智能化技術(shù)在綠色建筑中的地位與作用

洪友白

(廈門合立道工程設計集團股份有限公司，福建 廈門 361006)

智能化技術(shù)在綠色建筑中的地位與作用

洪友白

(廈門合立道工程設計集團股份有限公司，福建 廈門 361006)

在分析智能化技術(shù)與綠色建筑基本概念的基礎上，詮釋了智能化技術(shù)與綠色建筑的基本關(guān)系，指出建筑智能化技術(shù)是實現(xiàn)綠色建筑的手段之一，是支撐綠色建筑的重要基礎。具體闡述智能化技術(shù)為綠色建筑助力加分的運行節(jié)能方式與管理節(jié)能方式，闡明了智能化技術(shù)自身的主體目標與總體目標。

智能化技術(shù) 綠色建筑 節(jié)能 目標

1 智能化技術(shù)

《智能建筑設計技術(shù)(第二版)》一書在論及智能建筑時提到：“智能建筑的發(fā)展，是建筑技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是隨著科學技術(shù)的進步而逐步發(fā)展和充實的，現(xiàn)代建筑技術(shù)(Architecture)，現(xiàn)代計算機技術(shù)(Computer)、現(xiàn)代控制技術(shù)(Control)、現(xiàn)代通信技術(shù)(Communication)，即A+3C技術(shù)是智能建筑發(fā)展的技術(shù)基礎?！笨芍?，基于建筑平臺的“智能化技術(shù)”的內(nèi)涵：智能化技術(shù)是結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的一門綜合性技術(shù)。

2 綠色建筑

“綠色建筑”的“綠色”，并不是指一般意義上的小區(qū)草坪、立體綠化或屋頂花園，更不等同于豪華建筑，而是代表一種概念或象征。

1)定義[1]：指在全生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

2)核心內(nèi)涵：解決人與自然的關(guān)系，人與自然和諧共生。

3)概念屬性：涉及建筑性能，且只為性能“之一”(主要是經(jīng)濟性能)，而不是性能的全部，如不包括建筑的安全性能等。

3 智能化技術(shù)是實現(xiàn)綠建的手段之一

分析綠色建筑的定義，簡而言之就是要實現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)?！?。按照GB/T 50378-2014《綠色建筑評價標準》的評分細則，建筑智能化技術(shù)主要在 “四節(jié)一環(huán)?！钡摹肮?jié)能”要素中發(fā)揮重要的作用?？梢姡ㄖ悄芑夹g(shù)是實現(xiàn)綠建的手段之一。

其作用體現(xiàn)主要為：1)借助智能化技術(shù)實現(xiàn)對耗能設備(空調(diào)、照明、供配電、電梯、給排水等)的運行控制，通過提高能效來達到節(jié)能目的；2)采用智能化系統(tǒng)集成平臺，實施切實可行的節(jié)能策略，通過聯(lián)動控制，提升運行節(jié)能的精細化程度；3)運用智能化技術(shù)實現(xiàn)建筑能耗計量及設備能效分析研究，改進不合理的用能行為，為實施節(jié)能策略以及制定建筑的節(jié)能改進方案提供更加科學的依據(jù)。

4 智能化技術(shù)如何為綠建加分

4.1 樹立“節(jié)能即是能效”的理念

樹立“節(jié)能即是能效”的理念極為重要。提倡節(jié)能不等于不用能，而是要在不降低生活品質(zhì)的條件下最大限度地提高能源的利用效率。

國家有關(guān)規(guī)范[2]對“節(jié)能”一詞的權(quán)威英文譯名是“energy efficiency”，即能源效率、能源效能，由此可見“節(jié)能”的核心內(nèi)涵就是“能效”，所謂的節(jié)能策略就是變“低能效”為“高能效”的一系列操作。

4.2 節(jié)能措施主要分類

節(jié)能措施一般可分為人為設定的節(jié)能行為(行為節(jié)能)和基于技術(shù)手段的節(jié)能行為(技術(shù)節(jié)能)。

4.2.1 行為節(jié)能

所謂行為節(jié)能，可簡單理解為：通過人為設定，使能耗系統(tǒng)根據(jù)人的主觀節(jié)能意識主動減少能源消耗的一種節(jié)能方式。比如“隨手關(guān)燈”、“在冬季采暖和夏季空調(diào)期內(nèi)不頻繁開窗或長時間開窗”等，這種行為不屬于智能化技術(shù)所要研究的節(jié)能范疇。

4.2.2 技術(shù)節(jié)能

技術(shù)節(jié)能是著力研究如何基于技術(shù)手段挖掘能效潛力的一種節(jié)能措施，如“高光效光源”、“照明聲光控制”、“風機變頻調(diào)速”等。技術(shù)節(jié)能還可以分為旨在減少能耗的設備節(jié)能、旨在控制能耗的運行節(jié)能和旨在持續(xù)改進能效的管理節(jié)能。

1)“設備節(jié)能”是基于耗能元器件的高能效選型，特點是耗能元器件選定后其能耗不變。例如，選定某一節(jié)能變壓器后，客觀上被動地減少了電力系統(tǒng)的損耗，而且一旦設備選定后這種損耗是固定不變的。

