建筑节能 理念先行

王晗鹏

编者按:近日，由建设部与质检总局联合发布的工程建设国家标准《绿色建筑评价标准》（以下简称《标准》）开始实施，这是我国第一部从住宅和公共建筑全寿命周期出发，多目标、多层次，对绿色建筑进行综合性评价的推荐性国家标准。带着政府为何出台《标准》，它对智能建筑的发展带来怎样的影响等问题，本刊记者专访了建设部建筑智能化技术专家委员会专家、上海大学赵哲身教授。

赵哲身，现任上海大学自动化系教授。主要从事检测技术与自动化装置、控制理论与工程的教育和研究。近年致力于智能建筑的弱电系统的研究，特别是楼宇自动化系统(BAS)的辨识建模及节能的研究。专长于工业控制、神经网络建模和系统辩识。多次在国际会议上交流有关空调子系统建模论文。参加或主持了上海市博物馆智能化建筑、广东省会展中心、嘉兴市行政中心、水电部太湖流域指挥中心、浙江省公安厅、上海中远两湾城等上百个智能化项目的专家评审、评标或鉴定。

节能形势刻不容缓

记者：请您谈一谈政府部门是在何种情况和考虑下颁布《标准》的？

赵哲身：首先，政府部门颁布“绿色建筑评价标准”非常有必要。近年来我国在能源需求和环境保护上受到很大的压力。2004年我到美国得克萨斯州参加第14届炎热和潮湿气候下建筑物系统优化大会，大会的主题发言意外地分析了中国的能源需求，并预测到2025年世界能源的80%将由中国消耗，这是国际能源专家的警告。

其次，我国在环境上、在建筑用地上，不仅与世界先进国家有很大的差距，而且与发展中国家也有很大的差距。在我国大城市的郊县高速公路两旁几乎已经没有绿地了，而农业用地是千万年来自然和人工培育的不可逆的资源。相比之下英国这样领土狭小的国家城市之外是一片无垠的绿地, 美国也是这样,有的河水居然是蓝色的。

我国不仅大城市而且连小城市的空气环境都已经受到了较大的污染。世界著名的污染较严重的城市墨西哥城，我实地观察它的污染情况也与我国的一般城市污染情况差不多。而在墨西哥的其他城市和乡村,环境和土地的保护情况要比我们好得多。

在这种情况下，建设部制定“绿色建筑评价标准”，可说是如“及时之雨”。它将可持续发展理念引入了建筑领域。提出的节能、节地、节水、节材与环境保护是借鉴国际先进经验、营造绿色建筑的五大要素，以此建立绿色六大评判指标是十分正确的。建立一套适合我国国情的绿色建筑评价体系，对积极引导、大力发展绿色建筑，促进节能省地型住宅和公共建筑的发展，具有十分重要的意义。

再次，颁布“绿色建筑评价标准”顺应了国际建筑业的发展趋势,我在英国参加智能建筑的会议时，大会主体就是“生态”,“可持续发展”,听到的最多的单词就是“Eco-”，“sustainable”。

最后，在《标准》中实际提到了建筑物的大系统的概念，即评估公共建筑物全生命周期综合性能。这是国外先进理念在中国的应用。《标准》中提出,绿色建筑的建设应对规划设计、施工与竣工阶段进行过程控制，也是一种大系统的概念。只有从大系统的概念出发才有可能实现对旧有、已有建筑物的改造，才有可能实现整个建筑物运行周期的节能、应用可再生能源；才能保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生。

只有从大系统的立场出发，在建筑规划、设计前期做好气候仿真、做好建筑物外形风系统仿真，才能有效地减少城市的平均热岛强度；只有从大系统的立场出发，才能利用场地自然条件，合理设计建筑体形、朝向、楼距和窗墙面积比，采取有效的遮阳措施，充分利用自然通风和天然采光。

记者：那您觉得此次《标准》和去年颁布的《公共建筑节能设计标准》有什么区别？

赵哲身：和去年颁布的《公共建筑节能设计标准》相比，本标准在4.1.9条款提出了对城市热岛效应的要求：住区平均热岛强度室外日不高于1.5℃；在4.1.10条款中提出了住区风环境的要求；在4.2.10条款中提出采暖和（或）空调能耗不高于国家和地方建筑节能标准规定值的80%的定量标准；在4.3.3条款中提出设置建筑物自身的完善的排水系统，采用建筑自身优质杂排水、避免管网漏损；在5.2.5条款提出对于新建、改建和扩建的公共建筑，应根据用户等情况，对冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量等等，这些都是进步和发展。

