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论绿色建筑中智能技术的意义

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1绿色建筑中的智能化技术应用

建筑智能化技术是指建筑物利用系统集成方法,将现代计算机技术、自动控制技术、现代通信技术、智能控制技术、多媒体技术和现代建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控及对信息资源的有效管理,来降低能源和资源的消耗,使建筑物能够为人们提供安全、高效、舒适、便利的生活环境[2]。建筑智能化技术是一门新的、交叉行的、多学科的应用技术,发展十分迅速,应用非常广泛,当今各发达国家都在积极开发和利用智能化技术用于处理垃圾、污水、废气、公害及节能、节水、消除电磁污染、改善生态换进、提高舒适性,提高资源可持续利用率等。总结起来,智能化技术在绿色建筑中的应用主要有五个方面:1)BA控制技术;2)建筑环境监测技术;3)能源监测与管理系统;4)通信技术;5)信息集成系统。

(1)BA控制技术应用

BA系统指楼宇自动化系统,它运用自动控制、计算机、通信、传感器等技术,实现设备的有效控制与管理,保证建筑设施的安全、可靠、高效、节能运行。BA系统是对建筑物或建筑群内的空调与通风、供配电、照明、给排水、热源与热交换、冷冻和冷却水及电梯等系统以集中、监视、控制和管理为目的构成的综合系统[2]。典型的BA系统结构见图1。BA系统的功能主要有:实现机电设备的启、停控制和连锁操作;实时监测和存储设备运行的工作状态;实时监测和存储设备的故障报警信号;实时监测和采集系统的主要参数,如温度、湿度、流量、电源电压和电流等;按预定的控制程序对系统的被控参数进行自动调节,使其运行在设定的范围;实现机组的台数控制和优化运行;采用综合措施实现节能运行;在实现自动控制功能的同时,提供远程操作和就地操作的功能;自动形成系统运行报告、设备故障报警报告及设备维修报告;提供的系统运行状态、故障报警的实时数据和历史数据记录等均可以以图形化界面显示;满足物业管理需要,提供数据分析报表;共享公共安全系统信息资源,进行设备控制[2]。BA系统设备的变频节能技术、先进的控制算法、综合控制策略可以通过减少设备运行时间或降低设备运行强度来实现节能,有效节约建筑设备能耗的20%~30%[1],同时在一定程度上降低设备的磨损与事故发生率,大大延长设备的适用寿命,减少设备维护成

(2)建筑环境监测技术应用

建筑需要给人们提供良好的热环境、光环境和声环境,因此,将冷热舒适、视觉舒适和听觉舒适作为主要指标,通过智能传感器等智能监测技术,采集、存储及分析相关数据,以便于对相应系统(如照明系统、遮阳系统等)进行统筹控制。通过智能化技术控制空调与通风系统,自动调节室内温度、湿度、空气流速、空气品质及其它影响冷热舒适性的环境指标,从而提高冷热舒适性。通过智能化技术控制照明、遮阳及采光系统,自动调节室内自然光采集、灯光照度和亮度,从而提高视觉舒适性。通过声压传感器采集噪声源数据,联动其他系统以限制噪声的传播,从而提高听觉舒适性。

