智能樓宇節(jié)能技術(shù)探討

王斌鑫

摘 要：基于智能建筑用能理論，對智能樓宇用能進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，從控制節(jié)能和管理節(jié)能兩個方面，對智能樓宇的暖通、空調(diào)、照明、電梯、能源管理等系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了探討，并對未來智能樓宇節(jié)能的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：智能建筑 智能樓宇 節(jié)能 能源管理

中圖分類號：TU241 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0051-02

Discussion of Energy Saving Technology for Intelligent Building

WANG Binxin

（Intelligent Engineering Department of CISDI Chongqing Information Technology Co.， Ltd.， Chongqing，401122，China）

Abstract： According to the theory of the intelligent architecture energy consumption， the energy consumption of the intelligent building was analyzed. On this basis， from the aspects of energy saving control and energy saving management， the energy saving technologies of the systems including heating， air conditioning， lighting， elevator， energy management and etc were discussed. And then， the development direction of the intelligent building energy saving was analyzed.

Key words：Intelligent architecture Intelligent building Energy saving Energy management

隨著我國2000年以來的城鎮(zhèn)化建設(shè)，建筑行業(yè)得到了迅速的發(fā)展。但同時由于過去十年的粗獷式發(fā)展使得目前的建筑行業(yè)面臨行業(yè)飽和、過度開發(fā)等一系列問題，建筑行業(yè)未來的發(fā)展方向一直是業(yè)內(nèi)人士關(guān)心的重點(diǎn)。

近年來，隨著居住條件的不斷提高，我國居民對建筑的功能要求日漸增加，智能建筑的需求大大提高，據(jù)統(tǒng)計[1]：我國智能建筑行業(yè)市場自2005年以來以每年20%的速度發(fā)展，2012年市場規(guī)模達(dá)861億元，2013年已超過千億元。同時，目前我國智能建筑占建筑比例僅26%，遠(yuǎn)低于美國（70%）和日本（60%），未來空間巨大。另一方面，樓宇建筑是我國建筑的主要組成部分，且隨著未來城鎮(zhèn)化的進(jìn)一步推進(jìn)和對已有樓宇的功能性改進(jìn)，智能樓宇將成為我國智能建筑的主要發(fā)展方向，目前國內(nèi)學(xué)者已開始進(jìn)行相關(guān)的研究[2～6]。

針對上述情況，本文基于智能建筑用能理論，對智能樓宇用能進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，從控制節(jié)能和管理節(jié)能兩個方面，對智能樓宇的暖通、空調(diào)、照明、電梯、能源管理等系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了探討，并對未來智能樓宇節(jié)能的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，對于推進(jìn)我國智能樓宇的發(fā)展有較好的意義。

1 智能樓宇用能分析

根據(jù)大型智能建筑用能公式，智能樓宇用能可表示如下：

式中，為總能耗，為圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗，為照明及用電插座能耗，為外界大氣溫度對樓宇能耗的影響，為臨時人流量造成的能耗，為暖通（供熱及通風(fēng)）、空調(diào)系統(tǒng)等的能耗，為電梯系統(tǒng)能耗，為人的行為造成的能耗。

從上式可知，對于圍護(hù)結(jié)構(gòu)、大氣溫度、臨時人流量、人行為等屬于建筑學(xué)范疇，占能耗比例小、調(diào)節(jié)空間小，對于智能樓宇的用能來說，節(jié)能的重點(diǎn)應(yīng)放在、和上。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：暖通、空調(diào)系統(tǒng)能耗占總能耗50%～60%，照明、插座等占總能耗20%～30%，電梯系統(tǒng)占總能耗8%～10%?，F(xiàn)將、和的具體節(jié)能技術(shù)探討如下。

2 智能樓宇節(jié)能技術(shù)探討

2.1 暖通、空調(diào)節(jié)能技術(shù)探討

暖通、空調(diào)系統(tǒng)的能耗是智能樓宇系統(tǒng)能耗的重要部分（占50%～60%），其節(jié)能主要是利用HVAC（Heating， Ventilation and Air Conditioning）系統(tǒng)進(jìn)行，包括以下部分：空調(diào)機(jī)組（含新風(fēng)設(shè)備）、風(fēng)機(jī)盤管、冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水塔和冷卻水泵，各部分能耗比例如表1所示。