记者：作为智能建筑的厂商，应该如何看待此次《标准》的实施呢？

赵哲身：我认为对智能建筑的厂商而言，不仅是一个执行和推动这一标准的问题，更是一种机遇。随着2010年的到来，随着奥运会和上海世博会的帷幕落定，随着土地资源的日益紧缺，大规模公共建筑的建设将受到大的抑制。虽然每年仍有20亿平方米的建筑面积住房建设，但竞争将更为激烈。另外，由于现有的已建成智能建筑，包括智能公共建筑约5000幢，实际上没有真正做到节能，它们的节能改造对集成商而言是一块很大的市场空间。谁在技术上抢险占领这一空间谁就掌握了市场的主动权。

建筑节能 空间巨大

目前我国住宅建筑使用的能耗约占全国总能耗的20%左右，加上建材生产和建造的能耗，总能耗约占全国总能耗的37%左右。如果延续目前的耗能状况，预计到2020年底，约占全社会总耗能的46.7%。而目前国内的所有大城市中新建建筑符合规范的只有10－15％。能源利用效率目前仅为33％，比发达国家落后20年，相差10个百分点；能源消费强度大大高于发达国家及世界平均水平，约为美国的3倍、日本的7.2倍。

记者：建筑物楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分，它在智能建筑节能上发挥重要作用，但目前我国智能建筑并不节能，对此现象您怎么看?

赵哲身：毫无疑问，建筑物设备监控系统在智能建筑节能上能够发挥重要的作用。那么为什么实际上它至今基本上没有发挥重大的节能作用呢？恕我直言，这是因为我们长期以来没有形成脚踏实地认真做的团队的缘故，在标书上我们看到的更多的是商业炒作。

节能是一个大系统的概念，在空间上关系到多学科、多专业领域，包括建筑材料、围护结构、空调和照明系统的设计、空调和照明设备的控制和优化，还包括物业管理等等；在时间坐标上，横跨建筑物的整个生命周期。

我国过去在建筑材料和围护结构上节能做了不少工作，但在其他方面就比较薄弱。节能关系到多学科领域的一个典型的例子是，对有些建筑的大门，只要把推门、移门改为旋转门，就可以节能；只要注意到门窗与墙交界处的的泄漏，即气密性，就能节能，而这些常常被忽略。

记者：您觉得智能建筑要想节能，关键点在哪里？

赵哲身：智能建筑空调能耗占65%左右，空调节能要作为重头。我们需要认真研究空调各子系统的模型。因为空调系统的模型的获取是节能的重要途径。目前大部分智能建筑的HVAC部分运行状态不令人满意，阀门常常处于振荡状态，造成流体的阻力增加。原因是系统最后仅仅只是接通，并没有得到很好的调试，性能没有得到优化。导致能耗和维护成本的增加。

有了数学模型，可以进行快速调试；可以迅速的对系统的控制性能进行优化，从而可以有效地节省HVAC的能耗。冷热源的能耗约占整个HVAC系统能耗的55%。选择能效比高的机组和辅助设施可以实现节能；选择适当、合理的控制策略实现多台制冷机组的群控不仅可以获得非常客观的节能效果,而且可以极大的改善空调末端装置的自动调节性能。因此，正确认识制冷机组群控的特点和规律是建筑节能的最重要的课题之一。

但是实际上即使是从事冷水机组群控的供应商目前的群控策略是经验的，并没有足够的理论基础作为向导。例如，离心机组的电流百分比究竟和空调负荷是什么关系？它们的关系是线性的吗？电流百分比本身的精度究竟如何？以总供水温度作为群控切换台数的依据，是不是最佳的？这些需要科学界的空调研究者、控制工程师和供应商的共同努力。空调系统的节能关系到两个学科，即暖通技术和控制技术，需要这两个方面的科技人员的密切配合。

我国在建筑物节能技术上有非常大的发展空间，除了诸多的新技术外，更多涉及某种严谨的工艺、某种严格的管理技术。所以只要我们抱着认真踏实的科学态度，依靠我们自己的技术力量，在相对短的时期之内取得较大幅度的建筑物节能效果是完全有可能的。

目前在新的形势之下，我国有很多能源公司成立，这是一件非常大的好事，和世界先进国家的节能发展进程是吻合的。目前的问题是，大部分公司的节能思路比较单一，局限于空调机的变频，没有大系统的节能观念，因而取得的成绩也是有限的，需要通过互相切磋和交流得到改进。

记者：要达到真正意义上的节能，政府和厂商还要从哪些方面努力?

