)工程系統(tǒng)）作為綜合范例。

　　本文還將介紹一些西歐自2000年起開展的項目，其中包括如何組織“節(jié)能設計”、取得了哪些實踐經(jīng)驗等。還介紹了一些案例研究，包括已認定的節(jié)能效果、投資回收期和最終設計的實施程度。

　　本文最后介紹了IPPC指令中對“節(jié)能設計”的要求，介紹了按新工廠“最佳可行技術(shù)”要求進行“節(jié)能設計”時應做哪些工作。 

　　引言

　　在對眾多工業(yè)設施進行能源審計的過程中發(fā)現(xiàn)，如果能重新考慮基本設計參數(shù)、重新設計供水供電系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝，會大大提高節(jié)能效果。這樣，可節(jié)省更多能源，投資也比改造廠房的成本低很多。

　　上世紀90年代針對高耗能工業(yè)企業(yè)出臺的《丹麥CO2協(xié)定》（/1/）規(guī)定，參與該協(xié)議的企業(yè)必須執(zhí)行“節(jié)能設計”流程，以確保工藝裝置和水電系統(tǒng)上的新投資能最大程度地實現(xiàn)節(jié)能。目前，這一要求仍然生效。

　　20世紀90年代末，丹麥能源署啟動了一項 “節(jié)能設計”綜合項目，旨在開發(fā)適用于各種項目的方法和程序，同時開發(fā)配套指南、工具和試點項目（/2/）。

　　與此同時，愛爾蘭也將工作重要放在“節(jié)能設計”上，作為愛爾蘭可持能源署“能源協(xié)議項目”的一部分（/3/）。愛爾蘭已試行了一批試點項目，一些由工程公司和工業(yè)企業(yè)組成的工作組已設計開發(fā)出相應的指南和工具（/4/）。

　　不論丹麥還是愛爾蘭，都一直將“節(jié)能設計”的重點放在以下3方面：

　　1.開發(fā)一種方法，以使設計過程中能考慮到能效的各個方面。

　　2.建立一套程序，以使能源效率成為項目設計所有階段的考慮重點

圖1：“洋蔥圖”（維恩圖）

　　3.實行試點項目和示范項目，以證明這一概念是行之有效的。

　　本文將介紹有關(guān)上述三方面的經(jīng)驗。

　　節(jié)能最佳實踐方法 — “洋蔥圖”（維恩圖）

　　“洋蔥圖”也稱“維恩圖”（/5/），最初在工藝整合研究（/6/）中針對能源效率而引用，經(jīng)提煉后擴展應用在丹麥《CO2協(xié)議》（/1/）中，參見圖1。

　　此圖旨在描述能源效率的所有能效元素：從基本規(guī)劃設計參數(shù)中指定的“能源服務”一直到“操作行為”，細分為多個邏輯步驟，以便建立一個實現(xiàn)節(jié)能的結(jié)構(gòu)化途徑。

　　圖中的每一層是能源效率的具體問題：

　　• “能源服務”是主要核心，描述了某一具體部門或工藝需要使用能源的理由。例如，在制藥企業(yè)中，“能源服務”可能是一個“潔凈室”、也可能是必須達到的清潔質(zhì)量（CIP / SIP）”。

　　這種設計參數(shù)通常在新生產(chǎn)設施的“用戶需求規(guī)格”（URS）中闡明，通常被視為對設計團隊的“法定要求”。

　　•“能源服務”通常會遭到質(zhì)疑。 比如說，若要維持“潔凈室”的高標準，那么造成不潔凈的原因是否也可以采用被孤立開來或取消這樣的方式來解決？

　　• 這一“工序”是一種用以實現(xiàn)能源服務的工序，對于潔凈室來說，最常見的“工序”就是“利用過濾裝置對空氣進行過濾”。

　　圖中的每一層都應確定一些替代方案。例如，“空氣過濾”和通過大幅度換氣實現(xiàn)空氣流通（高能耗）是否可以由“靜電過濾”取代？是否有其它更節(jié)能的解決方案？

　　•“設備”層描述的是為實現(xiàn)“過程”而安裝的設備的類型和效率。

　　潔凈室大型暖通空調(diào)系統(tǒng)的許多元素都可以優(yōu)化，其中包括空氣循環(huán)量、熱回收類型和效率、風扇裝置的能效等等。許多元素都可能與整個工廠的用電系統(tǒng)設計密切相關(guān)（例如建立余熱利用系統(tǒng)為暖通調(diào)系統(tǒng)供熱等）。