2)“運行節(jié)能”是對已確定投入的電氣設備，在運行狀態(tài)過程中自覺采取并產(chǎn)生效果的節(jié)能行為。

3)“管理節(jié)能”是指基于技術(shù)手段，旨在發(fā)現(xiàn)不合理的用能現(xiàn)象及其過程，以便持續(xù)改進能效的節(jié)能管理措施。

4.3 建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)對節(jié)能的直接貢獻

4.3.1 BAS的功能

BAS的功能有：1)實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)以適應室內(nèi)環(huán)境的變化；2)確保機組的連鎖安全和設備的自身安全(運行安全)；3)實現(xiàn)優(yōu)化控制以節(jié)能降耗；4)實現(xiàn)自動遠程監(jiān)測和過程自動控制以節(jié)省設備管理人員。概括來說，即為：調(diào)適環(huán)境、運行安全、節(jié)能降耗、節(jié)省人力。

4.3.2 BAS的節(jié)能方式

由4.3.1可知，節(jié)能降耗是BAS的目的之一，通過“運行節(jié)能”方式，使已確定投入的電氣設備在運行過程中主動采取措施并直接產(chǎn)生節(jié)能效果。

眾所周知，用電設備都是按照全工況(全負荷)選型的，實際運行工況(負荷)根據(jù)實際情況，其總用電需求量必然小于全負荷，這就給“運行節(jié)能”提供了實施條件。

4.3.3 BAS的良好設計是有效節(jié)能的前提

1)設計應深刻理解工藝原理及其運行情況，充分挖掘節(jié)能潛力，在此基礎上編制運行節(jié)能策略，提出需采集的信息，用以支持和落實運行中的節(jié)能效果。

2)需清楚BAS每一個采集的信息點的意圖，如調(diào)適環(huán)境、節(jié)能降耗、設備安全、節(jié)省人力。

4.4 從設備監(jiān)控(BAS)到能耗監(jiān)測

4.4.1 設備監(jiān)控與能耗監(jiān)測的異同

1)相同點：均服務于建筑耗能設備；就節(jié)能而言，同屬于 “能效管理”范疇。

2)不同點：對設備監(jiān)控而言，“節(jié)能”不是唯一的目的，而能耗監(jiān)測的唯一目的就是節(jié)能；設備監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)能是“運行節(jié)能”，能耗監(jiān)測系統(tǒng)的節(jié)能隸屬“管理節(jié)能”。

4.4.2 能耗監(jiān)測系統(tǒng)獨樹一幟

1)監(jiān)管文件系列化

2008年國務院發(fā)布《民用建筑節(jié)能條例》，要求對國家機關(guān)和大型公共建筑進行能耗測評和標識，并予以公示。隨后，由住建部對建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)提出了諸多特定的規(guī)定，相繼出臺了一系列能耗監(jiān)測的文件，逐漸形成了有別于建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)的建筑能耗監(jiān)測體系。

2)能耗監(jiān)測是能效管理的細分

目前，鑒于對建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)功能的特有規(guī)定，有必要對“建筑能耗監(jiān)測”形成一個相對獨立的系統(tǒng)并作為能效管理的子系統(tǒng)。能耗監(jiān)測有別于設備監(jiān)控系統(tǒng)并從其中獨立出來是與時俱進的技術(shù)新應用。

3)能耗監(jiān)測與設備監(jiān)控的集成

“能效管理”從節(jié)能措施分類的角度理解，應是作為“運行節(jié)能”的設備監(jiān)控與作為“管理節(jié)能”的能耗監(jiān)測的疊加?！澳芎谋O(jiān)測”借助于評估能源使用現(xiàn)狀來發(fā)現(xiàn)能源管理缺陷，并以此制定能源利用優(yōu)化方案；“設備監(jiān)控”則是在耗能設備運行過程中實施確定的節(jié)能方案。

如果只在設備監(jiān)控系統(tǒng)或能耗監(jiān)測系統(tǒng)中單一地去討論 “能效管理”，那僅僅是個概念性思路，只有利用智能化技術(shù)把兩個子系統(tǒng)集成起來，才能實現(xiàn)所謂的“能效管理”。

4.5 小結(jié)

由本章分析可見，依照4.2中節(jié)能措施的分類法，智能化技術(shù)主要從兩方面為綠建加分。一是BAS的“運行節(jié)能”技術(shù)措施，即對已確定投入的電氣設備，通過在運行過程中自覺采取措施，直接產(chǎn)生節(jié)能效果；二是能效監(jiān)測系統(tǒng)的“管理節(jié)能”技術(shù)措施，即在對各種能源消耗狀況進行監(jiān)測的過程中，通過糾正不合理的用能現(xiàn)象間接產(chǎn)生節(jié)能效果。

