代智能化建筑的節(jié)能技術應用

趙學鋒

ZHAO Xue-feng

（江西制造職業(yè)技術學院，南昌 330095）

0 引言

近年來，建筑業(yè)一直是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的熱點，尤其是2008年在北京舉辦的奧運會、2010年上海舉辦的世博會等，給建筑行業(yè)帶來巨大市場，智能化建筑也將面臨巨大的發(fā)展機遇。智能建筑正是應用現(xiàn)代信息技術改造傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)的直接體現(xiàn)形式。從能耗角度來看，我國能源形勢已不容樂觀，建筑能耗逐年增加。“建筑節(jié)能與建筑智能化技術”已成為人們越來越關注的問題。采用建筑智能化技術實現(xiàn)建筑節(jié)能最直接、最有效的措施應該從空調(diào)系統(tǒng)的運行控制和建筑公共照明系統(tǒng)的控制著手。另外，智能建筑的節(jié)能效果與設計、施工、運營、管理等環(huán)節(jié)是密不可分的。我國加入WTO以后，建筑智能化技術面臨更加廣闊的發(fā)展空間，不可忽視的是，我國現(xiàn)代智能化建筑的節(jié)能技術應用存在著不少令人憂慮的問題。建筑節(jié)能工程涉及建筑材料、圍護結(jié)構(gòu)、建筑設備及運營管理。因此，建筑物節(jié)能應貫穿建筑物的整個生命周期，包括規(guī)劃、設計、施工、管理等環(huán)節(jié)。在建設階段，建筑節(jié)能工程以建筑主體為主，多采用仿真技術，在此階段，設備配置及控制的節(jié)能策略將為運營期的節(jié)能奠定基礎；建筑節(jié)能的第二個環(huán)節(jié)是建筑設備的調(diào)試，采用建筑智能化技術進行調(diào)試及優(yōu)化控制是關鍵；建筑節(jié)能的第三個重要環(huán)節(jié)是運營期，采用智能化技術提高科學管理水平，能大幅度地節(jié)省運營期的能耗費用。建筑節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，不僅是建筑維護結(jié)構(gòu)使用保溫材料，而且與設備的運行效率和能量的管理模式密切相關。那智能建筑系統(tǒng)如何來實現(xiàn)節(jié)能，本文就現(xiàn)代智能化建筑的節(jié)能技術應用進行探討。

1 現(xiàn)代智能化建筑的內(nèi)涵及特點

建筑反映了人類發(fā)展的歷史，代表著社會生產(chǎn)力的發(fā)展水平，與社會生產(chǎn)方式、人們的生活方式有密切相關的聯(lián)系，并又總是反映了人類社會的進步和科學技術發(fā)表的水平，具有鮮明的時代特征。

20世紀80年代以來，隨著電子信息技術、計算機技術、通信技術和控制技術的高速發(fā)展，人類社會逐步由工業(yè)化向信息化社會轉(zhuǎn)型，在全球信息化浪潮的推動下，人們對建筑物的安全性、舒適性、便捷性、信息交互能力以及節(jié)能環(huán)保能力等提出了更高的要求。l984年，美國度涅狄格州哈特福德市的“城市廣場”作為世界上第一個智能建筑，標志看舒一代建筑和新的技術領域的誕生。20余年里，智能建筑得到了快速發(fā)展，并又實現(xiàn)了建筑業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)的有機融合，賦予傳統(tǒng)的建筑業(yè)以新的活力。

現(xiàn)代智能化建筑是指建筑綜合運用現(xiàn)代通信技術、自動控制技術、計算機技術等現(xiàn)代技術，將建筑物建設或改造成為智能建筑的全部工程，工程內(nèi)容包括信息設施系統(tǒng)（ITSI）、信息化應用系統(tǒng)（ITAS）、建筑設備管理系統(tǒng)（BMS）、公共安全系統(tǒng)（PSS）、智能化集成系統(tǒng)（IIS）、機房工程（EEEP）等六大系統(tǒng)工程。智能化建筑的基本功能主要由三大部分構(gòu)成：即大樓自動化（又稱建筑自動化或樓宇自動化（BA）、通信自動化（CA）和辦公自動化（OA），這3個自動化通常稱為“3A”，它們是智能化建筑中最基本的，而且必須具備的基本功能。目前有些地方的房地產(chǎn)開發(fā)公司為了突出某項功能，以提高建筑等級和工程造價，又提出防火自動化（FA）和信息管理自動化（MA），形成“5A”智能化建筑，甚至有的文件又提出保安自動化（SA），出現(xiàn)“6A”智能化建筑，甚至還有提出“8A”、“9A”的。但從國際慣例來看，F(xiàn)A和SA等均放在BA中，MA已包含在CA內(nèi)，通常只采用“3A”的提法，為此，建議今后應以“3A”智能化建筑提法為宜。

2 現(xiàn)代智能化建筑的節(jié)能技術應用

1）采用智能照明控制系統(tǒng)，有效地節(jié)約能源

以山東施耐通電氣技術有限責任公司生產(chǎn)的ABB i－bus系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)是一套控制系統(tǒng)，符合EIB總線標準，以弱電總線通訊的方式控制強電末端設備，主要功能為燈光控制、窗簾控制、安全防范、AV設備及HVAC設備控制等，可對燈光進行各種控制如：開關控制、調(diào)光控制、分散集中控制、遠程控制、延時控制、定時控制、光線感測控制、紅外線遙控、移動感測控制、與其他設備系統(tǒng)的聯(lián)動控制等，控制方式方便、靈活、易于修改、易于操作、易于維護。隨著世界經(jīng)濟于高新技術的不斷發(fā)展，人們對生活環(huán)境的要求越來越高。除去對建筑的傳統(tǒng)要求外，在建筑的安全性、舒適性、節(jié)能性、自動化與信息化等方面均提出更高要求，其目的是創(chuàng)造出舒適宜人，能充分提高工作效率而又具有極大靈活性的辦公與生活環(huán)境。目前，為適應這種社會發(fā)展潮流，新建筑有必要安裝先進的ABB I-bus®；KNX系統(tǒng)，以滿足不同使用者的各種智能使用與管理需要，最終使樓宇的建設者、發(fā)展商和用戶獲得更大的經(jīng)濟效益。