　　•“控制”層描述了優(yōu)化設備運行所需的控制系統(tǒng)精度，以減少“能源服務”改變引起負荷和需求變化時的能源消耗。

　　變速控制和頻寬選擇也是設計節(jié)能控制策略時須考慮的重要方面，比如暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制策略的設計。一般來說，必須建立 “關(guān)鍵績效指標”，以保證控制策略發(fā)揮效力。

　　•“運營與維護”層必須確保水電系統(tǒng)和工藝設備都具有系統(tǒng)化維護計劃，以確保能效能達到設計水平。

　　經(jīng)驗表明，很多行業(yè)并未定期清洗熱交換器，致使經(jīng)過精心設計的水電系統(tǒng)和熱回收系統(tǒng)（低ΔT）的能效長期以來大打折扣。

　　•“好管家”層由確保設施運行、以獲得最佳能效的重點方面組成。

　　盡管“好管家”程序可能含有一些基本指令（房間無人時關(guān)掉電燈等），但清潔站操作員培訓和生產(chǎn)工序等是工廠設施節(jié)能運行更為重要的因素。

　　基于“洋蔥圖”節(jié)能分析，通常在設計階段就能發(fā)現(xiàn)巨大節(jié)能潛力、并揭示出難點所在。例如，企業(yè)是否在全球所有生產(chǎn)廠執(zhí)行了統(tǒng)一的“企業(yè)標準”政策，監(jiān)管機構(gòu)是否對這些提出了要求，等等。這在制藥業(yè)、食品業(yè)和飲料業(yè)十分常見。

　　改動設計參數(shù)會是一件非常耗時的工作，因此一定要在設計之初就采用“洋蔥圖”方法，因為此時是項目業(yè)主和設計單位就這些方面進行開放討論的唯一機會。

　　“洋蔥圖”被成功運用的主要原因之一是，它能最大程度地減少“能源服務”，通常可以減少水電系統(tǒng)的規(guī)模并減少開支。通過優(yōu)化設計基準線來系統(tǒng)地減少用能需求，可降低供能投資。這一設計方法亦稱為“由內(nèi)而外”法。

　　“洋蔥圖”（維恩圖）應用實例

　　圖2是高壓滅菌系統(tǒng)應用“洋蔥圖”的一個例子。

　　高壓滅菌裝置的作用是對即將在手術(shù)過程中植入人體的小型“支架”進行滅菌。支架生產(chǎn)后放入無菌水塑料袋內(nèi)，塑料袋置于托盤上放入高壓容器內(nèi)在120℃下加熱50分鐘。從高壓容器中取出后，人工將袋子放入箱中后送到醫(yī)院供手術(shù)中使用。 

　　該系統(tǒng)的工作原理是，由一個大蒸汽鍋爐站為高壓容器供熱，有一個壓縮空氣系統(tǒng)保持高壓容器中的穩(wěn)定壓力，以防加熱到120℃（超過水的常壓沸點100℃）時塑料袋爆破。

　　這種“洋蔥圖”設計分析法可揭示出可在高壓滅菌系統(tǒng)的策劃和設計階段予以考慮的諸多巨大節(jié)能潛力， 

　　·能源服務：“能源服務”（用能的核心原因）顯然是“殺滅”支架上的細菌，以保證在醫(yī)院手術(shù)過程中開袋時保持無菌狀態(tài)。但是，通過完善的設計也能解決以下問題：

　　–盡管支架在生產(chǎn)廠內(nèi)已經(jīng)滅菌，但隨后又在非無菌環(huán)境下人工裝箱，這似乎不太合邏輯。因此，現(xiàn)實中是否可以取消已在生產(chǎn)過程中滅菌的支架袋在手術(shù)過程中重新滅菌的過程？

　　–另外，如果加上醫(yī)院滅菌流程的話，塑料袋中的無菌水已經(jīng)有三次滅菌過程了，這似乎也不太合邏輯。

　　·工藝過程：在本例中，產(chǎn)品開發(fā)商和客戶已經(jīng)選擇了這樣的工藝過程，即：裝有無菌水的支架袋已經(jīng)過高溫滅菌。因此，可以考慮以下方案：