赵哲身：节能改造需要业主和政府的支持。如节能改造需要能耗的适度计量。计量系统是分析能耗的有效工具，也是评估节能效果的必要手段，但是需要一定的投入，这就需要业主的支持。旧建筑物的改造涉及大楼管理方的种种利益，如果没有政府的政策支持，节能公司和专家很难打破设置的种种壁垒，参与到真刀真枪的节能实践中。

建议政府加强建筑物节能宏观管理对策的制定；建议全面统计各类公共建筑的能耗使用情况，建立计算和评估建筑物整体能耗性能的通用方法；在此基础上制订新造建筑物和旧有改造建筑物使用能耗的最低定量基准。对于新造的和旧有的建筑物建立能耗性能的认证并加以公示。对超过基准的大楼和管理者提高能源费用或课以重税；对低于基准的用户则加以奖励和免税。如此将很快会出现业主和大楼管理者纷纷主动和节能公司和专家主动合作的局面，建设部的到2010年建筑物节能50%的目标才会由于公众的取势和投入得以实现。

在政府技术层面的宏观管理方面，还有很重要的方面就是对国内外电子产品的认证。同类产品的能耗应进行比较，它们对电网产生什么样的影响应有检测数据，6年前我曾经提出过这一建议。目前对国内外用于智能建筑的电器和电子产品的效率尚没有进行市场准入的检测和规范，应尽快加以完善，从而建立起建筑物能耗宏观管理的多元化的框架，并对智能建筑市场起到正确的导向。

认真踏实 共创未来

记者：您提出过智能建筑大系统的概念，那您如何看待国内的智能建筑？

赵哲身：智能建筑大系统的概念源于我对国外的考察,这些观念并不是我提出来的,而是国外比较先进的理念。访问英国时我曾受到这方面的强烈感染和观念的冲击。相对欧美国家,我们国家对于智能建筑的概念定位比较狭隘，局限于智能建筑弱电系统, 至少对一些问题的认识没有把它们穿起来，形成系统的概念。这样可能会限制我们的思路。

如果我们把智能建筑的理念应用到智能建筑物的整个生命周期,特别是它的前期和中期运作期，我们对于已建成、正在运行的系统的优化、控制性能的提高、充分发掘原产品和原设计的潜力,就会投入更多的精力，就会产生更好的效果，就能更好的节能。

节能是一个大系统的概念，它关系建筑物前期的设计和仿真，关系到材料和建筑围护结构,关系到空调设计,关系到后期的管理，只有从大系统的概念来看智能建筑节能这个问题,才能真正把节能作好。从时间来说,包括设计的前期,施工,运行,还有物业管理。随着越来越多的人认识到这一点,我们国内的情况正在改善,通过大家的努力,这种情况会做得越来越好。

记者：国内的智能建筑和国外的有哪些差距，我们应该学习他们哪些成功经验？

赵哲身：有一个典型的从大系统概念出发实现建筑物节能的例子。英国HTA Architects Limited建筑设计院的设计师在设计前、设计时，充分使用生态计算机软件进行仿真，以充分利用自然风和光照，包括尽可能利用太阳能。某建筑物设计方案出来后，经电脑模拟发现一年内有80天温度大于28℃，设计师认为太多，就改进建筑设计，控制阳光的晒入，使一年中高于28℃的天数减少为38天。很显然全年的空调负荷减少了，他们认为这就是智能建筑的一部分。

目前我国是世界上最大的智能建筑市场，我国新建的公共建筑的智能化设施，就其硬件系统来看，我认为一点也不比发达国家差。但是我们的软件、我们的科研深度、我们的技术含量、我们的认真踏实的作风、我们的追求却与先进国家有很大的差距。国外的内敛、务实、认真细致的追求给了我非常深的印象。

另一个典型的例子是英国CISCO公司的伦敦总部的全球监控系统。它可监控世界CISCO的388个分部，覆盖70个国家，所用摄像头仅仅只有2661个。它回放的录像的分辨率极高，入侵者的特征和面部表情一清二楚，但速度只有每秒几帧，而不是我们倡导的25帧/秒。在Hammersmith医院总部，分部的一路摄像头甚至经ISDN电话线传输，为了节省电话费，平时这路还是关闭的，只有当发生报警时才打开传输。为了解决传输速率问题，问题画面只传输一幅，但非常清晰。不求最好，但求最实用可靠，这是他们的理念。

最后，我想说的是：我国智能建筑已经有了近13年的大规模的发展，取得的进步举世瞩目。对于存在的问题，只要我们抱着科学严谨的态度认真去做，我国的智能建筑事业必将挤身于世界先进之列，作为一名从事智能建筑科研的普通科技工作者，我深感任重道远，我愿为此尽一分微薄之力。