2）改善門窗性能

智能化建筑能耗散失的最薄弱部位是門窗，門窗的能耗占建筑總能耗的比例較大，其中冷風滲透為三分之一，傳熱損失為百分之三十四，所以我們在設計時，就應該考慮到這個問題，在保證采光、觀景、日照、通風等要求的前提下，盡可能地提高外門窗的氣密性，提高外門窗本身的保溫性能，減小住宅外門窗洞口的面積，減少冷風滲透，減少外門窗自身的傳熱損失。我們可以采取以下的節(jié)能措施，例如：提高住宅外門窗的氣密性，改善住宅門窗的保溫性能，控制住宅窗墻比，減少冷空氣滲透；同時，在室內(nèi)與室外之間可以設置中間層，用以阻止室外冷風的直接滲透，減少門窗的熱耗損。

3）利用節(jié)能建筑材料

建筑業(yè)和住宅產(chǎn)業(yè)是資源消耗的大戶。目前我國建筑物97%以上屬高耗能建筑，建筑總能耗已占社會總能耗的三分之一，是發(fā)達國家的二到三倍。一方面，國家能源緊缺，形勢嚴峻；另一方面，建筑用能大量浪費。建設節(jié)約型社會，在建筑領域就是要大力加快環(huán)保節(jié)能建筑材料的推廣。以黑龍江省伊春市為例，新型節(jié)能建筑材料目前在該市推廣應用。今年，一種耐沖擊、密度大、保溫好、抗折壓的新型節(jié)能建筑材料在該市現(xiàn)代智能建筑建設中推廣應用，橋北的鴻盛花園小區(qū)成為該市首個新型節(jié)能建筑材料示范小區(qū)。這種外墻保溫苯板節(jié)能保溫效果好，它每立方米受壓能力達到30公斤，超過國家標準近10公斤，每塊保溫苯板的接口都做好，使銜接更緊密，兩面都做了倒棱處理，整體轉(zhuǎn)角，與墻面結(jié)合牢固，節(jié)能效果達到了65%，超過普通保溫苯板15個百分點。據(jù)了解，從今年開始，這種新型節(jié)能建筑材料將在全市大面積推廣應用。

哈爾濱鴻盛集團在房屋節(jié)能材料應用上有成熟的經(jīng)驗，并擁有140多項國家專利技術，該市正是看好他們的建筑節(jié)能材料的優(yōu)勢，才將其引進該市進行棚改建設。由他們開發(fā)建設的橋北鴻盛花園小區(qū)是該市今年節(jié)能建設的一個重點項目，據(jù)實際使用情況來看，能夠有效地節(jié)約能源。

4）地熱利用

地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地能中去。我國利用地熱供暖和供熱水發(fā)展非常迅速，在京津地區(qū)已成為地熱利用中最普遍的方式。

5）利用現(xiàn)代智能建筑自控系統(tǒng)來設置機電設備最佳啟?？刂茣r間

對于商場、寫字樓之類建筑，晚上是不需要空調(diào)的，自然在夜里是無須開空調(diào)，為了確保工作人員開始工作時，室內(nèi)環(huán)境處于舒適狀態(tài)，就需要預先對建筑進行預熱或者預冷。此外，室內(nèi)溫度是一個慣性很大的參數(shù)，如果我們提前關閉空調(diào)，也能夠讓室內(nèi)溫度在一定的時間內(nèi)不會發(fā)生較大變化，現(xiàn)代智能建筑自控系統(tǒng)可以通過對空調(diào)設備的最佳啟停時間的計算，能夠在確保室內(nèi)環(huán)境舒適的條件下，縮短不必要的空調(diào)啟停時間，以此來達到建筑節(jié)能的目標；同時對建筑進行預熱或者預冷，現(xiàn)代智能建筑自控系統(tǒng)能夠及時關閉室外新風風閥，這樣一來不僅可以減少獲取新風而帶來冷卻或加熱的能量消耗，而且還可以減少設備容量，達到節(jié)能減排的作用。

在實行階梯電價的地區(qū)，利用現(xiàn)代智能建筑自控系統(tǒng)，通過與應急發(fā)電機、冰蓄冷設備等配合，可以在用電高峰時，選擇投入應急發(fā)電機以及釋放存儲的冷量，或者選擇卸除某些相對不重要的機電設備，通過這些措施來做到實現(xiàn)避峰運行，減少高峰負荷，降低運行費用。

3 結(jié)束語

未來建筑智能化及節(jié)能市場的需求驅(qū)動力主要來自兩個方面：其一，國家節(jié)能減排政策將促進建筑節(jié)能市場的快速發(fā)展；其二，市場集中度的提高。目前低端市場的競爭將日趨激烈，規(guī)模較小不具備核心能力的解決方案提供商將會被淘汰，高端市場的增長將超過行業(yè)平均水平，但對進入者的資金實力和技術能力都將提出很高的要求，具備較強資本實力和技術能力的企業(yè)將能充分分享行業(yè)的成長，獲得較快發(fā)展。預計未來三年國內(nèi)建筑智能化及建筑節(jié)能市場整體有望保持30%左右的增速。

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