智能建筑节能技术发展及问题研究

刘辉 冯阳

(国家开发银行股份有限公司陕西省分行，陕西西安 710075)

0 引言

我国正处在一个经济快速发展的特殊时期，未来几年将是中国城市化发展最快的一个阶段，从城市化来讲，每年增长的人口约1 300万～1 500万。面对如此快速的城市发展，如何在建筑行业中实现可持续发展，实现节能、环保，同时创造宜居的建筑环境，是建筑行业人员急需解决的重要问题。而随着计算机科学技术的飞速发展和应用范围的快速渗透，智能建筑的概念已经越来越深入人心。

智能建筑发展的初期主要集中在一些新建的高档公共建筑，比如星级酒店、大型商场、A级写字楼等，而现在新建的大中型公共建筑项目多数都有不同程度的智能化需求，智能建筑已经扩展到机场候机楼、车站楼、办公楼、博物馆、图书馆、医院、院校、商场、娱乐场所甚至住宅小区等。因此，智能建筑节能技术的研究对于我国建筑节能事业的发展有着非常重要的意义，而同时，对于智能建筑本身发展而言，节能技术的应用反过来也会加速智能建筑产业的发展与落实。

1 我国现有智能建筑节能技术

1.1 智能控制技术

智能控制技术是指通过自控网络和设备对控制对象(设备)实行智能化的综合管理的技术，即构成各个系统设备运行的指挥中枢，按需进行自主、有效地监控系统设备的运行与管理［1］。通过智能控制技术进行建筑节能的具体方法包括如下几种:

1)针对空调系统、卫生设备等的控制技术。包括实现最佳启动控制，最小负荷控制;外气吸入控制，期间设定切换控制;节电运转控制，节水运转控制等。智能建筑的智能核心一般而言指的是对空调系统的节能控制，通过合理有效的算法所进行的节能控制，可以在有效节能的同时，实现空间环境温度的自动控制，保证室内环境舒适性。

2)针对热源设备进行智能控制。包括送水温度控制，热源台数控制;冷冻机最佳运转控制，蓄热运转控制。目前，包括GB 50019-2003采暖通风与空气调节设计规范在内，我国大部分建筑的暖通空调系统在设计中所采取的负荷计算方法均为静态方法，同时，在计算中还会考虑较大的安全系数，这就导致在实际的设备选型(包括风机、冷冻水泵、制冷机组)等的选型方面偏大。而实际上暖通空调系统是一个典型的动态系统，在其运行过程中，即使是一天当中的负荷也不是均匀分布，是随时间的变化而变化的，而静态的设计方法所造成的不恰当冗余将会造成极大的能源浪费。智能建筑技术所采用的楼宇自控系统则可以通过节能控制模式和算法，对设备运行过程进行动态调节，从而有效减少静态设计方法所导致的能源浪费。

3)照明控制。主要是指按照明程序来运转，进行自动的关灯控制。

1.2 能源管理系统应用

建筑的能源管理系统是由各种计量仪表和软件程序组成，以实现能耗数据统计、节能的远程控制、节能运营管理优化及节能改造评估的管理系统。

建筑能源管理系统的计量仪表主要功能在于采集系统运行时，各个基本设备的原始运行数据，同时还可以协助中央控制器在系统控制下实现系统的节能运行，因此，它们一般安装于各种基本的空调设备(包括冷却水泵、冷冻水泵、风机、制冷机组等)上。而能源管理系统的软件程序是它的中枢，对于能源管理系统的运行效率起到最为关键的作用。

一般而言，建筑能源管理系统有其独有的运行方式。首先，安装在各设备上的计量仪表进行设备原始运行数据的采集，并通过数据传输线路将数据反馈到中央处理器，然后利用中枢的软件程序对其进行整理和分析，以建立系统运行数据库，并将数据库继承在能源管理系统软件当中，作为后续的能源管理的基础;然后，当空调系统运行时，各计量仪表对其运行数据进行再次采集，并反馈到中央处理器，通过软件程序进行对比分析，计算出系统运行曲线，以判断系统是否处于节能运行状态，若是，则系统正常运行，若不是，则系统软件需根据采集的运行数据及所计算的运行曲线对异常运行部位进行确定、警告、通知故障检测程序运行等不同应对措施。

2 现有智能建筑节能工作问题反思

虽然智能建筑节能技术发展迅捷快速，但是，在建筑物实际运行的层面，智能建筑节能依然存在很多问题。从一项针对智能建筑用户满意度的调查研究可知，对于我国目前智能建筑的使用者，仅有30%左右表示满意。从调查研究中反馈出来的问题主要包括几个方面:智能技术不够先进，建筑或设备运行过程缺陷严重，物业管理混乱等。与此同时，由于我国建筑行业发展迅捷，智能建筑在近些年更是飞速发展，而与之相应的市场管理和技术管理却未达到所需要的水平，这也导致了智能建筑节能和管理工作的混乱。

2.1 设计缺乏系统性规划，业主需求与设计实现误差较大

智能建筑节能体系的系统性问题主要表现在以下几个方面:

首先，设计人员对智能化技术与智能建筑设计的方法不熟悉，相关技术人员对于智能建筑的规划设计、技术和产品的配合选型等不够专业，甚至有些设计和施工单位对于智能建筑的理解仅仅是“高科技产品”的盲目堆积，造成智能建筑盲目上马，在项目交付使用后，智能化系统的使用率较低，造成巨大的设备资源和能源浪费，导致业主的不满，甚至对于智能建筑本身产生质疑。

其次，很多业主对于智能建筑的需求不够明确，在与设计单位进行沟通时常常产生遗漏，因而在建筑开始施工后，也会发生业主突发奇想要求设计单位增加一些子系统设计的情况。这不仅仅给设计单位增加了设计难度，也给施工方增加了很多问题，甚至造成工期延误、施工质量下降等情况。

2.2 智能建筑运行过程能源利用浪费严重

在我国目前的智能建筑行业，智能化系统开通率和使用率低是最为普遍的一个问题。这一问题所导致的后果是非常严重的，由于很多智能建筑在建成并交付使用后的很长时间内，智能化系统和设备不开通使用，造成大多数子系统长期闲置，这就带来了巨大的能源和设备系统浪费，这种浪费会导致项目投资成本居高不下，投资回报效果不明显，更有甚者会导致客户对智能化项目的必要性产生质疑，从而影响智能建筑的健康和稳定发展。

2.3 智能建筑工程技术及后期运营维护中问题较多

由于我国智能建筑设计没有可依据的规范和标准，这就造成规划、设计和施工队伍的技术能力不强，无论在设备选型还是后期运营维护方面都缺乏统一完备的技术指南。这也导致我国智能建筑技术的发展处于一种分割管理无序的状态，从而限制了智能技术的发展。而目前来看，我国的智能化设备自主研发能力不足，很多设备需要进口，这也使得设备从引进到安装、操作、培训、保养、修理都要请国外相关单位来承担，从而大幅的提高成本，而一旦由国内工作人员负责，有可能导致设备运行出现问题时难以有效解决。

3 智能建筑节能技术问题解决方案

3.1 加强建筑节能参与主体意识

智能建筑节能的参与主体包括多个层面，政府、业主、建筑设计师、设备工程师、物业管理人员、建筑实际使用者等。在立项阶段，业主和政府部门作为项目的指导者，其政策的执行和投资决策将会是节能技术在智能建筑中应用的前提;在设计阶段，建筑设计师是对建筑整体性能进行控制和把握的，建筑师对节能性能的控制将会影响建筑未来实际运行中的节能效果;到了使用阶段，物业管理人员和建筑使用者的节能意识和实际的节能效益，将最终决定建筑节能技术应用和节能改造的最终实施。

3.2 强化智能建筑节能设计前期规划

系统的前期规划是智能建筑节能技术良好发挥效用的前提和必要条件。在智能化建筑的前期规划设计阶段就需要以效果为导向，根据建筑节能需求来进行节能技术规划工作，建筑节能运行管理模式需在初期的系统设计中体现出来，这也是智能建筑节能设计的关键。以建筑设备监控体系为基础，管理和节能两个功能并行，以此来保障系统的监控范围、监控内容、监控要求实现其应用效能，使系统完成后真正实现管理和节能两者兼备的功能。

3.3 加强智能建筑运营管理规范性

对智能建筑的最终节能性能而言，其运行阶段的管理水平起着至关重要的作用。在建筑实际运行过程中，由于专业技术人员缺乏、技术水平落后、管理效率低下等原因导致的智能建筑能耗过高、设备损耗过大、系统管理水平低等问题层出不穷。这些问题的解决有赖于建筑运行管理单位加强对现有工程技术人员的大力培训和后续人才的培养。

首先，对现有工程技术人员的培训需要设备制造单位相关专业技术人员的合作和指导，将理论知识灌输到现场操作人员的实际工作中，培养出技术能力可以胜任的工程技术人员，同时，还需要建立起具有一定专业水平的管理团队，从上到下对智能建筑的运行管理水平进行整体提升;其次，需要从长期发展的角度考量，通过与专业院校等单位对接，实现专业技术人员和管理人才的梯队培养，提高智能建筑的综合节能水平。

4 结语

智能建筑节能是一项长期的综合性系统工程，需要多个部门的协作和共同努力。包括政府政策的要求和激励、节能意识的推广和普及、专业技术人员对节能技术研究和推进、建筑运行管理者对节能建筑运行管理水平的提高等。整个社会都需要将节能工作看成一个体系来进行，贯穿于智能建筑规划设计、设备运行、控制管理的始终。而在目前，针对智能建筑节能的现有问题，依然需要相关研究人员继续深入地研究。

［1］罗 兵，甘俊英，张建民.智能控制技术［M］.北京:清华大学出版社，2011.

［2］赵苗妙.智能建筑节能问题的思考［J］.建筑施工，1999(7):333.

［3］张 俊，程大章.智能建筑与控制论［J］.智能建筑与城市信息，2006(7):6-8.

［4］文桂萍.智能建筑的节能问题及其对策［J］.四川建筑科学研究，2008(2):16-17.

［5］闫帅帅.浅谈建筑节能及发展前景［J］.山西建筑，2010，36(6):223-224.