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智能建筑: 低碳节能任重道远
作者:系统管理员            来源:             发布时间: 2011-07-08
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在“十二五”规划中,节能减排成为重点关注的问题。目前我国建筑能耗明显偏高,而随着大型公共建筑建设步伐的加快,建筑能耗在全社会能耗中所占的比重也在不断上升,在建筑领域进行节能降耗日益受到重视。在建筑中应用智能化系统能够较好地达到节能效果,大力发展智能建筑进行节能减排已经成为一种趋势。那么究竟智能化系统是如何达到节能效果的?在智能化系统设计阶段需要注意哪些问题?利用智能化系统进行节能还有哪些问题需要解决?在本期栏目邀请中国建筑业协会智能建筑专业委员会专家委员张成泉来对上述问题进行探讨。 

 

   智能建筑  低碳节能 

电气应用:张工您好!非常感谢您在百忙之中接受我刊的采访。目前能源日趋紧张,在建筑中消耗的能源在总的能源消耗中所占的比重比较大,请张工为我们介绍一下发展智能建筑、绿色建筑对于我国的经济发展具有哪些重要意义? 

 张成泉:据有关资料介绍,建筑耗能、工业耗能和交通耗能已成为我国能源消耗的三大耗能大户。建筑耗能随着近年来大型公共建筑总量的不断攀升以及住宅需求量的增加,呈上升趋势。建筑能耗(包括建造能耗、生活能耗和采暖空调能耗等)约占全社会总能耗的30%,其中采暖和空调消耗的能源是最多的。如果考虑建材生产过程中消耗掉的能源,建筑相关的能耗将占到社会总能耗的40%左右。按住建部有关资料统计:“现在我国每年新建房屋面积20亿m299%以上的建筑是高能耗建筑;而既有的约430亿m2建筑中,只有4%采取了节约能源措施,单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上”

鉴于目前能源日益短缺的局面,在建筑领域进行节能降耗已刻不容缓。对此国家相关部门出台了一些针对性措施,如:住建部提出了新建建筑要注重节能、节地、节水、节材和环境保护;国办发(2010)25号文:“关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展的意见”对充分认识推行合同能源管理、发展节能服务产业有着重要意义;中国节能协会节能服务产业委员会(EMCA)也提出投资——改造——运营三要素的节能服务。我国作为世界上第二大能源生产国和消费国,必须对能源问题高度重视。通过节能、提高能效和发展清洁能源等措施,实现社会可持续发展的目标,已经成为我国经济发展的重要战略选择。

智能建筑是建筑智能化的叫法,包括几十个子系统,节能是智能建筑的重要功能和设计理念。建筑智能化是建筑节能的重要手段,大力发展智能建筑可以有效地实现低碳技术,改进生活方式,提升生活品质,对于保证我国国民经济的可持续发展有重要意义。  

电气应用:请问张工智能建筑相对于一般建筑来说在节能方面都具有哪些优势?在大型公共建筑中智能化系统在节能方面能起到什么作用? 

 张成泉:智能建筑是指以建筑物为平台,兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统及公共安全系统等,集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体,向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保及健康的建筑环境。智能建筑中最主要的一个环节就是对建筑设备的监控,对采暖、通风、空调和照明等系统均可利用楼宇控制系统进行自动控制,既可满足不同场合下人们的不同需要,又可以节省能源。而传统建筑不具备智能控制系统,对于照明系统或空调系统如果仅依靠人工进行调节和控制其效率势必将大打折扣,节能效果也会逊色于智能建筑。

在大型公共建筑中与节能有关的智能化系统包括:楼宇自控、地源热泵技术、冰蓄冷技术、冷机低能耗运行模式、智能照明和调光、酒店客房集控、机电设备变频控制、地热采暖、余热回收、太阳能光伏发电等清洁能源的利用、LED照明及各种节能软件的开发和优化等。通过这些新技术、新能源以及智能化系统在建筑中的应用,能极大地提高节能效率,对于实现低碳建筑和绿色建筑有着非常大的帮助作用。在新建的大型公共建筑中,近些年来大都不同程度地采用了智能化设计,建筑内的空调、供水、防火、防盗及供配电等系统均由计算机控制,实现了自动化综合管理。建筑中各系统采用的节能设备和智能化运行方式的应用,是在节能方面所采取的重要手段。如:中央空调系统和照明系统是建筑中耗能大户,对其进行统一设计、集成及优化,使其在满足人们对环境舒适度要求的前提下,随外界的温度、湿度及光线变化自动调节温/湿度和采光量达到节能控制的要求。

     

合理设计  遵循标准    

电气应用:智能化系统在建筑中所起到的作用正日益重要,那么请您从设计角度来谈一下如何使智能化系统达到更好的节能效果。 

     张成泉:在设计阶段,建筑节能常常被弱化。要想做好建筑节能设计大致要注意三点:一要掌握节能标准;二要了解用户需求;三要善于采用节能新技术。完成一个优秀的工程设计要努力做到:

