淺談智能化建筑節(jié)能的現(xiàn)狀與對策

任 偉 袁 東

1 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院（450000） 2 山東省水利勘測設(shè)計(jì)院（250000）

淺談智能化建筑節(jié)能的現(xiàn)狀與對策

任 偉 袁 東

1 河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院（450000） 2 山東省水利勘測設(shè)計(jì)院（250000）

智能化建筑向人們提供了一個(gè)安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑環(huán)境，作為目前建筑行業(yè)的發(fā)展方向，其節(jié)能效果非常突出。這里主要對智能建筑中常用的一些節(jié)能措施進(jìn)行總結(jié)，以供同行借鑒和參考。

智能建筑；節(jié)能；措施

我國目前的確是世界上每年新建建筑量最大的國家，平均每年要建20億m2的新建筑，相當(dāng)于全世界每年新建建筑的40%，預(yù)計(jì)這一過程還要持續(xù)25～30年。有資料顯示，我國在建筑上消耗的能源已經(jīng)占到社會(huì)能源消耗總量的近28%，而且每年還在以1%以上的速度增長。如此發(fā)展下去，到2020年,林立的高樓將可能占據(jù)我國能源消耗的40%。這說明節(jié)能措施和技術(shù)在建筑領(lǐng)域的大量應(yīng)用已經(jīng)成為最迫切的社會(huì)需求，具有很大的潛力。

1 智能化建筑現(xiàn)狀

智能化建筑是建筑、裝備、服務(wù)和經(jīng)營四要素相互聯(lián)系，達(dá)到最佳組合,獲得高效率、高功能和高舒適的建筑物。當(dāng)前智能化建筑直接利用的技術(shù)是建筑技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)。目前，我國已經(jīng)建成及在建的不同類型(含智能住宅小區(qū))智能化建筑，不僅技術(shù)開通達(dá)標(biāo)率普遍不高，效益不理想，而且浪費(fèi)嚴(yán)重，建筑能耗很大，這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 技術(shù)上的差距使智能化建筑被閑置

我國智能化建筑基礎(chǔ)性研究工作缺乏，硬件產(chǎn)品、設(shè)備過于依賴進(jìn)口，業(yè)主從其自身的時(shí)間、精力等方面綜合考慮，很可能會(huì)放棄智能系統(tǒng)。智能化建筑被大量閑置，造成浪費(fèi)。

1.2 重建設(shè)輕管理的弊病使智能化建筑能耗巨大

傳統(tǒng)的建筑物業(yè)管理相對簡單，在技術(shù)上對物業(yè)管理人員要求不高，智能化建筑對操作人員的技術(shù)素質(zhì)要求較高。由于缺乏高素質(zhì)的物業(yè)管理人員，已有的智能化建筑管理不善，造成了智能化建筑的巨大能耗。

1.3 業(yè)主對建筑舒適度要求的提高加劇了建筑能耗

建筑能耗主要用于采暖、空調(diào)、通風(fēng)、熱水供應(yīng)、照明、炊事、家用電器等方面。隨著人們生活水平的提高和舒適性的要求,建筑設(shè)備能耗逐漸增大。

2 智能化建筑的節(jié)能對策

2.1 空調(diào)控制及其節(jié)能技術(shù)

要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)良好的居住環(huán)境,一個(gè)溫度適宜、濕度恰當(dāng)、空氣清潔的舒適環(huán)境就顯得特別重要。空調(diào)越來越普及,由此所帶來的能量消耗十分巨大。空調(diào)控制及其節(jié)能技術(shù)不僅可以降低空調(diào)的能源消耗，而且在空調(diào)的使用上節(jié)約能源。

2.1.1 水環(huán)熱泵型空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢及其發(fā)展

水環(huán)熱泵型空調(diào)技術(shù)是在空氣源熱泵技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。熱泵的節(jié)能與環(huán)保雙重效應(yīng)自誕生以來就備受人們的重視。熱泵作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源可以把自然界或廢棄的低溫廢熱轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高溫度且可利用的再生熱能，滿足暖通空調(diào)系統(tǒng)功能的需要，為人們提出了一條節(jié)約礦物燃料、合理利用能源、減輕環(huán)境污染的新途徑。在我國能源短缺的情況下,水環(huán)熱泵型空調(diào)系統(tǒng)所具有的綠色、環(huán)保、節(jié)能、生態(tài)的特性，必然將受到人們的重視，其發(fā)展和應(yīng)用將具有巨大的潛力及廣闊的前景。

