智能建築節能是一門新興科學，屬於綠色節能建築中的一個分支，與原有專業分工不同，它包含建築、施工、採暖、通風等許多專業內容，是許多專業學科邊緣交叉並結合形成的。對智能建築的分析和評價應堅持綠色建築節能的原則，在建築節能設計的基礎上，對智能建築的各類管理系統從設計、優化到技術措施控制進行系統化的設計，只有這樣，智能建築節能的實現才具有的現實意義。下面，我們來了解一下，智能建築的綠色節能及優化方法吧！
智能建築：綠色建築節能及優化方法
建築節能主要是兩個方面：一、主動節能，二、被動節能。無論是主動節能還是被動節能，建築節能的關鍵在於提高能力效率，減少能源消耗為著眼點。
智能建築也不例外，業主建設智能化大樓直接動因就是在高度現代化、高度舒適的同時能實現能源消耗大幅度降低，以達到節省大樓營運成本的目的。依據我國可持續建築原則和現階段國情特點，能耗低且運行費用最低的可持續建築設計包含了以下技術措施：①節能；②減少有限資源的利用，開發、利用可再生資源；③室環境的人道主義；④場地影響最小化；⑤藝術與空間的新主張；⑥智能化。
20世紀70年代爆發能源危機以來，發達國家單位面積的建築能耗已有大幅度的降低。與我國北京地區採暖度日數相近的一些發達國家，新建建築每年採暖能耗已從能源危機前的300kWh/m2降低至現在的150kWh/m2左右。預計在今後不會很長的時間內，建築能耗還將進一步降低至30~50kWh/m2。
創造健康、舒適、方便的生活環境是人類的共同願望，也是建築節能的基礎和目標，為此，21世紀的智能型節能建築應該是：①冬暖夏涼；②通風良好；③光照充足。儘量採用自然光，天然採光與人工照明相結合；④智能控制。採暖、通風、空調、照明、家電等均可由計算機自動控制，既可按預定程序集中管理，又可局部手工控制，既滿足不同場合下人們不同的需要，又可少用資源。
01
節能的現狀及發展方向
1.1建築節能現狀
雖然建設智能化大樓直接動因就是在高度現代化、高度舒適的同時能實現能源消耗大幅度降低，以達到節省大樓營運成本的目的。然而實際上在智能化目標定位中明確提出節能要求的不多，建成的確有節能功效的智能建築更是罕見。
主要原因有以下幾點：房地產投資商認為能源建設是政府業績和投資環境的標誌之一，建築節能看不見摸不著，所以寧可在建築的豪華和設施的先進性上花巨資，也不願為節能多花一分錢;系統與設備、設備與設備之間的控制集成成功率不高，相關係統結合“接口”界面如通信協議、網絡構架的標準化、統一性不夠;物業管理水平跟不上，運行優化無從談起;沒有從通過可再生資源利用技術來提高建築的可持續性戰略高度重視智能建築的節能;缺少正確有效的建築設備能耗評估方法，限制了智能建築節能研究更好地開展。
1.2建築節能的發展方向
中國的建築節能工作已經走過了20多年的艱苦路程。在市場經濟的推動下，隨著住房體制改革的前進，房屋用能費用理所當然地要由住房承擔，節約建築用能勢必逐漸成為廣大居民的自覺要求，加上改善大氣環境愈來愈迫切，要求減輕建築用能帶來的汙染，建築節能將是大勢所趨、人心所向，是國家民族利益的需要。
智能建築節能是一門新興科學，與原有專業分工不同，它包含有建築、施工、採暖、通風等許多專業內容，是許多專業學科邊緣交叉結合形成的，在社會需要的推動下，許多高校、科研院所和生產單位都在圍繞不同方面進行研究開發，正在出現蓬勃發展的局面。
02
建築節能分析和評價原則
2.1做好智能建築的節能規劃
節能規劃要從可持續發展的戰略高度出發，採用新方法、新思路。節能要從原先的拾遺補缺，變為在技術經濟分析可行後優先考慮的方案，要以提高能源利用效率和利用效益為中心。總的節能目標要根據經濟發展、能源平衡、能源消費彈性係數和節能率來編制。建築節能方面，建築物的設計和建造應當依照有關法律、法規和當地行政許可的規定，採用節能型的建築結構、材料、器具和產品，提高保溫隔熱性能，減少採暖、製冷、照明的能耗，逐步開展建築物的綠色節能認證。
目前，建築節能標準可以分為兩大類，即規定性標準和性能性的標準。規定性的節能標準給出一定的節能指標要求，如外牆的最大傳熱係數和最大窗牆比等；性能性的節能標準對一些指標並不規定過死，只要所設計的建築物總能耗滿足標準要求即可，所以設計人員有更大的設計靈活性。
2.2目前智能經濟性分析應堅持節能原則
對智能建築進行技術經濟性分析是評價智能建築節能效益的依據。技術經濟就是用較少的資源消耗用為社會提供更多、更好的使用價值，即要求以最少的勞動消耗和勞動佔用，而取得最大的經濟效益。一個建設項目的設計，從資源利用、工藝流程、總體佈置、設備選型到能源消耗及工程效益無不關係到技術經濟，所以技術經濟在工程設計中所佔的地位自然是十分重要的。否則，就會導致建成投產的項目效益不高，花了不少投資而沒有達到預期的效益。