　　–例如，可以考慮其它更為節(jié)能的滅菌方法（如化學滅菌、微波、X射線、真空包裝管等），這就對從能源角度評估整個工藝過程的能效，提出了一個很“專業(yè)的”卻很重要的問題。

　　·設備：決定采用高溫滅菌作為首選后，應對可供選擇的方法進行評估，其中包括： 

　　–熱水或熱氣系統(tǒng)：熱水滅菌在食品業(yè)中應用廣泛，但大多的溫度低于100℃，這意味著系統(tǒng)無需加壓。熱水滅菌方案的優(yōu)點是可以相對容易地回收滅菌熱量，這樣就可以將一個批次的熱量回收并用于下一批次，從而使熱能耗保持在最低。但這在蒸汽滅菌系統(tǒng)下不可能實現(xiàn)，因此蒸汽滅菌的能耗至少要高出50％。

　　·控制：過程控制的目的在于，確保所有支架袋都達到目標溫度120℃，并在這一溫度下保持3分鐘以上。每個托盤均有數(shù)字標簽，用以記錄溫度和追溯生產(chǎn)后的產(chǎn)品。一定要考慮以下方案：

圖2：醫(yī)用產(chǎn)品高壓滅菌

　　–與所需的3分鐘相比，50分鐘的滅菌時間太長，所以應考量是否可以改進工序設計和控制系統(tǒng)。實際上，加壓熱水系統(tǒng)能確保更佳熱傳遞，并可縮短工序時間。

　　–8.5巴的壓縮空氣壓力顯然比約2.1巴的塑料袋內(nèi)水煮壓力大很多，因此壓縮空氣系統(tǒng)的功耗很大。如能將壓縮空氣系統(tǒng)的壓力設計在所需壓力值附近，即可減少功耗70％以上。這樣做的另一個好處是，縮小了壓縮機站的規(guī)模，從而降低投資成本。

　　·運營與維護：對于運維系統(tǒng)來說，主要問題是如何避免漏氣和漏熱、如何將壓縮機和鍋爐的空載保持在最低。

　　–系統(tǒng)在交付時須配有維護手冊，應包含測漏等內(nèi)容，這一點非常重要。另外還應詢問監(jiān)測控系統(tǒng)（如空氣計量表、蒸汽計量表等）是否能用來獲取其它主要的工藝數(shù)據(jù)，

　　·好管家：有關(guān)“好管家”的建議一般是通用的，這些建議往往會影響操作人員的行為，可對能源效率產(chǎn)生巨大影響。 

　　–在高壓滅菌系統(tǒng)中，應針對多項操作行為提出問題，比如高壓滅菌裝置是如何進行管理的（充填、通風、清潔等）？

　　上述方法可能會被認為是有點“學術(shù)性的”，而且許多問題也無法回答，因此，工程設計咨詢公司在“安全第一”的設計過程中往往會不想考慮這些問題。然而，如果針對以上提出的問題逐個自檢，就會找到多個簡易的解決方案，從而大大降低未來系統(tǒng)的運行成本。通過高壓滅菌裝置能耗的詳細記錄（如圖2所示）可看出，用能成本高達每年50萬歐元，這一數(shù)字讓工廠主大吃一驚。

　　工業(yè)設施規(guī)劃設計中面臨的能效障礙

　　盡管越來越多的工業(yè)企業(yè)意識到可持續(xù)發(fā)展的重要性，但新建工業(yè)設施的能效問題仍面臨著諸多障礙，例如：

　　·缺乏重視：能源成本和可持續(xù)性在設計過程很少被關(guān)注，成本控制、生產(chǎn)物流和“上市周期”才是設計中考慮的重要環(huán)節(jié)。未來運營中的能源成本通常不被重視。

　　·時間受限：規(guī)劃和設計過程通常是有時間限制的，尤其是對整個項目范圍進行定義的初始規(guī)劃階段。詳細設計階段一旦開始，項目工程師就不愿再引入新的解決方案，不愿承擔風險來采用成熟技術(shù)以外的方案。

　　·數(shù)據(jù)缺失：最常見的是，設計者對新工廠將來會使用多少能源量并不清楚，因此不知道哪些問題需要特別注意，直到后來進入詳細設計階段才發(fā)現(xiàn)這一問題，但往往為時已晚，因為會影響到大部分設計工作。因此，水電系統(tǒng)的設計常常建立在非準確數(shù)據(jù)的基礎之上，而為了安全起見就會大大超過所需規(guī)格。

