綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源 (節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

　　建設(shè)部科技司司長賴明把智能與綠色建筑概括為“為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動空間，同時實現(xiàn)高效率地利用資源、最低限度地影響環(huán)境的建筑物”。“智能與綠色建筑”是中國對歐美叫法的綜合；在歐洲，人們更加重視智能建筑；在美國，人們更喜歡叫綠色建筑。

　　“智能與綠色建筑”將環(huán)保技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)滲透到居民生活的各個方面，即用最新的理念，最先進的技術(shù)和最快的速度去解決生態(tài)節(jié)能與居住舒適度問題。這是一個有機的整體概念，這一概念應(yīng)貫穿于建筑物的規(guī)劃、設(shè)計、建筑、使用以及維護的全過程，覆蓋建筑物的整個生命周期。其內(nèi)容包括：綠色建材，建筑設(shè)施，建筑智能化系統(tǒng)，智能化家居及小區(qū)管理系統(tǒng)，建筑和交通監(jiān)控管理系統(tǒng)，建筑環(huán)保，管理和輔助決策系統(tǒng)。總之“智能與綠色建筑”不僅僅是遮風(fēng)避雨，享受環(huán)境和振作精神的場所，也不光是與周圍環(huán)境相隔絕的包廂，而是成為環(huán)境的一部分，與之共同構(gòu)成和諧的有機系統(tǒng)，不管是城市還是郊區(qū)都是如此。

　　一、綠色建筑對智能化與信息化的需求

　　綠色建筑涉及的技術(shù)、工程與政策表

　　由表中所列項目可見，在建筑設(shè)備、資源利用、管理信息、生態(tài)等領(lǐng)域，有大量需要解決的智能控制與信息管理的課題。如果不能有效地實現(xiàn)各類設(shè)備系統(tǒng)的智能控制，不能完備地進行建筑物建設(shè)、運行與更新過程的信息管理，綠色建筑的主要目標(biāo)是不可能達到。對此，中國的建設(shè)工程界給予了高度的重視，2005年3月建設(shè)部召開了首屆國際智能、綠色建筑與建筑節(jié)能大會并發(fā)表了《北京宣言》，2006年3月建設(shè)部、科技部、國家發(fā)改委和環(huán)?？偩謱⒙?lián)合舉辦第二屆國際智能、綠色建筑會議；浙江省正在編制的《綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)》同樣把建筑智能化系統(tǒng)列為綠色建筑的主要組成部分。

　　綠色建筑向智能系統(tǒng)工程提出的挑戰(zhàn)。由于智能系統(tǒng)與綠色建筑共生同存，綠色建筑要實現(xiàn)的大部分目標(biāo)及實現(xiàn)方案都離不開智能系統(tǒng)，但是建設(shè)中的智能系統(tǒng)與傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)的工作環(huán)境和要求有很大差別，因而面臨著許多新的課題。

　　1.1 綠色建筑的智能系統(tǒng)雖然其結(jié)構(gòu)為多子系統(tǒng)組合的大系統(tǒng)，但對于監(jiān)控管理系統(tǒng)則要求低成本，高可靠性。

　　1.2 綠色建筑的智能系統(tǒng)大多是由沒有專業(yè)技能的人群來直接操控的，因此，系統(tǒng)的人機界面不僅需個性化、可視化、更要人性化、簡易化。

　　1.3 綠色建筑中大量使用的檢測器件，涉及到各類物理量、化學(xué)量、生物量，這些器件不僅要求長期(幾年，十幾年)準(zhǔn)確可靠工作，而且成本要低。

　　1.4 為能增強安全系統(tǒng)功能，生物特征信息處理與數(shù)字圖像分析應(yīng)用需要有進一步的實破。

　　1.5 為實現(xiàn)低能耗與零能耗建筑，在能源與資源管理上，在區(qū)域能源供應(yīng)方面，結(jié)合設(shè)備系統(tǒng)功能實行負荷預(yù)報控制與能源優(yōu)化控制。