5 建筑智能化的總體目標與主導目標

5.1 主導目標

5.1.1 建筑智能化的主導目標

以節(jié)約資源、保護環(huán)境為主題的綠色建筑是國家對建筑工程建設要求的基本導向。因此，GB 50314-2015《智能建筑設計標準》(以下簡稱“《智標》”)規(guī)定，智能建筑建設應認準這一導向，以綠色建筑作為主導目標。也就是說，要在總體目標下細分的多個子目標中，把實現(xiàn)綠色建筑作為第一目標，以建筑智能化技術(shù)的特點為專長，強力推動和強制實施建筑耗能設備的“運行節(jié)能”和“管理節(jié)能”，并強化綠色建筑達標，確保在選用節(jié)能措施、測評節(jié)能量等方面能占有一席之地。

5.1.2 集成系統(tǒng)的主導目標

《智標》規(guī)定，智能化集成系統(tǒng)的功能應符合的第一規(guī)定是“應以實現(xiàn)綠色建筑為目標”，這里應該理解為智能化集成系統(tǒng)的主導目標。

例如上述4.4.2解釋的“建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)”和“建筑能效監(jiān)測系統(tǒng)”，當對兩個系統(tǒng)作集成時，理應把節(jié)能作為著力點，為綠色建筑達標加分。

5.1.3 BMS(建筑設備管理系統(tǒng))的主導目標

上述4.3.1提到BAS同時具有“調(diào)適環(huán)境、運行安全、節(jié)能降耗、節(jié)省人力”四大功能，在綠色建筑作為智能建筑的主導目標引導下， BAS理應把其中的“節(jié)能降耗”作為BMS的主導目標，著力為綠色建筑達標加分。

鑒于此，《智標》要求BMS(建筑設備管理系統(tǒng)，包括設備監(jiān)控和能效監(jiān)測)應“具有支撐綠色建筑功效”、應“基于建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)，對可再生能源實施有效利用和管理”、其“系統(tǒng)設計…應符合…《綠色建筑評價標準》GB/T 50378…規(guī)定?！?/p>

5.2 總體目標

智能建筑應以綠色建筑作為主導目標，但不能以偏概全。因此，《智標》規(guī)定，“智能建筑工程設計”應以“增強建筑物的科技功能和提升智能化系統(tǒng)的技術(shù)功效”連動提升建筑物的應用價值為總體目標。這是智能化核心技術(shù)所決定的。

由此可見，總體目標追求兩個方面，一是提升建筑物的應用價值，二是增強建筑物的科技功能。

5.2.1 提升建筑物的應用價值

通過提升智能化系統(tǒng)的技術(shù)功效連動提升建筑物的“應用價值”系智能建筑 “內(nèi)在的、最為根本的、須竭力追求的”目標。實現(xiàn)綠色建筑“四節(jié)一環(huán)保”的建設目標，就是在經(jīng)濟性能方面為建筑物提升“應用價值”?？梢姡悄芙ㄖ目傮w目標覆蓋其主導目標。智能化系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃的各智能化功能都是為了提升建筑物的“應用價值”。例如，信息化應用、信息設施系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等。

只有借助于“智能化技術(shù)”，把建筑物的應用價值發(fā)揮到最佳，對智能化的資金投入才有立足之基。該目標是智能化方案創(chuàng)作的出發(fā)點和歸宿點，是設計方案中標與否的基礎技術(shù)因素。

5.2.2 增強建筑物的科技功能

增強建筑物的科技功能系智能建筑的外在目標，但不是為了“包裝”，而是社會發(fā)展到當今信息時代所賦予的。

建筑物使用功能可有多種實現(xiàn)手段，其科技含量各有內(nèi)涵，但以智能化技術(shù)體現(xiàn)建筑物的科技含量，可以很直白地一改百姓大眾長期以來由土木建筑的 “土”引發(fā)的慣性印象，以為建筑物不那么科學技術(shù)。其實智能建筑本身就是隨著科技的不斷進步，伴隨著信息時代的到來應運而生的。

信息時代的核心技術(shù)就是信息技術(shù)，信息技術(shù)的成就恰恰就是體現(xiàn)在計算機技術(shù)、通信技術(shù)及其兩者的結(jié)合之上。因此，把作為智能化技術(shù)基礎的計算機技術(shù)、通信技術(shù)嵌入到現(xiàn)代建筑中去，最能展現(xiàn)也最能增強具有時代特征的信息化、智能化科技功能。

[1] GB/T 50378-2014綠色建筑評價標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[2] GB 50189-2015公共建筑節(jié)能設計標準[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[3] 華東建筑設計研究院. 智能建筑設計技術(shù)(第二版)[M].上海：同濟大學出版社，2002.

洪友白

教授級高工，電氣與智能化總工，現(xiàn)就職于廈門合立道工程設計集團股份有限公司。

Status and Role of Intelligent Technology in the Green Building

Hong Youbai

Based on the analysis of the basic concepts of intelligent technology and green building，it is pointed out that the intelligent technology is one of the means to realize the green building and is an important foundation to support green building. The way of run and manage energy-saving of intelligent technology which is good for green building is specific elaborated, and the subject objective and overall objective of intelligent technology are introduced.

intelligent technology, green building, energy efficiency, goal