　　·缺少知識：一個典型的設計項目，盡管有許多專家參與，但有關(guān)工藝和設計參數(shù)的重大決策往往是由并無節(jié)能經(jīng)驗的項目人員做出。這些人員通常來自質(zhì)量控制部門或者是負責指定生產(chǎn)設備的產(chǎn)品專家，這些人員并不了解超高壓力運行的后果，也許不知道工藝過程制冷系統(tǒng)的乙二醇是否需要處于低溫。

　　·責任不明：通常，設計單位中由誰來負責能源效率并有沒有明確界定。項目負責人或項目經(jīng)理通常希望水電工程師專管此工作，而最最重要的“能源參數(shù)”卻由其他部門來界定。通常，當涉及到能源效率時，無人敢推翻制造商提出的解決方案。

圖3：工業(yè)設施設計機構(gòu)的典型構(gòu)成

　　·預算限制和價值工程：與以往相比，建設新工廠設施的決策是否成功取決于是否有減少投資成本的需要。盡管“價值工程”階段含納在以平衡投資成本和日后運行成本為目的的設計工作中，但經(jīng)驗表明，這樣的工作通常只專注于降低投資成本，而并不能在投資成本和固定期間內(nèi)（例如2-3年）的日后運行成本之間取得平衡。

　　圖3描述了典型設計機構(gòu)的構(gòu)成以及設計工程師在規(guī)劃設計新工業(yè)設施過程中的角色。

　　典型設計機構(gòu)

　　圖3給出了一個具有新工業(yè)設施規(guī)劃設計競爭優(yōu)勢的典型項目機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。

　　從能效角度來看，這一結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題是：

　　·負責指定工藝流程和生產(chǎn)設備的人員，往往來自項目業(yè)主本身（如工藝專家、質(zhì)量部工作人員等）。除能源成本占總營運成本很大比例的行業(yè)之外（比如水泥行業(yè)和煉油廠等），此類員工大多沒有能效經(jīng)驗。

　　·咨詢公司的設計工程師通常是負責民用工程設計的，往往按用戶、項目業(yè)主或?qū)＜覝蕚浜玫?ldquo;用戶需求規(guī)格”（URS）執(zhí)行工作，一般不要求設計工程師推翻 “用戶需求規(guī)格”。 

　　·機構(gòu)中并無明確負責能源效率和跨部門解決方案（如中央熱回收系統(tǒng)、能源管理關(guān)鍵績效指標的選用等）的部門。用戶或項目業(yè)主通常認為：負責設計鍋爐站和制冷計劃（水電系統(tǒng)）的工作人員會去關(guān)注能源效率的，而這些人員往往沒有機會在項目初期去影響既定的設計參數(shù)。

　　綜上所述，可按圖4劃分擬建工業(yè)新設施能效的影響因素。

　　圖中，咨詢設計工程師通常只負責考慮擬建新工廠未來能源費用中的一少部分，其余大部分則由項目業(yè)主的內(nèi)部員工按照重要設計參數(shù)和各種影響能耗的要求來掌控。

　　另外，法律規(guī)定以及監(jiān)管機構(gòu)（如制藥行業(yè)的監(jiān)管機構(gòu)就是聯(lián)邦食品和藥物管理局）的要求，可能會對新建工業(yè)設施的能源耗產(chǎn)生很大影響。

　　如果打算提高新建工業(yè)設施的可持續(xù)性，應牢記圖4中的餅圖（闡明了應由哪些人參與、哪些方面應重點詳細分析）。

　　“節(jié)能設計”（EED）方法

　　綜上所述，從丹麥和愛爾蘭成熟的“節(jié)能設計”流程得出的經(jīng)驗是，“節(jié)能設計”最好由獨立的節(jié)能專家生執(zhí)行，該專家在設計機構(gòu)中扮演質(zhì)量監(jiān)督的角色（見圖5）。

　　該專家的主要職責是：

　　·數(shù)據(jù)采集：在項目初期就粗略預測未來能耗量，從而確定主要工作面和設計參數(shù)，并將之作為側(cè)重點，否則就會錯過時機。

　　例如，改動換氣率一項參數(shù)就得花上數(shù)月時間，這就意味著，進入詳細設計階段后（此時暖通空調(diào)工程師已開始規(guī)劃安裝），任何修改都為時已晚。