2.1.2 地源熱泵型空調(diào)技術(shù)

地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地能可在冬季作為熱泵供暖的熱源，在夏季作為空調(diào)的冷源。通常地源熱泵消耗1 kW的能量,用戶可以得到4 kW以上的熱量或冷量。地源熱泵同空氣源熱泵相比，有許多優(yōu)點(diǎn):

1）全年溫度波動(dòng)小。冬季地能溫度比空氣溫度高，夏季地能溫度比空氣溫度低，因此地源熱泵同空氣源熱泵相比，制熱、制冷系數(shù)要高,節(jié)能和節(jié)省費(fèi)用約40%。2）冬季運(yùn)行不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的損失。3）地源有較好的蓄能作用。

2.2 智能建筑小區(qū)熱環(huán)境技術(shù)

2.2.1 集中供暖技術(shù)

智能化建筑尤其是智能化建筑小區(qū)的熱源應(yīng)使用清潔能源，有條件的地區(qū)應(yīng)采用太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等綠色能源，并且可以實(shí)現(xiàn)分戶溫度調(diào)節(jié)、分戶熱計(jì)量，還可實(shí)現(xiàn)智能計(jì)量收費(fèi)系統(tǒng)。集中采暖系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用雙管系統(tǒng)，推行溫度調(diào)節(jié)和戶用熱量計(jì)量裝置，實(shí)行供熱計(jì)量收費(fèi)。這里所說的雙管系統(tǒng)是指分戶循環(huán)的雙管系統(tǒng)。這種系統(tǒng)安裝了溫控閥和戶用熱量計(jì)量裝置,用戶可以根據(jù)需要，調(diào)節(jié)并設(shè)定室溫，供熱部門可以根據(jù)每戶熱用量計(jì)量收費(fèi)，從而大大減少了熱量的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能。

2.2.2 戶式中央空調(diào)

戶式中央空調(diào)由供暖熱源、制冷主機(jī)以及末端裝置組成。供暖熱源采用小型燃?xì)鉄崴疇t，制冷主機(jī)采用風(fēng)冷式冷水機(jī)組，室內(nèi)末端則采用臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管,主機(jī)與末端裝置間使用鋁塑復(fù)合管連接。冬季，關(guān)閉單冷機(jī)的管道閥門，改為由熱水爐向風(fēng)機(jī)盤管以及生活用水設(shè)備提供熱水供暖。夏季，制冷主機(jī)生產(chǎn)冷水，通向風(fēng)機(jī)盤管，向室內(nèi)供冷。燃?xì)鉄崴疇t、制冷主機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管組合成一個(gè)完整的家庭式中央中調(diào)系統(tǒng)。采用家庭式中央空調(diào)系統(tǒng)，一家一戶自成一體，除了實(shí)現(xiàn)其自身功能外，還可解決制冷、供暖和生活熱水的供應(yīng)問題?？傊?，戶式中央空調(diào)能顯示眾多的優(yōu)點(diǎn)，如舒適性強(qiáng)，便于計(jì)量，節(jié)約投資，節(jié)約能源，設(shè)備小巧及操作簡便等。

2.3 照明系統(tǒng)節(jié)能措施

在建筑規(guī)劃和單體設(shè)計(jì)中，要充分考慮到自然采光。在不降低照明質(zhì)量的條件下，盡可能減少照明用電，合理設(shè)計(jì)照明點(diǎn)，選擇高效節(jié)能的照明設(shè)備。照明節(jié)能措施的智能控制方式有:

1）配合時(shí)序控制器:在預(yù)定的時(shí)間自動(dòng)地對照明環(huán)境進(jìn)行切換，或?qū)艟哌M(jìn)行控制，無須手動(dòng)操縱。2）配合亮度探測器:當(dāng)屋外自然光照充足時(shí)，可自動(dòng)地降低可調(diào)光型電子鎮(zhèn)流器的輸出以及靠窗燈具的亮度，或直關(guān)閉燈具。3）紅外線開關(guān)裝置:適用于小型會(huì)議室、會(huì)客室、衛(wèi)生間等場所。熱感應(yīng)器可自動(dòng)檢測該空間內(nèi)的人體溫度,自動(dòng)開關(guān)照明。4）整體群控式照明控制系統(tǒng):包括照明中心控制、房間智能照明系統(tǒng)等，可機(jī)動(dòng)配合建筑物場所作息時(shí)間來變動(dòng)照明需求。