1)正确贯彻执行国家有关方针政策,符合现行有关标准规范的要求。

2)设计系统、设计参数、设备和材料选型等要选用合理,做到技术先进,经济适用。

3)合理采用新技术、新设备、新材料及新工艺会带来显著的经济效益和社会效益。

4)充分利用资源,便于施工。在节能、环保及智能化等方面有创新性。

5)设计申报文件齐全,设计内容、深度和质量符合有关规定。

当今新技术、新能源的科技成果,使得设计人员有更多的发挥才能的条件。在设计过程中,还要认识到各个专业技术人员相互配合的重要性,在设计之初即让相关技术人员介入,统筹考虑相互影响,从而选择最佳的监控方案实现良好的运行效果。建设单位与设计者还应当考虑到与一般建筑智能化设计不同的是,当项目完成后的节能评估主要有两点:一是对在生产工艺、动力、给排水、暖通空调及照明等方面的节能技术措施的应用效果进行评估,包括节能新技术、新工艺及新设备的应用等与智能化内容有关的部分;二是对节能管理制度和措施,能源管理机构及人员配备方面的情况进行评估。只有具备专业技术知识的人员对智能化系统进行维护,才能使智能化系统达到一个良好的运行、节能的效果。 

 

电气应用:请张工为我们介绍一下在智能化系统的设计、规划阶段分别需要注意哪些问题?都有哪些标准需要遵循? 

 张成泉:建筑智能化设计主要包括楼宇自控、安全防范(闭路监视、防盗报警、出入口控制、周界防范、电子巡更及车库管理)、门禁一卡通、通信(接入、交换等)、综合布线、计算机网络、室内移动通讯、卫星及有线电视、紧急广播及背景音乐、信息引导及发布(含大屏幕显示)、电子会议、机房工程、应急指挥系统、绿色节能技术应用及BMS系统集成等内容。智能建筑设计是分不同类型的,其包含的智能化子系统和配置也不一样。在GB/T 503142006 《智能建筑设计标准》中把智能建筑分为办公、商业、文化、媒体、体育、医院、学校、交通及住宅等9类型。 

设计工作的一般流程是:①明确设计任务书。制定扩初设计。完成施工图设计。④施工交底。⑤过程服务。在这一系列工作中要注意的问题非常多,每个阶段所完成的内容不同,设计深度也不一样。例如,在扩初设计阶段,主要是制订出能够完成任务书功能要求的优化方案并控制概算;在完成施工图设计阶段,一定要达到施工图的设计深度,让施工单位能够顺利地进行施工作业。 

楼宇自控系统是建筑智能化设计中有关绿色节能最重要的系统,恰好这一部分内容常常没有做好,尤其是在设计深度上目前存在不少问题,许多设计内容都交给弱电承包商来完成。如果中标单位的深化设计力量强,当然问题不大。然而,弱电承包商的深化设计力量强弱不等,工程的质量就很难得到保障。业主在招投标中将楼宇自控系统分包给系统集成商来完成,所带来的问题是建设单位受制于系统集成商,工程完工后并不一定能够达到业主想要的效果,造成了另一种形式的能源浪费。纠其原因一是业主本身的需求开始并不明确;二是在招标活动中时间比较仓促,系统集成商和业主对于智能化系统的设计都没有更多的时间去认真论证。而这项工作由设计院的设计人员来完成效果会更好,一是有充分时间商讨、修改及补充;二是各机电专业之间配合方便,楼宇自控系统设计首先需进行被控机电设备统计,然后绘制各系统的测控原理图,统计出监控一览表并完成BAS干线系统图,最后再确定弱电竖井、机房及各层平面布线和主要设备材料的统计等,在完成监控一览表时更是如此。以下监控参数的统计必须与空调专业人员密切配合: 

1)冷冻水。包括供水温度、回水温度、供水流量、冷冻泵的工作状态、启/停控制信号及故障信号。 

2)冷却水。包括供水温度、回水温度、冷却泵的工作状态、启/停控制信号及故障信号。 

3)冷却塔。包括风机的工作状态、入口电动阀门的开/关信号、启/停控制信号及故障信号。 

4)冷水机组。工作状态、冷水机组出口、入口电动阀门的开/关信号及启/停控制信号

5) 分水器与集水器之间旁通阀。ΔP压差调节。 

6)空调机组。其检测点设置是新风温/湿度、送风温/湿度、回风温/湿度。 

防冻开关、压差开关、风阀执行器及电动调节阀等常规的测控点位的确定和有关节能设计都要与空调专业人员密切配合。有些内容由空调专业人员计算后设计配置,如:VAV系统设计、新风机组数量及空调机组的回风比例等。 

在利用智能化系统进行建筑节能设计中遵循的标准主要有GB 504112007 建筑节能工程施工质量验收规范》GB/T 503142006 《智能建筑设计标准》GB 500192003采暖通风与空调设计规范》GB 500342004 建筑照明设计标准》GB 501892005 《公共建筑节能设计标准》GB 500342004 建筑照明设计标准》JGJ 162008 《民用建筑电气设计规范》、《全国民用建筑工程设计技术措施 节能专篇 暖通空调、动力 2007版)》、《全国民用建筑工程设计技术措施 节能专篇 电气 2007版)》以及住房和城乡建设部建科[2008]114号文(2008-06-24)《关于印发国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的通知》。新建建筑的节能要实行从规划、设计、施工图审查、施工、监理及验收等全过程的严格监管,使节能设计标准得以切实实施。采用新技术对既有建筑的采暖、空调、热水供应及电气等系统进行节能改造。 

  

电气应用:在建筑里中央空调系统和照明系统都是用能大户,那么智能化系统是如何与这些系统相结合从而达到节能的效果? 

