公共建筑能源使用與管理的現(xiàn)狀與問題研究

陳婉君 楊兆琪 尚佳琦 劉榮輝

摘要：改革開放以后我國的社會經(jīng)濟高速的發(fā)展。人們的生活水平與生活質(zhì)量不斷的提升，其產(chǎn)業(yè)化的結(jié)構(gòu)也在逐漸的完善。隨著我國公共建筑面積的增加，當前對于公共建筑面積的使用已經(jīng)達到了民用建筑面積的15%左右，占總民用建筑能源使用的21%。相比于人們的居住面積，公共建筑的能耗所占的比重逐漸的增加，對于節(jié)能的難度要求也越來越大。本文主要針對我國當前公共建筑能源使用與管理中的問題進行分析，并對未來的發(fā)展提出重要的見解。

關(guān)鍵字：公共建筑能源；使用與管理；現(xiàn)狀分析

引言

節(jié)能減排是我國長期基本國策，針對公共建筑節(jié)能減排工作，我國采取“六步曲”戰(zhàn)略，建筑能耗公示起到承上啟下的作用，它不僅是建筑能耗統(tǒng)計、能源審計和建筑能耗監(jiān)測結(jié)果發(fā)揮作用的初步但至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，也是建筑能耗限額和建筑節(jié)能改造的判定依據(jù)。在人們的利益和主張趨向多元化的今天，廣泛的、持有不同意見的公眾參與，能使與建筑能耗和能效信息相關(guān)的決策為更多人所接受，并可能更符合公眾整體的長遠利益。

1國內(nèi)建筑能源基準評價研究現(xiàn)狀

我國的建筑能源基準線研究和應用主要分成兩大類，一是基于標準模型的能耗集中線和基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的能耗基準線，本文重點研究后者。進行城區(qū)建筑能源需求基準預測，需要建立一個完善的能源消耗數(shù)據(jù)管理中心，所以，要對這些大量的能源消耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、整理、分析。當前建筑能耗的統(tǒng)計中存在很多的問題，為了改善這些問題我國相關(guān)的管理部門，提高了對公共建筑能源消耗的統(tǒng)計工作效率。

2公共建筑能源管理技術(shù)現(xiàn)狀

2.1能耗預測

建筑能耗預測是指根據(jù)建筑的歷史能耗數(shù)據(jù)建立起相應的數(shù)學模型描述建筑能耗的發(fā)展規(guī)律并對未來的能耗水平做出預測。目前國內(nèi)外常用的建筑能耗預測方法主要包括工程方法、統(tǒng)計學方法、人工智能方法等。而隨著業(yè)內(nèi)專家對建筑能耗預測精確度要求的不斷提高，人工智能法相比其它方法已被越來越廣泛地應用在建筑能耗預測中。

2.2能耗控制

空調(diào)自動控制技術(shù)涉及暖通、自動控制、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡通訊等相關(guān)知識。從最初的雙位控制發(fā)展到今天，已出現(xiàn)了多種智能控制方法，包括最優(yōu)控制、自適應控制、模糊控制、多種方式聯(lián)合控制等方法。第一，最優(yōu)控制因為空調(diào)系統(tǒng)能耗占據(jù)建筑物總能耗的比例較大，研究人員嘗試將最優(yōu)控制理論引入空調(diào)控制系統(tǒng)中，通過優(yōu)化控制策略，盡可能地降低空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗。相關(guān)學者先后將最優(yōu)控制技術(shù)運用在空調(diào)冷凍水系統(tǒng)及制冷機組控制中，取得一定成果。第二，自適應控制自適應控制系統(tǒng)通常使用在具有時變特性的控制系統(tǒng)中。因此，相關(guān)學者針對空調(diào)系統(tǒng)的大時變、非線性及大滯后的特點，在空調(diào)設(shè)備的控制中運用了最小方差自適應控制，得到了較滿意的節(jié)能優(yōu)化效果。第三，模糊控制隨著人們對室內(nèi)舒適性要求以及對暖通空調(diào)控制效果的不斷提高，相關(guān)研究人員利用神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊數(shù)學方法對空調(diào)系統(tǒng)能耗進行了有效控制。