　　·復核設計參數(shù)：在項目初期階段就對“用戶要求規(guī)格”和設計參數(shù)進行核查，及時發(fā)現(xiàn)問題并做出修改，其中包括由項目業(yè)主方面盡量降低能源需求、優(yōu)化重要項目參數(shù)。

圖4：新建工業(yè)設施的設計中可對能效產(chǎn)生影響的各方面

圖5：丹麥和愛爾蘭項目中推薦的“節(jié)能設計”實施機構(gòu) 

圖6：設計階段的“節(jié)能設計”

　　這些參數(shù)的核查可能會涉及到多個技術(shù)專業(yè)，需要有一個專職項目經(jīng)理對組織內(nèi)的各個部門“執(zhí)行”調(diào)研。

　　·確定節(jié)能項目：盡早在設計初期就確定重要節(jié)能項目（比如最佳可用技術(shù)）并說服業(yè)主、制造商和咨詢設計工程師采用這樣的改進措施。

　　“跨部門項目”（比如利用余熱供熱）通常在項目初期階段就應提出，這樣才能在詳細設計階段引入解決方案。

　　·“時刻警惕”： 在整個設計過程不斷解決問題、挖掘節(jié)能潛力，找出主要節(jié)能點。 。

　　常見的問題是，制造商不愿更改解決方案或提供有關(guān)能源詳細信息，而如果這些問題在數(shù)據(jù)收集初期階段就已發(fā)現(xiàn)的話，就必定有人會提出這樣的問題。

　　·撰寫詳細的企業(yè)方案：撰寫融資的企業(yè)方案，在項目初期就對每一方案下的投資回報率進行評估，以確保這些方案不會在“價值工程”階段被否決。

　　若無現(xiàn)成數(shù)據(jù)，必須推出“理想方案”，但如果預期利益仍需有數(shù)據(jù)支持的話，可能會遭到投資方拒絕。

　　·項目移交：將主要能源效率項目移交給設計機構(gòu)，確保設計工程師理解這些方案并做好準備實施相應設計。

　　項目業(yè)主往往會在這一階段扮演主要角色，因為設計工程師往往比較保守，認為“安全第一”，因此將創(chuàng)新解決方案視為“禁區(qū)”。

　　對于這些核心活動，節(jié)能專家必須具有相當強的人際交往能力和豐富的工業(yè)能源效率經(jīng)驗。“節(jié)能設計”是一項跨部門工作，必須在有可能沖突的部門之間開展對話。此外，節(jié)能專家還須具備扎實的技術(shù)背景。

　　對于核心活動來說，“節(jié)能設計”也必須遵循各個設計階段（項目初期開始）的設計流程，見圖6。

　　每個設計階段均由表1所示的主要活動組成（也包括項目后期的一些活動），上述工作流程屬于“典型”流程，而工業(yè)設計項目的組織和實施可能會采用多種不同形式，因此“節(jié)能設計”應能適　　應不同項目類型，一般通過分階段規(guī)劃“節(jié)能設計”來實現(xiàn)。

　　另外，準確預計專業(yè)節(jié)能公司在“節(jié)能設計”階段需要多少工時會有一定難度，因此建議指定每一階段的工時。設計項目進行得越深入，“節(jié)能設計”措施就會越具體。項目初期之所以常常不能為“節(jié)能設計”留出預算，是因為項目業(yè)主仍認為這一項目有些抽象，難以為之合理分配大量預算。

　　因此，建議一定要在項目初期就對擬定的設計項目進行詳細分析，找出因資金限制、知識缺乏或因項目參與方之間的商業(yè)沖突或技術(shù)沖突而必定會出現(xiàn)的挑戰(zhàn)，從而將之作為工作重點。

　　大型工業(yè)項目經(jīng)驗

　　上述“節(jié)能設計”原則已在丹麥和愛爾蘭經(jīng)過大批試點項目進行了驗證（參見（/7/、/8/、/9/和/10/），這些試點項目中取得的節(jié)能效果一直被嚴格監(jiān)測，以避免上報的節(jié)能效果會與目前進行中的技改項目有關(guān)聯(lián)，這樣才能確定出項目的“洋蔥圖”對試點項目產(chǎn)生的效果。