　　1.6 對綠色建筑眾多設(shè)備系統(tǒng)進行在線故障診斷，實行容錯控制，以增強設(shè)備系統(tǒng)的安全性，保證居住使用者的便利。

　　二、建筑設(shè)備管理

　　在樓宇自動化系統(tǒng)中，往往需要對溫度、濕度、壓力、流量、濃度、液位等參數(shù)進行檢測和控制，使之處于最佳的工作狀態(tài)，以便用最少的材料及能源消耗，獲得較好的經(jīng)濟效益；同時，也要對建筑內(nèi)部關(guān)系到人身安全、設(shè)備與系統(tǒng)運行安全、環(huán)境與財產(chǎn)安全的因素與狀態(tài)進行全面監(jiān)視，及時發(fā)現(xiàn)危險源或險情，并采取有效的防范措施，保證建筑環(huán)境的質(zhì)量與安全，最大限度地保護人身與財產(chǎn)安全。

　　樓宇自動化控制系統(tǒng)(BAS)應(yīng)用于建筑物的環(huán)境監(jiān)測與控制。BAS通過監(jiān)測建筑物外部和內(nèi)部的環(huán)境參數(shù)，根據(jù)建筑物的使用情況，通過邏輯運算，進行自動化調(diào)節(jié)，即滿足了人們對環(huán)境空間的使用需求，又能最大限度的節(jié)約能源。

　　隨著城市化進程的高速發(fā)展，住宅和公共建筑數(shù)量和規(guī)模越來越大；而建筑物在建造和使用過程中，消耗了大量的自然資源，同時也增加了環(huán)境負荷。在能源日趨緊張的今天，低碳生活、綠色建筑，是我們面臨的主題。BAS系統(tǒng)在綠色建筑的管理使用過程中，起著至關(guān)重要的作用。

　　2.1 在項目設(shè)計時，BAS系統(tǒng)應(yīng)采用開放式標(biāo)準(zhǔn)

　　采用開放式標(biāo)準(zhǔn)的BAS系統(tǒng)，能夠保證BAS系統(tǒng)的持續(xù)使用，在建筑物維護或者擴容時，能夠保證已有的投資不被浪費。采用開放式標(biāo)準(zhǔn)的BAS系統(tǒng)，能夠與建筑物內(nèi)主要的機電設(shè)備(如空調(diào)主機，鍋爐，變配電，照明，電梯等)實現(xiàn)互聯(lián)互通，進行數(shù)據(jù)共享，為BAS系統(tǒng)進行優(yōu)化控制、最佳利用能源消耗提供有利的條件。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)概念的推出，設(shè)備網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以加入到信息網(wǎng)絡(luò)中，實現(xiàn)從點到面、從面到云的跨越。這種技術(shù)的實現(xiàn)，可以使從單棟建筑的管理，到區(qū)域的建筑群管理，到國家的集中管理成為一種可能；而最終目的，是實現(xiàn)能源的統(tǒng)籌管理和利用。而要實現(xiàn)這種目標(biāo)，BAS必須采用開放式標(biāo)準(zhǔn)。

　　20世紀(jì)80年代初期，DDC在樓宇自控領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了許多生產(chǎn)DDC的廠商。由于不同的廠商基本上采用專有技術(shù)，很快就出現(xiàn)了不同廠商DDC不兼容的間題，系統(tǒng)集成困難，即在一個系統(tǒng)中不同廠商的DDC產(chǎn)品基本上不能互操作。這種情況導(dǎo)致樓宇自控系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)基本上只能由不同廠商的產(chǎn)品分別集成，從而形成多個彼此獨立的廠商專有子系統(tǒng)。每個廠商專有子系統(tǒng)不僅具有各自的監(jiān)控操作終端或工作站，而且每個子系統(tǒng)的運行、維護和升級都必須嚴(yán)格依靠或“受控”于原來的設(shè)備廠商，結(jié)果導(dǎo)致人員培訓(xùn)和運行費用居高不下。