2.3系統(tǒng)整體優(yōu)化

為了實現(xiàn)整個系統(tǒng)總體能耗的最優(yōu)控制，除了對單一設(shè)備、環(huán)節(jié)進行節(jié)能控制外，還應該在系統(tǒng)層面綜合考慮，找到最優(yōu)的整體節(jié)能方案。根據(jù)現(xiàn)場實際系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀，基于整體優(yōu)化控制的BEMS系統(tǒng)可按相應的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。該系統(tǒng)由智能工作站、本地監(jiān)控站和遠程控制站三部分組成，連接著各種末端的智能工作站直接提供多種控制策略給本地監(jiān)控站，本地監(jiān)控站通過分析數(shù)據(jù)，得出最優(yōu)化節(jié)能控制策略控制智能工作站，從而控制末端設(shè)備，達到節(jié)能的效果。

3公共建筑能源使用與管理的未來發(fā)展趨勢

3.1基于云計算技術(shù)的應用與發(fā)展

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新型計算模式，它借助網(wǎng)絡平臺將大型程序拆解成無數(shù)多的子程序，再通過龐大的多個服務器組建搜索系統(tǒng)，將各子程序分析結(jié)果反饋給用戶，可以在很短時間內(nèi)處理龐大的計算信息，擁有類似超級電腦一樣的網(wǎng)絡計算能力。為有效解決建筑能源管理系統(tǒng)中日趨龐大的信息處理問題，可采用云技術(shù)構(gòu)建BENMS信息處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以滿足跨區(qū)域城市級別建筑群的管控需求，實現(xiàn)無限量用戶登陸；同時后臺存儲可采用云存儲方式以滿足隨需隨加的無限量后臺存儲空間，從而減少并降低后臺投入、維護、管理等成本。

3.2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用與發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、傳感器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任一物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。顯然，隨著大型公共建筑物理空間的不斷擴大以及所接入各類智能設(shè)備數(shù)量的日益增大，建筑能源管理系統(tǒng)中以物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心為核心的信息系統(tǒng)的構(gòu)建，是解決建筑運行能耗管理問題的關(guān)鍵所在?；诖耍珺EMS系統(tǒng)將更好地進行全面和深入的數(shù)據(jù)挖掘，為未來能源規(guī)劃和決策提供依據(jù)；并通過建立專家系統(tǒng)為提升現(xiàn)代化管理水平打下基礎(chǔ)。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在BEMS系統(tǒng)中的應用將完全改變傳統(tǒng)管理模式，成為中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向，為可持續(xù)發(fā)展及低碳經(jīng)濟創(chuàng)造新模式

3.3基于人工智能技術(shù)的應用與發(fā)展

人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應用系統(tǒng)的一門新的科學技術(shù)。隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展及其在其他各個領(lǐng)域的深入應用，其在大型智能建筑系統(tǒng)的諸如智能照明、智能安防、智能環(huán)境等場景互聯(lián)和場景交互系統(tǒng)逐步得以應用?；诖耍珺EMS系統(tǒng)將采用機器學習等人工智能方法利用大數(shù)據(jù)運算進行建筑能耗分析與優(yōu)化。一方面系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)預測將來的行為、結(jié)果和趨勢，對企業(yè)、家庭提供針對性的節(jié)能策略；另一方面，系統(tǒng)采用優(yōu)化方法，提升建筑能源管理的效率，改善生態(tài)環(huán)境，促進社會可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)語

隨著建筑能耗尤其是大型公共建筑新，確保設(shè)備正常運行，以便有效的節(jié)能減排。如照明系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，通風系統(tǒng)，自動化系統(tǒng)都屬于設(shè)備管理范疇，所以設(shè)備節(jié)能涉及廣泛，設(shè)備節(jié)能管理在設(shè)施管理范疇內(nèi)占據(jù)巨額比例，需著重管理。

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