　　例如，安裝變速驅(qū)動裝置來控制暖通空調(diào)系統(tǒng)冷熱空氣的變化，在這些項目中已不再作為“節(jié)能設計”的考慮因素，除非項目業(yè)主明確指定“不需要變速驅(qū)動裝置”。

　　表2匯總了四個試點項目取得的節(jié)能效果（/7/ - /10/）。

　　從表2可以看出，高耗能的工業(yè)設施取得了顯著的節(jié)能效果，其整體投資回報期和能源專家的咨詢費用都相當具有吸引力。

表1：新建工業(yè)設施規(guī)劃階段的主要“節(jié)能設計”要素

表2：丹麥和愛爾蘭4個試點項目的節(jié)能成果（該項目中，除實現(xiàn)節(jié)能外，“節(jié)能設計”還降低了水電系統(tǒng)投資，減少了整體資金費用，而且投資回報期為“負”）。

　　在表2的項目案例中，與“洋蔥圖”有關(guān)的主要結(jié)果如下：

　　·屠宰場：

　　–減少了清潔程序的要求

　　–建立了余熱綜合回收項目

　　–引入了新的“溫和型”冷凍過程（提升了溫度點）

　　–免去了消毒過程

　　·快餐公司：

　　–建立了余熱綜合回收項目

　　–冷凍過程從氮冷凍轉(zhuǎn)向氨冷凍

　　–烤爐從用電轉(zhuǎn)為用天然氣

　　·制藥企業(yè)：

　　–降低了換氣率

　　–建立了余熱綜合回收項目

　　–提高了暖通空調(diào)系統(tǒng)的頻寬

　　–加大了暖通空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)

　　–減少了“一次性”清洗程序

　　–提高了“滅菌”流程的效率

　　–因某些原因降低了對水質(zhì)的要求

　　–采用了新的供水供電結(jié)構(gòu)

　　·實驗室

　　–降低了暖通空調(diào)系統(tǒng)的換氣率

　　–建立了余熱綜合回收項目用于樓宇供熱

　　–控制了設備待機能耗

　　從方法論的角度分析，這些項目取得了如下經(jīng)驗和教訓：

　　·如上所述，一定要在項目初期就開始引入“節(jié)能設計”，因為與企業(yè)標準相關(guān)的任何參數(shù)的改動都非常耗時。

　　這些項目的“難題解決率”總體在30％左右，鑒于采用的是短投資回報期的節(jié)能方法，從這點來看已是相當滿意的結(jié)果了。

　　經(jīng)驗告訴我們，因時間限制而“否決”的一些問題，常常會在日后對企業(yè)標準進行大范圍審核時再次出現(xiàn)。至少有一個位于美國的制藥公司已根據(jù)“節(jié)能設計”項目的結(jié)果更改了換氣率的全球標準。 

　　節(jié)能概念向設計工程師的傳遞存在一定問題，應由項目業(yè)主而不是節(jié)能設計專家來傳遞。

　　比如，在整體水電結(jié)構(gòu)中采用余熱回收系統(tǒng)，就被許多設計工程師看作是一項全新技術(shù)。因此，向項目業(yè)主提出這一方案時應把重點放在風險上而不是該項目帶來的巨大成本節(jié)約上。 

　　交鑰匙工程在收尾時遇到了很多困難，出現(xiàn)了一些能效問題。一旦簽訂了合同，承包商就利用一切機會來降低成本，導致此類項目的設計質(zhì)量非常差。原因很簡單，任何必要的節(jié)能設備（如儀表、變速驅(qū)動裝置等）都可能以降低安裝成本為理由從設計中刪除。

　　在談判交鑰匙工程時需特別注意，必須涵蓋對能源效率的具體要求，形式可以是：1）項目業(yè)主要求提交實際解決方案；或2）規(guī)定一個程序，在這一程序下允許節(jié)能設計專家對詳細設計進行評審并在安裝開始之前提出提高能效的要求。

　　·應預留“節(jié)能設計”專家的費用，并與項目業(yè)主逐階段談判，而不要對整個“節(jié)能設計”過程進行總包干談判。根據(jù)設計項目的規(guī)模，表2中不同類型項目的“節(jié)能設計”應考慮不同的所需工時：  

