現(xiàn)代智能化建筑的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

趙學(xué)鋒

ZHAO Xue-feng

（江西制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南昌 330095）

0 前言

近年來，建筑業(yè)一直是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的熱點(diǎn)，尤其是2008年在北京舉辦的奧運(yùn)會(huì)、2010年上海舉辦的世博會(huì)等，給建筑行業(yè)帶來巨大市場(chǎng)，智能化建筑也將面臨巨大的發(fā)展機(jī)遇。智能建筑正是應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)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(guó)能源形勢(shì)已不容樂觀，建筑能耗逐年增加?！敖ㄖ?jié)能與建筑智能化技術(shù)”已成為人們?cè)絹碓疥P(guān)注的問題。采用建筑智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能最直接、最有效的措施應(yīng)該從空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)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(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、管理等環(huán)節(jié)是密不可分的。我國(guó)加入WTO以后，建筑智能化技術(shù)面臨更加廣闊的發(fā)展空間，不可忽視的是，我國(guó)現(xiàn)代智能化建筑的節(jié)能技術(shù)應(yīng)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(hù)結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備及運(yùn)營(yíng)管理。因此，建筑物節(jié)能應(yīng)貫穿建筑物的整個(gè)生命周期，包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理等環(huán)節(jié)。在建設(shè)階段，建筑節(jié)能工程以建筑主體為主，多采用仿真技術(shù)，在此階段，設(shè)備配置及控制的節(jié)能策略將為運(yùn)營(yíng)期的節(jié)能奠定基礎(chǔ)；建筑節(jié)能的第二個(gè)環(huán)節(jié)是建筑設(shè)備的調(diào)試，采用建筑智能化技術(shù)進(jìn)行調(diào)試及優(yōu)化控制是關(guān)鍵；建筑節(jié)能的第三個(gè)重要環(huán)節(jié)是運(yùn)營(yíng)期，采用智能化技術(shù)提高科學(xué)管理水平，能大幅度地節(jié)省運(yùn)營(yíng)期的能耗費(fèi)用。建筑節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅是建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)使用保溫材料，而且與設(shè)備的運(yùn)行效率和能量的管理模式密切相關(guān)。那智能建筑系統(tǒng)如何來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，本文就現(xiàn)代智能化建筑的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 現(xiàn)代智能化建筑的內(nèi)涵及特點(diǎn)

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

20世紀(jì)80年代以來，隨著電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的高速發(fā)展，人類社會(huì)逐步由工業(yè)化向信息化社會(huì)轉(zhuǎn)型，在全球信息化浪潮的推動(dòng)下，人們對(duì)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(guó)度涅狄格州哈特福德市的“城市廣場(chǎng)”作為世界上第一個(gè)智能建筑，標(biāo)志看舒一代建筑和新的技術(shù)領(lǐng)域的誕生。20余年里，智能建筑得到了快速發(fā)展，并又實(shí)現(xiàn)了建筑業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)的有機(jī)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(yùn)用現(xiàn)代通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù),將建筑物建設(shè)或改造成為智能建筑的全部工程,工程內(nèi)容包括信息設(shè)施系統(tǒng)（ITSI）、信息化應(yīng)用系統(tǒng)（ITAS）、建筑設(shè)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(jī)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(dòng)化（又稱建筑自動(dòng)化或樓宇自動(dòng)化（BA）、通信自動(dòng)化（CA）和辦公自動(dòng)化（OA），這3個(gè)自動(dòng)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(xiàng)功能，以提高建筑等級(jí)和工程造價(jià)，又提出防火自動(dòng)化（FA）和信息管理自動(dòng)化（MA），形成“5A”智能化建筑，甚至有的文件又提出保安自動(dòng)化（SA），出現(xiàn)“6A”智能化建筑，甚至還有提出“8A”、“9A”的。但從國(guó)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(yīng)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(shù)應(yīng)用

2.1 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(shù)有限責(zé)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(biāo)準(zhǔn)，以弱電總線通訊的方式控制強(qiáng)電末端設(shè)備，主要功能為燈光控制、窗簾控制、安全防范、AV設(shè)備及HVAC設(shè)備控制等，可對(duì)燈光進(jìn)行各種控制如：開關(guān)控制、調(diào)光控制、分散集中控制、遠(yuǎn)程控制、延時(shí)控制、定時(shí)控制、光線感測(cè)控制、紅外線遙控、移動(dòng)感測(cè)控制、與其他設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制等，控制方式方便、靈活、易于修改、易于操作、易于維護(hù)。隨著世界經(jīng)濟(jì)于高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生活環(huán)境的要求越來越高。除去對(duì)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(dòng)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(yīng)這種社會(huì)發(fā)展潮流，新建筑有必要安裝先進(jìn)的ABB I-bus＆reg；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(shè)者、發(fā)展商和用戶獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 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(fēng)滲透為三分之一，傳熱損失為百分之三十四,所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)該考慮到這個(gè)問題，在保證采光、觀景、日照、通風(fēng)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(fēng)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(shí)，在室內(nèi)與室外之間可以設(shè)置中間層,用以阻止室外冷風(fēng)的直接滲透,減少門窗的熱耗損。