從表1可知，冷源系統(tǒng)的能耗占HVAC系統(tǒng)比例為82%，空調(diào)及風(fēng)機(jī)設(shè)備等空氣處理機(jī)組占系統(tǒng)能耗18%，冷源系統(tǒng)是智能樓宇節(jié)能的關(guān)鍵。

對于冷源系統(tǒng)中的冷水機(jī)組，其運(yùn)行包括機(jī)組本身、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻水塔四個部分的協(xié)調(diào)管理和運(yùn)行，其控制方法包括大群控和小群控。

大群控是通過檢測整個空調(diào)系統(tǒng)（含供暖）的供水、回水流量及溫度，反算空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷，將結(jié)果與實(shí)際投運(yùn)機(jī)組的總供冷量進(jìn)行比較，并做出相應(yīng)的控制。主要的方法包括：流量控制法、回水溫度控制法、熱量控制法、壓差控制法、熱量＼流量控制法、壓差＼流量控制法，等。小群控是相對于大群控而言，在局部范圍內(nèi)，對部分冷卻泵、冷凍泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速處理，以彌補(bǔ)大群控控制方式下的反映不足以及控制盲點(diǎn)等。

在實(shí)際的運(yùn)行中，應(yīng)合理協(xié)調(diào)大群控和小群控，針對各智能樓宇的特點(diǎn)，制定出合理的大群控-小群控一體化控制方式及制度，以達(dá)到更好的節(jié)能效果。

對于空氣處理機(jī)組，主要是采用變風(fēng)量控制技術(shù)，通過合理的算法制定出合適的空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量以適應(yīng)不同的負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的。目前的變風(fēng)量控制對象主要包括以下三種：總風(fēng)量、定靜壓和變靜壓，針對風(fēng)量、壓力進(jìn)行檢測，通過合適的算法形成反饋控制。從節(jié)能效果、控制難度和操作模式上來說，均為變靜壓>總風(fēng)量>定靜壓，在實(shí)際選擇時，應(yīng)根據(jù)智能樓宇具體的形式和要求，選擇節(jié)能和操控的最優(yōu)方式進(jìn)行控制。endprint

2.2 照明節(jié)能技術(shù)探討

簡單的照明系統(tǒng)，一般直接通過BAS系統(tǒng)控制，投入成本低。隨著我國建筑行業(yè)對節(jié)能的逐漸重視，照明系統(tǒng)的智能控制是目前的主流方向。照明系統(tǒng)的智能控制包括單＼雙＼多點(diǎn)、區(qū)域＼群組、場景設(shè)置、定時＼亮度調(diào)節(jié)、集中監(jiān)控＼遙控等多種控制方式，投入成本較高，但節(jié)能效果明顯且后期維護(hù)方便，只需要對控制程序進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可實(shí)現(xiàn)多種節(jié)能優(yōu)化方式的變動。對于新建或已有智能樓宇改造，選擇智能控制的照明系統(tǒng)，優(yōu)勢十分明顯。

2.3 電梯節(jié)能技術(shù)探討

如前所述，電梯系統(tǒng)在大型智能樓宇能耗中的比例為8%～10%，僅次于暖通、空調(diào)與照明能耗，其節(jié)能主要體現(xiàn)在運(yùn)行電耗與時間、空間的配合上，與電梯的配置、性能和控制方式密切相關(guān)。

電梯系統(tǒng)的控制，通常分為并聯(lián)和群組管理兩類。并聯(lián)控制是多個電梯共用一個信號，群組管理控制除共用一個信號外，還可根據(jù)信號數(shù)目、電梯負(fù)載情況進(jìn)行合理調(diào)配。合理的電梯調(diào)配方式是電梯節(jié)能的關(guān)鍵，但就目前來說，電梯的控制一般由電梯廠家進(jìn)行編程，整體系統(tǒng)集成商很少參與，導(dǎo)致存在控制方式與實(shí)際使用存在偏差。對于智能樓宇的電梯節(jié)能來說，樓宇系統(tǒng)集成商應(yīng)與電梯供貨商充分溝通，以使電梯的控制方式達(dá)到最優(yōu)。