　　–初始規(guī)劃階段：100–200個工時

　　–詳細設計階段分析：200-800個工時

　　–質(zhì)量監(jiān)督與跟進：50-200個工時

　　無論是哪種情況，“節(jié)能設計”所需工時均以所有設計工程師總工時的1％-2％計算。

　　·“節(jié)能設計”專家最好來自與項目業(yè)主和項目設計公司沒有關(guān)聯(lián)的外部公司。

　　這個“外來人員”（應具有相應的技術(shù)背景和人際交往能力，對技術(shù)問題和能源效率有很深刻見解）可為項目機構(gòu)帶來“新見解”，能更放松地處理棘手問題。

　　最后還應指出“節(jié)能設計”必須作為項目業(yè)主組織內(nèi)的首要工作。“節(jié)能設計”涉及的各項工作可能會在參與方之間發(fā)生沖突，比如說，“節(jié)能設計”可能會要求任務繁忙的質(zhì)控部門重新考慮采用其它設計參數(shù)；一個保守的設計工程師可能被要求設計一套創(chuàng)新技術(shù)方案）。在這種情況下，由于“節(jié)能設計”專家在圖5所示的組織機構(gòu)中并無實權(quán)，所以項目業(yè)主必須全力支持其工作。

　　IPPC指令要求采取“節(jié)能設計”

　　早在2006年，歐盟就在IPPC指令中應用了積極的經(jīng)驗，強制要求大型工業(yè)企業(yè)必須進行“節(jié)能設計”評估，

　　將“節(jié)能設計”方法指定為新投資必須考慮的“最佳可行技術(shù)”（/11/）。

　　丹麥近期的此類活動（/12/）情況表明，地方政府尚不了解審批流程中有此項內(nèi)容，設計工程公司也不知道有這些要求。 

　　愛爾蘭已采取了積極行動，愛爾蘭企業(yè)局（/13 /）已利用“節(jié)能設計”將愛爾蘭以一個可持續(xù)發(fā)展環(huán)境的形象推介給有意在該國新建生產(chǎn)廠的外國企業(yè)。

　　“節(jié)能設計”在愛爾蘭的發(fā)展

　　愛爾蘭可持續(xù)能源署（SEAI）開展了一項能源協(xié)議活動，主要集中在“節(jié)能設計”及其在新建工廠生產(chǎn)工藝的應用，

　　旨在推動“節(jié)能設計”的采用、規(guī)范挖掘新投資節(jié)能潛力的流程（/18/）。

　　愛爾蘭可持續(xù)能源署“節(jié)能設計”方法

　　“節(jié)能設計”最初由愛爾蘭可持續(xù)能源署于2010年撰寫并發(fā)表，于2011年更新（/5/）。這種方法在許多方面和丹麥的經(jīng)驗一樣，在開發(fā)初期時就發(fā)揮了效用。本方法中的“洋蔥圖”原則（亦稱為能源維恩圖）即是確定新設計整個流程中挑戰(zhàn)和機遇的原則。愛爾蘭可持續(xù)能源署的“節(jié)能設計”方法論由“節(jié)能設計工作組”聯(lián)合各大型工業(yè)用能企業(yè)、工程設計公司、節(jié)能服務公司開發(fā)而成，其中即包括在愛爾蘭運營的跨國公司也包括本土企業(yè)。 

　　本文中論述的常見難點，可通過在設計階段堅持運用這一方法論加以解決，該方法論由兩方面構(gòu)成：組織結(jié)構(gòu)和“節(jié)能設計”流程。推薦的組織結(jié)構(gòu)中除包括前面已提及的“節(jié)能設計”專家外，還有另一個職位：“節(jié)能設計”擁有者，其職責和報告內(nèi)容應在設計機構(gòu)和投資機構(gòu)的整個項目組織結(jié)構(gòu)中予以定義。從理論上講，工作流程和組織機構(gòu)在設置上應能在無需進行調(diào)查的前提下就能應對設計決策的風險。這一流程分三個階段，均有確定的輸入和輸出。圖7和圖8條給出了組織結(jié)構(gòu)圖和流程圖。 

　　此外還引入了兩個新概念：利用“節(jié)能設計”方法論進行的“能源管理設計”（DfEM）和 “運行優(yōu)化”。“能源管理設計”將運營中能源管理納入了設計日程；“運行優(yōu)化”則將“節(jié)能設計”方法論運用于小型項目中，這意味著， “節(jié)能設計”原則不僅僅只適用于新項目的大規(guī)模投資，同樣適用于新工藝和升級改造。 