　　BACnet標(biāo)準(zhǔn)就是為解決不同廠商樓宇自控產(chǎn)品的互操作性而提出的，正式名稱為“ANSI/ ASHRAE 13 5-199 5 A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Network"，簡稱BACnet。翻譯成中文為“ANSUASHRAE 135-1995樓宇自控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議。”BACnet協(xié)議于1995年6月作為ASHRAE的標(biāo)準(zhǔn)正式公布，于同年12月被批準(zhǔn)為美國國家標(biāo)準(zhǔn)。目前，BACnet已被許多標(biāo)準(zhǔn)組織認可，在成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)之后，已成為歐盟標(biāo)準(zhǔn)組織(CEN)的標(biāo)準(zhǔn)和國

　　際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)唯一的樓宇自控領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)(ISO 16484-5)。在亞洲，BACnet已被日本和韓國采用，并成為國家標(biāo)準(zhǔn)。我國是支持BACnet成為國際標(biāo)準(zhǔn)的國家之一。因此我國也是認可并使用BACnet的國家。

　　圖一：美國圖森市，將分布在市區(qū)25個地方的40棟建筑物，利用BACnet開放式標(biāo)準(zhǔn)，使用一個管理控制軟件，將它們集中管理和控制起來。

　　圖二：圖森市能源管理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　圖三：圖森市能源管理控制系統(tǒng)管理平臺

　　在圖森市能源管理控制系統(tǒng)項目上，Alerton和Climatec的開放式解決方案成功地高效的集成了眾多的陳舊的，私有的硬件，保留了原有的功能和設(shè)備；在設(shè)備方面，節(jié)省了100多萬美金。而且，該解決方案，也降低了維護保養(yǎng)的費用。

　　2.2 在項目實施時，優(yōu)化BAS控制策略，節(jié)省能源消耗

　　通過樓宇自控的控制功能，能源得到充分合理使用、節(jié)省不必要能源消耗，使其能源費用以最經(jīng)濟方式開支，大廈可以節(jié)約15%-20%的能源。

　　2.2.1 室內(nèi)溫度浮動(新風(fēng)補償)控制

　　一般來講，維持室內(nèi)恒定的溫濕度(如夏季26℃、50%RH)不變，往往導(dǎo)致室內(nèi)外較大的溫差(當(dāng)夏季室外溫度36℃時，溫差為10℃)。人長時間停留在不變的低溫環(huán)境和遇到室內(nèi)外溫差的較大突變，往往會引起皮膚汗腺收縮、血流不暢、神經(jīng)功能紊亂等“空調(diào)適應(yīng)不全癥”(俗稱“空調(diào)病”)，同時空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗也會大大的提高。可以采用室外新風(fēng)溫度補償調(diào)節(jié)策略，隨著室外空氣溫度的變化適當(dāng)提高夏季室內(nèi)空氣溫度和降低冬季的室內(nèi)空氣溫度，為室內(nèi)提供健康、舒適的動態(tài)熱環(huán)境，同時為空調(diào)制冷系統(tǒng)帶來顯著的節(jié)能效果。

　　2.2.2 空調(diào)系統(tǒng)與冷凍站聯(lián)機節(jié)能優(yōu)化控制

　　空調(diào)制冷設(shè)備的容量配置一般是按最大負荷需求選擇的，然而全年處于最大負荷狀態(tài)下的時間是很少的。當(dāng)空調(diào)負荷變小時，冷水機組應(yīng)隨之進行調(diào)節(jié)，才能既滿足空調(diào)需求又節(jié)省運行能耗。

　　在項目實施時，建議將空調(diào)機組與冷凍站結(jié)合起來考慮其聯(lián)機運行節(jié)能方案，為冷凍站提供量調(diào)節(jié)和質(zhì)調(diào)節(jié)綜合節(jié)能控制方案。

　　a) 量調(diào)節(jié)—改變冷凍水流量和冷水機組臺數(shù)