3 智能樓宇節(jié)能發(fā)展展望

對于智能樓宇節(jié)能發(fā)展來說，隨著大型智能建筑控制節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和成熟，達(dá)到極限值后，控制節(jié)能進(jìn)一步提升的空間十分有限，因此，管理節(jié)能是智能樓宇未來發(fā)展的新方向。

管理節(jié)能是利用大型實(shí)時＼歷史數(shù)據(jù)庫，建立合適的能源管理系統(tǒng)，對樓宇能耗構(gòu)成、消耗、邊界條件、利用效率進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、處理和評價，找出能耗漏洞和節(jié)能點(diǎn)，提供節(jié)能策略和優(yōu)化方式。其主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和能耗數(shù)據(jù)分析三個部分，通過采用實(shí)時能耗監(jiān)控、分項能耗分析統(tǒng)計、能耗設(shè)備效率分析等手段，實(shí)現(xiàn)對能耗成本和發(fā)展趨勢的控制。據(jù)預(yù)計，通過管理節(jié)能，智能樓宇的能耗可降低10%～30%。相較于逐漸成熟的控制節(jié)能而言，管理節(jié)能在未來的發(fā)展空間十分可觀。

4 結(jié)論

通過對智能樓宇節(jié)能技術(shù)及發(fā)展趨勢的分析，得到如下結(jié)論：

（1）暖通、空調(diào)、照明、電梯是智能樓宇能源消耗的主要部分，暖通、空調(diào)節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵在于大群控-小群控的一體化控制方式，照明節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵在于采用智能控制方式，電梯節(jié)能的關(guān)鍵在于系統(tǒng)集成商與電梯供貨商就電梯控制的充分溝通。

（2）隨著控制節(jié)能的逐漸成熟，管理節(jié)能是智能樓宇未來發(fā)展的新方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 中研普華咨詢公司.2013-2017年中國智能建筑行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告[R].中國市場數(shù)據(jù)研究院， 2013.

[2] 郭成芳.新型分布式智能樓宇電源無線控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制，2014，22（1）：100-102.

[3] 趙貞麗，王碩.關(guān)于智能樓宇電氣自動化發(fā)展模塊的分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2014（9）：245.

[4] 王永皎，劉榮輝.基于ZigBee技術(shù)的智能樓字節(jié)能控制系統(tǒng)[J].青島科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，35（1）：73-77.

[5] 米娜娜.淺談智能樓宇安全防范[J].城市建筑，2013（22）：344.

[6] 趙金保，張健，馬.基于電力載波與短信報警的智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2013（5）：107-110.endprint

2.2 照明節(jié)能技術(shù)探討

簡單的照明系統(tǒng)，一般直接通過BAS系統(tǒng)控制，投入成本低。隨著我國建筑行業(yè)對節(jié)能的逐漸重視，照明系統(tǒng)的智能控制是目前的主流方向。照明系統(tǒng)的智能控制包括單＼雙＼多點(diǎn)、區(qū)域＼群組、場景設(shè)置、定時＼亮度調(diào)節(jié)、集中監(jiān)控＼遙控等多種控制方式，投入成本較高，但節(jié)能效果明顯且后期維護(hù)方便，只需要對控制程序進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可實(shí)現(xiàn)多種節(jié)能優(yōu)化方式的變動。對于新建或已有智能樓宇改造，選擇智能控制的照明系統(tǒng)，優(yōu)勢十分明顯。

2.3 電梯節(jié)能技術(shù)探討

如前所述，電梯系統(tǒng)在大型智能樓宇能耗中的比例為8%～10%，僅次于暖通、空調(diào)與照明能耗，其節(jié)能主要體現(xiàn)在運(yùn)行電耗與時間、空間的配合上，與電梯的配置、性能和控制方式密切相關(guān)。