2.3採用層次分析法對智能建築的綜合評價也離不開節能原則
層次分析法常常被用在對智能建築的綜合評價中。層次分析法是系統工程學中一種能處理具有複雜因素在內的技術、經濟和社會問題，這些問題往往很難用定量的模型或模擬來分析，因為其中所含定性因素很多，而且需要考慮決策者的心理因素、知識經驗和決策水平等。層次分析法能通過建立所謂判斷矩陣的過程，逐步分層地將眾多的複雜因素和決策者的個人因素綜合起來，進行邏輯思維，然後用定量的形式表示出來，從而使複雜問題從定性的分析向定量結果轉化。
利用層次分析法對智能建築評價採用以下評價準則：①滿足用戶需要的程度；②建築物的節能程度；③建築物使用者舒適性；④建築物管理者管理的方便程度；⑤在現有基礎上進行擴充的可能性；⑥整個智能建築的性能價格比。
03
建築BAS控制方案的優化
3.1智能建築能量控制與管理系統的優化
智能建築樓宇自控系統將建築內所有設備集成一個系統，實現信息共享，進行綜合管理，其作用和效益是巨大的，要實現這些作用和效益，就必須實施優化，建築智能化工程的最優化設計與常規設計相比，有以下特點：①可以從系統的各種可能結構和參數中找到最佳匹配，使整體效能最佳，從而提高系統的效率，降低投資和運行費用;②可以對系統及其過程進行定量化的狀態模擬，減少控制環節，提高可靠性與穩定性，發生故障概率降到最低可能限度，系統響應輸出最優化;③它有不變條件下的優化控制及優化控制條件的兩種型式，通過優化控制方案達到節能目的的是一種“主動節能”，它有別於牆體結構、門窗的形式和設置的改造的“被動節能”。
3.2基於節能策略的智能建築BA系統優化方法(主要針對空調系統)
3.2.1節能策略的優化
PID控制。空氣處理機的DDC通常採用PID控制，選擇合適的PID參數對空調系統的穩定運行是非常關鍵的。PID係數高，空調對室內溫度波動的反應特性曲線陡，達到設定溫度的過渡過程較短;相反PID係數低，達到設定溫度的過渡過程較長。但並不是PID係數越高越好，否則易引起DDC控制系統失穩，表現為室內溫度的振盪和水側的電動調節閥週期性的來回運動無法在固定開度上運行。採用雙級控制，DDC控制器等等，工程設計中可以視需要靈活運用，以達到最優的效果。例如辦公、商場等場合，夏秋季在清晨時通過程序啟動空氣處理機(或新風機)，利用室外涼爽空氣對室內全面換氣預冷，既節約新風能耗又提高了室內空氣質量。
3.2.2 控制權的優化
通常BA遵從的是中央控制站集中管理的原則，有時也有其不便的一面。在某些場合(如會議室)將空調、通風系統的參數的設定功能放置在現場可能更符合使用者的需要。DDC本身並不提供這樣的功能，需要專門部件來實現。
3.2.3 直接數字控制器(DDC)的優化
主流BA系統供貨商都能提供大、中、小不同處理能力的DDC，冷凍機房、熱力站監控點是密集場合應優先採用大型控制器，以減少故障率和控制器間的通訊。這種控制器的典型特徵是有強大的處理器(如摩托羅拉的68302)和1MB以上的RAM，尤其是能夠和I/O擴展模塊連接達到輸入輸出功能的擴展。
3.2.4 關於BACnet和LonWorks的支持
BACnet和LonWorks的提出是為了在不同層面解決控制系統的互聯互操作問題。LonWorks採用現場總線控制技術(FCS)，突破了以往的集散型控制技術(DCS)，它的提出是BA技術的一次飛躍，是今後BAS發展的技術趨勢。但目前受到各種條件限制LonWorks技術優勢還不能完全發揮出來，工程實現並不完善。若自控系統規模不是很龐大，最好不用全面採用LonWorks技術。如果仔細分析目前主流的BA產品，會發現其實它們在不同程度上部分採用或部分支持現場總線技術，這種取長補短的混合模式在當前是切合工程實際的，可以實現技術的平穩過渡。在設計BA系統的過程中切不可一味追求技術的先進性。
3.2.5控制網絡優化
在滿足擴展性和靈活性的前提下，控制網絡的拓撲結構應儘可能簡化、清晰，無論基於RS485總線或基於LonTalk總線的控制網絡都是如此。分支、分級多的網絡管理複雜、可靠性低。LonTalk總線在理論上可以組成任意拓撲結構的網絡，這種佈線設計的隨意性如果運用不當，在工程實踐中仍然是有技術風險的，並可能增加系統的投資。小型工程儘可能運用基於RS485總線的控制網絡，採用“手拉手”的佈線方式，大型工程可以考慮樓層網絡分級。
3.2.6BAS監控中心
BAS監控中心監控整個空調、通風、動力系統，一般與消防控制、安保監控等合用一室。由於該機房通常遠離冷凍機房、鍋爐房，在這裡遠程操作這些關鍵設備是不合適的。推薦的做法是在凍機房和鍋爐房現場控制室另設置一臺監控分站，由該分站負責冷凍機、鍋爐監控功能，並且該分站功能受權侷限為冷熱源設備。
閱讀更多 建築節能雜誌社 的文章