　　量調(diào)節(jié)為冷凍站目前的常規(guī)控制，在冷凍供水溫度(一般7℃)不變的前提下，根據(jù)空調(diào)側(cè)冷凍供回水溫差乘以冷凍水耗量，計算空調(diào)側(cè)的實際耗冷量，以此判斷冷水機組的臺數(shù)群控。根據(jù)冷凍水供回水壓差對冷凍水泵和旁通調(diào)節(jié)閥進行分程控制。實踐表明，僅量調(diào)節(jié)方案存在如下不足：

　　·夏季空調(diào)表冷閥開度頻繁大幅度波動，一會兒因室內(nèi)溫度太高，開大表冷閥，一會兒因除濕太多，要關(guān)小表冷閥。

　　·夏季表冷閥對空氣除濕后，加濕閥還得打開對空氣加濕。

　　·加濕季節(jié)，很難實現(xiàn)冷卻降溫過程。

　　·全年很多季節(jié)，表冷閥開度太小，換熱盤管內(nèi)冷凍水流速低，熱交換效率下降。

　　b) 質(zhì)調(diào)節(jié)—變冷凍水溫度策略

　　冷水機組在冷凝溫度一定的條件下，蒸發(fā)溫度越高冷水機組效率越高，蒸發(fā)溫度越低，冷凍效率越低。從離心式冷水機組的特性曲線圖中(如右圖所示)可知，當(dāng)冷卻水溫度為32℃時，隨著冷凍水出水溫度的上升，在相同輸入(功率)的情況下，可使輸出(供冷量)能力提高；當(dāng)然在保持相同輸出(供冷)的情況下，隨著冷凍水出水溫度的提高，可使輸入(消耗功率)下降。從冷水機組的性能圖中可以看出，每提高1℃冷凍供水溫度，大約可節(jié)能4%。

　　c) 軟件策略與節(jié)能效果對比

　　改變冷凍水的供水溫度應(yīng)根據(jù)空調(diào)末端設(shè)備的負荷需求情況進行調(diào)節(jié)，控制策略對所有空調(diào)末端表冷閥的開度情況進行綜合分析，判斷空調(diào)末端的負荷需求狀況。比如所有空調(diào)末端表冷閥中最大開度才70%，表明此時冷凍供水溫度太低，應(yīng)提高冷凍供水溫度。軟件流程圖示例如下：

　　從上述節(jié)能效果對比圖中可看出，在同樣制冷量的需求條件下，采用8℃的冷凍供水溫度比采用6℃時節(jié)能8%左右，而且表冷閥開度均有所增大，空調(diào)換熱盤管換熱效率更高。

　　2.3 在項目運行時，強化BAS管理功能

　　BAS系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合項目當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，針對各個季節(jié)，制定控制策略，最好的利用環(huán)境的自然條件，減少對水、電的消耗。如過渡季節(jié)充分利用新風(fēng)，夜間通風(fēng)等方式。

　　BAS系統(tǒng)要集中管理空調(diào)冷水主機與各個末端，如空調(diào)機、新風(fēng)機、風(fēng)機盤管或者VAV BOX，使空調(diào)水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)能夠最佳組合，是能源利用最佳化。

　　BAS系統(tǒng)要檢測空調(diào)系統(tǒng)過濾裝置的使用狀態(tài)，提示定期清洗，保證空氣質(zhì)量。

　　BAS系統(tǒng)要檢測建筑物空間的空氣質(zhì)量，保證人們使用空間的健康、舒適。

　　BAS系統(tǒng)能夠?qū)δ茉聪倪M行統(tǒng)計分析，并按照需求進行負荷控制。

　　通過美國圖森市能源管理案例及我們提供的節(jié)能數(shù)據(jù)可以看出：BAS系統(tǒng)在建筑物的運行使用過程中，對環(huán)境的檢測、對設(shè)備的精確管理以及BAS的開放性(BACNET協(xié)議)都成為綠色智能化建筑必要因素，智能系統(tǒng)的功能、性能及運行成為綠色建筑不可分割的一部分。