電梯系統(tǒng)的控制，通常分為并聯(lián)和群組管理兩類。并聯(lián)控制是多個電梯共用一個信號，群組管理控制除共用一個信號外，還可根據(jù)信號數(shù)目、電梯負(fù)載情況進(jìn)行合理調(diào)配。合理的電梯調(diào)配方式是電梯節(jié)能的關(guān)鍵，但就目前來說，電梯的控制一般由電梯廠家進(jìn)行編程，整體系統(tǒng)集成商很少參與，導(dǎo)致存在控制方式與實(shí)際使用存在偏差。對于智能樓宇的電梯節(jié)能來說，樓宇系統(tǒng)集成商應(yīng)與電梯供貨商充分溝通，以使電梯的控制方式達(dá)到最優(yōu)。

3 智能樓宇節(jié)能發(fā)展展望

對于智能樓宇節(jié)能發(fā)展來說，隨著大型智能建筑控制節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和成熟，達(dá)到極限值后，控制節(jié)能進(jìn)一步提升的空間十分有限，因此，管理節(jié)能是智能樓宇未來發(fā)展的新方向。

管理節(jié)能是利用大型實(shí)時＼歷史數(shù)據(jù)庫，建立合適的能源管理系統(tǒng)，對樓宇能耗構(gòu)成、消耗、邊界條件、利用效率進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、處理和評價，找出能耗漏洞和節(jié)能點(diǎn)，提供節(jié)能策略和優(yōu)化方式。其主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和能耗數(shù)據(jù)分析三個部分，通過采用實(shí)時能耗監(jiān)控、分項能耗分析統(tǒng)計、能耗設(shè)備效率分析等手段，實(shí)現(xiàn)對能耗成本和發(fā)展趨勢的控制。據(jù)預(yù)計，通過管理節(jié)能，智能樓宇的能耗可降低10%～30%。相較于逐漸成熟的控制節(jié)能而言，管理節(jié)能在未來的發(fā)展空間十分可觀。

4 結(jié)論

通過對智能樓宇節(jié)能技術(shù)及發(fā)展趨勢的分析，得到如下結(jié)論：

（1）暖通、空調(diào)、照明、電梯是智能樓宇能源消耗的主要部分，暖通、空調(diào)節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵在于大群控-小群控的一體化控制方式，照明節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵在于采用智能控制方式，電梯節(jié)能的關(guān)鍵在于系統(tǒng)集成商與電梯供貨商就電梯控制的充分溝通。

（2）隨著控制節(jié)能的逐漸成熟，管理節(jié)能是智能樓宇未來發(fā)展的新方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 中研普華咨詢公司.2013-2017年中國智能建筑行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告[R].中國市場數(shù)據(jù)研究院， 2013.

[2] 郭成芳.新型分布式智能樓宇電源無線控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制，2014，22（1）：100-102.

[3] 趙貞麗，王碩.關(guān)于智能樓宇電氣自動化發(fā)展模塊的分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2014（9）：245.

[4] 王永皎，劉榮輝.基于ZigBee技術(shù)的智能樓字節(jié)能控制系統(tǒng)[J].青島科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，35（1）：73-77.

[5] 米娜娜.淺談智能樓宇安全防范[J].城市建筑，2013（22）：344.

[6] 趙金保，張健，馬.基于電力載波與短信報警的智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2013（5）：107-110.endprint

2.2 照明節(jié)能技術(shù)探討

簡單的照明系統(tǒng)，一般直接通過BAS系統(tǒng)控制，投入成本低。隨著我國建筑行業(yè)對節(jié)能的逐漸重視，照明系統(tǒng)的智能控制是目前的主流方向。照明系統(tǒng)的智能控制包括單＼雙＼多點(diǎn)、區(qū)域＼群組、場景設(shè)置、定時＼亮度調(diào)節(jié)、集中監(jiān)控＼遙控等多種控制方式，投入成本較高，但節(jié)能效果明顯且后期維護(hù)方便，只需要對控制程序進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可實(shí)現(xiàn)多種節(jié)能優(yōu)化方式的變動。對于新建或已有智能樓宇改造，選擇智能控制的照明系統(tǒng)，優(yōu)勢十分明顯。