　　將“節(jié)能設計”納入節(jié)能計劃

　　 “節(jié)能設計”方法已納入《愛爾蘭能源協(xié)議》中：

　　·在根據(jù)ISO 50001中的4.5.6“設計”和4.5.7“能源服務、產(chǎn)品、設備及資源的采購”等建立要求時，應采用“節(jié)能設計”方法論。

　　·“節(jié)能設計”的應用已成為所有行業(yè)技術(shù)專業(yè)工作組解決問題的客觀工具，其中包括：暖通空調(diào)、食品、飲料及乳制品、數(shù)據(jù)中心以及商用樓宇等特別工作組（/19/、/20/、/21/）。

　　·公關(guān)經(jīng)理的支持對于《能源協(xié)議》成員來說非常重要，他們應接受有關(guān)“節(jié)能設計”方法論的培訓，積極推廣應用，并在可行情況下協(xié)助實施，作為愛爾蘭可持續(xù)能源署支持工作的一部分。 

　　·在愛爾蘭可持續(xù)能源署公共產(chǎn)業(yè)合作計劃下，可指定 “節(jié)能設計”專家對“節(jié)能設計”進行評審（(/4/)。

圖7：實施“節(jié)能設計”的項目機構(gòu) 

圖8：“節(jié)能設計”方法論實施流程

　　成功之例：

　　·許多企業(yè)已將“節(jié)能設計”主要原則與ISO 50001標準結(jié)合使用，一些跨國公司還將之作為企業(yè)標準。

　　·一些企業(yè)用自己的企業(yè)語言重新制訂了自已版本的“節(jié)能設計”方法論，并對這一流程限定了一些條件，以適應企業(yè)文化或協(xié)議。然后，從招標到新工廠和生產(chǎn)工藝的調(diào)試和運行的整個過程，全部執(zhí)行這些要求。 

　　·有些工程設計公司采用“節(jié)能設計”方法論作為一項戰(zhàn)略，納入到企業(yè)經(jīng)營中并包括在招標書內(nèi)（/17/）。

　　·“節(jié)能設計”方法論在愛爾蘭可持續(xù)能源署2011年和2012年“高效工作場所”計劃下的撥款申請中采用，用以彰顯因這一流程產(chǎn)生的項目投資資源。表3中給出了一些例子。

　　愛爾蘭“節(jié)能設計”方法論的標準化 — 未來計劃

　　愛爾蘭正在計劃開發(fā)“節(jié)能設計”標準，將愛爾蘭可持續(xù)能源署的方法作為藍本。此項工作由愛爾蘭可持續(xù)能源署發(fā)起，與愛爾蘭國家標準局合作進行。只所以開展這一工作，是為了確保更好地采用這一方法，規(guī)范這一流程，并實現(xiàn)以下附加值：  

　　·可作為ISO 50001的輔助標準 — 節(jié)能設計是ISO 50001下的規(guī)定要求。

　　·是工程設計機構(gòu)的設計標準

　　·是節(jié)能服務公司提供設計和支持服務的標準

　　·是企業(yè)用以“證明”新設施、新廠房、新工序、新項目在設計中采用了最佳實踐做法的標準。 

　　·戰(zhàn)略投資公司可將之作為一項戰(zhàn)略，用以推敲新設計合同中采用的設計規(guī)范和既定標準。

　　·設計標準可用來在設施壽命期內(nèi)對產(chǎn)品和工藝過程進行自然更新。

　　·ISO 50001側(cè)重于能源管理， 而此標準側(cè)重于在設計階段就考慮交付一個提高運行能源管理能力的節(jié)能設施。 

　　·具有投資回報吸引力的最大節(jié)能潛力，存在于從概念設計到詳細設計的階段之中。因此，應通過管理標準對這一過程結(jié)構(gòu)化，從而優(yōu)化這一潛力。

表3：投資新建工藝過程設計中采用“節(jié)能設計”之例

　　作者：

　　Peter Maagøe Petersen

　　M.Sc., Ph.D., 合伙人

　　Viegand Maagoe

　　John O’Sullivan

　　項目經(jīng)理

　　Sustainable Energy Authority of Ireland

（文章提供：工業(yè)生產(chǎn)力研究所(IIP)）