2.3 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(guó)建筑物97%以上屬高耗能建筑，建筑總能耗已占社會(huì)總能耗的三分之一，是發(fā)達(dá)國(guó)家的二到三倍。一方面，國(guó)家能源緊缺，形勢(shì)嚴(yán)峻；另一方面，建筑用能大量浪費(fèi)。建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，在建筑領(lǐng)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(yīng)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(shè)中推廣應(yīng)用，橋北的鴻盛花園小區(qū)成為該市首個(gè)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(dá)到30公斤，超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到了65%，超過普通保溫苯板15個(gè)百分點(diǎn)。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(yīng)用。

哈爾濱鴻盛集團(tuán)在房屋節(jié)能材料應(yīng)用上有成熟的經(jīng)驗(yàn)，并擁有140多項(xiàng)國(guó)家專利技術(shù)，該市正是看好他們的建筑節(jié)能材料的優(yōu)勢(shì)，才將其引進(jìn)該市進(jìn)行棚改建設(shè)。由他們開發(fā)建設(shè)的橋北鴻盛花園小區(qū)是該市今年節(jié)能建設(shè)的一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目，據(jù)實(shí)際使用情況來看，能夠有效地節(jié)約能源。

2.4 地?zé)崂?/p>

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(guó)利用地?zé)峁┡凸崴l(fā)展非常迅速,在京津地區(qū)已成為地?zé)崂弥凶钇毡榈姆绞健?/p>

2.5 利用現(xiàn)代智能建筑自控系統(tǒng)來設(shè)置機(jī)電設(shè)備最佳啟?？刂茣r(shí)間

對(duì)于商場(chǎng)、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(shí)，室內(nèi)環(huán)境處于舒適狀態(tài)，就需要預(yù)先對(duì)建筑進(jìn)行預(yù)熱或者預(yù)冷。此外，室內(nèi)溫度是一個(gè)慣性很大的參數(shù)，如果我們提前關(guān)閉空調(diào)，也能夠讓室內(nèi)溫度在一定的時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生較大變化，現(xiàn)代智能建筑自控系統(tǒng)可以通過對(duì)空調(diào)設(shè)備的最佳啟停時(shí)間的計(jì)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(shí)間，以此來達(dá)到建筑節(jié)能的目標(biāo)；同時(shí)對(duì)建筑進(jìn)行預(yù)熱或者預(yù)冷，現(xiàn)代智能建筑自控系統(tǒng)能夠及時(shí)關(guān)閉室外新風(fēng)風(fēng)閥，這樣一來不僅可以減少獲取新風(fēng)而帶來冷卻或加熱的能量消耗，而且還可以減少設(shè)備容量，達(dá)到節(jié)能減排的作用。

在實(shí)行階梯電價(jià)的地區(qū)，利用現(xiàn)代智能建筑自控系統(tǒng)，通過與應(yīng)急發(fā)電機(jī)、冰蓄冷設(shè)備等配合，可以在用電高峰時(shí)，選擇投入應(yīng)急發(fā)電機(jī)以及釋放存儲(chǔ)的冷量，或者選擇卸除某些相對(duì)不重要的機(jī)電設(shè)備，通過這些措施來做到實(shí)現(xiàn)避峰運(yùn)行，減少高峰負(fù)荷，降低運(yùn)行費(fèi)用。

3 結(jié)束語

未來建筑智能化及節(jié)能市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)力主要來自兩個(gè)方面：其一，國(guó)家節(jié)能減排政策將促進(jìn)建筑節(jié)能市場(chǎng)的快速發(fā)展；其二，市場(chǎng)集中度的提高。目前低端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)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(huì)被淘汰，高端市場(chǎng)的增長(zhǎng)將超過行業(yè)平均水平，但對(duì)進(jìn)入者的資金實(shí)力和技術(shù)能力都將提出很高的要求，具備較強(qiáng)資本實(shí)力和技術(shù)能力的企業(yè)將能充分分享行業(yè)的成長(zhǎng)，獲得較快發(fā)展。預(yù)計(jì)未來三年國(guó)內(nèi)建筑智能化及建筑節(jié)能市場(chǎng)整體有望保持30%左右的增速。

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