2.3 電梯節(jié)能技術(shù)探討

如前所述，電梯系統(tǒng)在大型智能樓宇能耗中的比例為8%～10%，僅次于暖通、空調(diào)與照明能耗，其節(jié)能主要體現(xiàn)在運(yùn)行電耗與時間、空間的配合上，與電梯的配置、性能和控制方式密切相關(guān)。

電梯系統(tǒng)的控制，通常分為并聯(lián)和群組管理兩類。并聯(lián)控制是多個電梯共用一個信號，群組管理控制除共用一個信號外，還可根據(jù)信號數(shù)目、電梯負(fù)載情況進(jìn)行合理調(diào)配。合理的電梯調(diào)配方式是電梯節(jié)能的關(guān)鍵，但就目前來說，電梯的控制一般由電梯廠家進(jìn)行編程，整體系統(tǒng)集成商很少參與，導(dǎo)致存在控制方式與實(shí)際使用存在偏差。對于智能樓宇的電梯節(jié)能來說，樓宇系統(tǒng)集成商應(yīng)與電梯供貨商充分溝通，以使電梯的控制方式達(dá)到最優(yōu)。

3 智能樓宇節(jié)能發(fā)展展望

對于智能樓宇節(jié)能發(fā)展來說，隨著大型智能建筑控制節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和成熟，達(dá)到極限值后，控制節(jié)能進(jìn)一步提升的空間十分有限，因此，管理節(jié)能是智能樓宇未來發(fā)展的新方向。

管理節(jié)能是利用大型實(shí)時＼歷史數(shù)據(jù)庫，建立合適的能源管理系統(tǒng)，對樓宇能耗構(gòu)成、消耗、邊界條件、利用效率進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、處理和評價，找出能耗漏洞和節(jié)能點(diǎn)，提供節(jié)能策略和優(yōu)化方式。其主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和能耗數(shù)據(jù)分析三個部分，通過采用實(shí)時能耗監(jiān)控、分項能耗分析統(tǒng)計、能耗設(shè)備效率分析等手段，實(shí)現(xiàn)對能耗成本和發(fā)展趨勢的控制。據(jù)預(yù)計，通過管理節(jié)能，智能樓宇的能耗可降低10%～30%。相較于逐漸成熟的控制節(jié)能而言，管理節(jié)能在未來的發(fā)展空間十分可觀。

4 結(jié)論

通過對智能樓宇節(jié)能技術(shù)及發(fā)展趨勢的分析，得到如下結(jié)論：

（1）暖通、空調(diào)、照明、電梯是智能樓宇能源消耗的主要部分，暖通、空調(diào)節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵在于大群控-小群控的一體化控制方式，照明節(jié)能技術(shù)的關(guān)鍵在于采用智能控制方式，電梯節(jié)能的關(guān)鍵在于系統(tǒng)集成商與電梯供貨商就電梯控制的充分溝通。

（2）隨著控制節(jié)能的逐漸成熟，管理節(jié)能是智能樓宇未來發(fā)展的新方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 中研普華咨詢公司.2013-2017年中國智能建筑行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告[R].中國市場數(shù)據(jù)研究院， 2013.

[2] 郭成芳.新型分布式智能樓宇電源無線控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制，2014，22（1）：100-102.

[3] 趙貞麗，王碩.關(guān)于智能樓宇電氣自動化發(fā)展模塊的分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2014（9）：245.

[4] 王永皎，劉榮輝.基于ZigBee技術(shù)的智能樓字節(jié)能控制系統(tǒng)[J].青島科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，35（1）：73-77.

[5] 米娜娜.淺談智能樓宇安全防范[J].城市建筑，2013（22）：344.

[6] 趙金保，張健，馬.基于電力載波與短信報警的智能樓宇監(jiān)控系統(tǒng)[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2013（5）：107-110.endprint