除采用先進(jìn)的智能化照明控制裝置來達(dá)到節(jié)能外,對現(xiàn)有傳統(tǒng)照明線路的節(jié)能改造也不能忽視，主要措施如下:

1）減少配電線路中的損耗。應(yīng)選電導(dǎo)率較小的材料,如銅芯線，縮短導(dǎo)線長度，線路敷設(shè)盡量沿最短距離走直線。變壓器盡量接近負(fù)荷中心以縮短供電距離。2）選用高效電子鎮(zhèn)流器。3）提高供電系統(tǒng)功率因數(shù)。

2.4 抑制諧波的發(fā)生

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長和人民群眾生活水平的不斷提高，現(xiàn)代智能化建筑配電系統(tǒng)中的非線性負(fù)荷（如電加工設(shè)備、電弧爐、交直流傳動(dòng)、變頻調(diào)速、節(jié)能燈和各種家用電器等）也逐年增多，這些負(fù)荷的非線性特性使得電流和電壓的波形發(fā)生畸變。

在治理配電系統(tǒng)諧波時(shí)，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)中各種因素的影響，兼顧各個(gè)指標(biāo)，選擇合理有效的濾波方案。由于價(jià)格及運(yùn)轉(zhuǎn)成本上有極大優(yōu)勢，無源濾波器目前廣為業(yè)界使用。無源濾波器以濾波器組的綜合濾波效果為原則，嚴(yán)格避免諧波放大現(xiàn)象的發(fā)生。有源濾波器諧波抑制能力大大優(yōu)于傳統(tǒng)無源濾波器。隨著對配電網(wǎng)諧波問題的日益重視和其成本的逐步降低，有源濾波器也將具有廣闊的應(yīng)用前景。

就當(dāng)前技術(shù)水平而言，采用小額定值有源濾波器結(jié)合無源濾波器的混合型電力有源濾波器是一種切實(shí)可行的方案。

2.5 系統(tǒng)集成工程

系統(tǒng)集成被視為智能化建筑的最高境界，雖然以往的系統(tǒng)集成工程也考慮過節(jié)能問題，但在在功能上缺乏針對性。目前的系統(tǒng)工程可準(zhǔn)確地對能源系統(tǒng)的主要物理量，如電量、冷量、熱量、油量、燃?xì)饬?，以及主要能耗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如溫度、流量、壓力、冷熱量等進(jìn)行采集與管理，對建筑物內(nèi)各類用戶能源設(shè)備運(yùn)行的故障診斷與能源系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化決策?？傊到y(tǒng)集成在實(shí)現(xiàn)其他功能的同時(shí)，也應(yīng)把它建成一個(gè)專用的能源綜合管理平臺。

2.6 設(shè)計(jì)和集成工作模式的轉(zhuǎn)變

智能化建筑工程的設(shè)計(jì)與施工不僅是進(jìn)行功能配置、采購設(shè)備和現(xiàn)場安裝，而應(yīng)與建筑、設(shè)備、物業(yè)管理等專業(yè)聯(lián)合起來，對建筑物的能源系統(tǒng)進(jìn)行分析與診斷，緊密結(jié)合建筑方案、設(shè)備工藝、管理方式等方面，提出全面的自動(dòng)監(jiān)測、控制和管理方案，并在實(shí)施過程中不斷優(yōu)化和完善，尋求實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的控制和管理模式，提升智能建筑節(jié)能控制設(shè)備的功能。

3 結(jié)語

智能化建筑節(jié)能是世界發(fā)展的大潮流和大趨勢，需要多部門的努力。通過執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，建立終端節(jié)能優(yōu)先的觀念，加強(qiáng)管理，精確與優(yōu)化控制，引進(jìn)節(jié)能設(shè)備，改造現(xiàn)有設(shè)備，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式節(jié)能。另外,工程技術(shù)人員也應(yīng)樹立全方位的節(jié)能意識，提高能源利用效率,體現(xiàn)智能化建筑在節(jié)能方面的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

[1]蔣鵬,譚宏禮.智能空間一智能建筑的延伸[J].建筑電氣, 2007:58～59.

[2]黎連業(yè),蘇暢,王超成.智能小區(qū)弱電工程設(shè)計(jì)與實(shí)施[M].北京:中國電力出版社,2006.

[3]王娜.智能建筑信息設(shè)施系統(tǒng)[M].北京:人民交通出版社, 2008.

[4]周洪,張紅梅,郭愛學(xué).智能小區(qū)管理與控制系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版社,2006.