张成泉:建筑通风、空调及照明等系统确实是能耗大户,按说设计建筑设备监控系统就是要达到管控机电设备实现节能和创造绿色环境的目的。但实际上很多建筑设备监控系统没能很好地发挥作用,在一些建筑物中有的甚至处于瘫痪状态都是事实。关于新建和已建建筑的节能改造需从两方面入手:首先,在设计节能理念上提高节能意识、遵照相关标准和规范,有必要再次强调一下就是智能化系统设计人员必须与空调专业人员密切配合。否则,暖通空调节能仍然只是空谈;其次,要做节能改造。中国节能协会节能服务产业委员会提出投资——改造——运营三要素的节能服务。由于,国内有大量的已建项目是能耗大户,所以节能改造是目前最重要的部分。节能改造包括硬件和软件两部分,硬件是指建筑本身和相关设备,软件是指能耗数据统计、节能控制和管理。目前,在智能建筑行业里有许多公司在从事这一项工作,并且积累了大量的经验和业绩。他们提出的口号是业主零投入,收益是改造后的节能效益提成。这项工作需要双方努力和政府的大力支持方能持续开展下去。另外,有关节能管理单位,应当组织空调及楼宇自控管理人员定期进行培训,提高管理水平,分工明确,责任到位。 

照明用电占全国用电量的12%左右。采用高效节能灯替代普通白炽灯可节电6080%,节电潜力巨大。中国绿色照明工程实施10年来,取得了明显成效。建设单位与设计者应当注意到绿色照明的评价标准,住宅建筑照明节能重点是公共场所的照明采用高效光源、高效灯具和低损耗镇流器等附件并采取其他节能控制措施,在有自然采光的区域设定时控制或光电控制。提高照明系统的节能控制方式,细化公共照明的分区受控,利用EIBC-BUS等智能照明总线技术以及相关节能软件以达到比较好的节能效果。各房间或场所的照明功率密度值不高于现行国家标准GB 50034《建筑照明设计标准》规定的现行值。新建的公共建筑中对冷热源、输配电系统和照明系统等各部分能耗进行独立分项计量。建筑物室内照度、统一眩光值及一般显色指数等指标需满足现行国家标准。建筑智能化系统定位合理,信息网络系统功能完善。 

 

   节能减排  任重道远 

电气应用:随着信息技术的发展智能建筑的发展也非常迅速,请张工谈一下智能建筑在节能领域的发展趋势,在发展的过程中还有哪些困难需要克服? 

 张成泉:智能建筑的节能是一个复杂的课题,需要社会各方的共同努力。同时,建筑节能是我国经济发展的必然趋势,虽然目前我国建筑节能还处在起步阶段,但政府政策和市场的反应都可以说明,随着经济的发展、技术的创新及民众意识的提高,我国建筑节能正在由恶性循环走向良性循环。近年来,国家对于节能,特别是建筑节能倍加关注,特别是今年两会期间,许多代表委员们更多地将建筑节能减排列为重点关注的议题,建筑节能减排再次成为社会的焦点。 

21世纪是信息化时代,从智能建筑到数字化城市,我国在城市化快速发展过程中将成为世界规模最大的智能建筑市场。智能建筑,特别是建筑设备监控系统、楼宇自控系统与高层建筑节能有着极为密切的关系,检测建筑物各项能耗的各类传感器和仪表是建筑设备监控系统的组成部分之一,建立能量使用数据库是研究节能的基础,是建筑设备监控系统核心设备的组成部分,集散控制系统是完成各子系统控制功能的主要手段,更是实施节能的媒介。 

目前,我国与世界同步在下一代互联网上下了很多功夫、增加了很多投入而且做出了很大的成绩。物联网、云计算的出现和完善,必将使得智能建筑再向前迈一大步。物联网架构使得智能建筑与数字城市进一步融合,中间是互联网的应用协议,下面是嵌入到各种智能设备里的微芯化的传感器,如:智能家居、楼宇自控、城市安防、工控及交通等系统都嵌入传感器设备,跟互联网协议相连。智能建筑的维护管理也借助于物联网,由此就不一定在每个楼里面都要有一套智能建筑运维管理班组,用一个云架构就可以统一托管,非常方便。而且,最优化的节能软件可以最大限度地得到运用。 

我国的智能建筑节能应用还处于起步阶段,可以说是任重而道远。重要的是加强人们节能、环保的意识,认真学习相关规范和标准,加强节能新技术的应用,深入开发新能源,进一步按不同的建筑类型优化节能软件,使其应用方便可靠,充分发挥智能建筑的可控优势,做好节能设计、节能改造和节能管理。 

 

 
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