(3)能源监测与管理系统应用

随着经济的快速发展,大型公共建筑高耗能日显突出。目前,我国每年竣工建筑面积约为20亿m2,其中公共建筑约有4亿m2,2万m2以上的大型公共建筑面积占城镇建筑面积的比例不到4%,但能耗却占到建筑能耗的20%以上,其中单位面积耗电量是普通民宅的10~15倍。在公共建筑(特别是大型商场、高档酒店、高端办公楼等)的全年能耗中,暖通系统消耗约50%~60%消耗,照明系统消耗约20%~30%。我国的建筑运行能耗控制水平,特别是大型公共建筑的能耗控制水平远低于发达国家,因此,有很大的节能潜力。通过建立大型公共建筑能源监测与管理系统,采集实际能耗数据,结合绿色建筑评价标准,通过技术改造和科学管理实现建筑节能目标。建筑能源监测管理系统是将建筑物或建筑群内的变配电、照明、电梯、空调、供热、给排水等能源使用状况实行集中监视、集中管理和分散控制的管理系统,是实现建筑能耗在线监测和动态分析的软硬件系统的统称。它由各计量装置、数据采集器和能耗数据管理软件系统组成。能源监测与管理系统结构见图2。通过实时的在线监控和分析管理实现以下功能:①对设备能耗数据进行采集监视②找出低效率运转的设备;③分析能源消耗异常原因;④降低峰值用电水平。

(4)通信技术应用

通信系统是现代建筑的不可或缺的组成部分,可以为用户提供及时有效的信息传送服务。随着建筑功能的不断扩展,信息化需求也不断提高,传统的电话语音通信已不能满足人们的需要,通信系统需要对语音、数据、图像等信息进行及时传输,通信网络与计算机网络融为一体,成为一种综合的通信网络。随着绿色建筑理念的大力推广,通信系统作为建筑智能化和信息化的基础支持系统和重要技术手段,其应用领域更趋如何体现节能、环保、低碳及提高建筑的舒适性、便利性和安全性,为使用者提供绿色、健康的工作和生活环境。智能建筑的通信技术相关应用系统很多,分别用来传输数据、语音、图像等信息。如数据传输主要依靠计算机网络系统;语音传输涉及程控电话系统、移动通信系统、无线对讲系统、会议系统、背景音乐与广播系统、同声传译系统等;图像传输涉及卫星与有线电视系统、远程视频会议系统等。随着IP协议应用的不断扩大,利用IP技术传输数据、语音、图像等成为趋势。

(5)智能建筑信息集成系统

在绿色建筑智能化项目的建设中,最终需要建设一套信息集成系统,通过集中采集、全面分析、综合协调以及智能管控手段,最大限度地发挥各子系统的能力。智能建筑信息集成系统集成楼宇自控系统、安全防范系统、火灾自动报警系统、背景音乐与广播系统、一卡通系统、门禁系统、停车场系统、多媒体显示系统、网络系统、地热/水源热泵系统及综合联动功能等,通过对各子系统的集成,有效地对建筑内各类设备进行监控,实时查看对应的视频图像,当发生报警时能有效地对建筑内各类事件进行全局的联动管理。智能建筑信息集成系统结构见图3。在节能方面,智能建筑信息集成系统可以对多子系统间的数据和外部系统的信息进行综合分析,对相关设备进行统一调度,以实现最优化运行;一套良好的设备信息集成系统,能够有效地对设备进行巡检,结合设备与运营要求,合理调配设备的维护、运行时间及运行负荷,保持设备最佳运行模式和状态,从而延长设备寿命;智能建筑信息集成系统通过采集冷热机组、冷水机组、智能照明及各种计量仪表的运行数据,进行统计和对比分析,给出节能建议甚至节能操控;对各种节能系统的电力消耗和产生/节省的能量进行准确计算,统计出各种设备的节能效率,为设备后续的合理使用提供科学的数据依据。

2展望

可持续发展是人类共同愿望,绿色建筑智能化是现代建筑发展的必然趋势,通过智能化技术降低能耗、减少排放、提供舒适的人居环境。同时,随着IT技术的迅猛发展,新的概念及商业模式(如“云计算”、“物联网”等)不断推动建筑智化技术的应用。可以想象,不远的将来,全世界的每个电气设备都按IPv6互联网协议标准赋予唯一IP地址,与“物联网”相连,通过“云计算”技术,主人可以通过手机终端遥控家里电气设备,那时,智能生活将走进千家万户。

作者:温华单位:柳州东城投资开发有限公司

建筑科学与工程学报责任编辑:田老师    阅读:人次