現代綠色建筑智能化運營管理的研究

【摘要】智能化運營管理是現代綠色建筑的全生命周期的一部分，也是重要的組成部分，本文闡述了運用管理階段的空調智能化、照明智能化、給排水智能化、能源智能化管理、消防智能化控制、綜合保安管理等六大系統(tǒng)的設計。
　　關鍵詞：綠色建筑；智能化；運營管理
　　
　　  現代綠色建筑的定義表明，現代綠色建筑的全生命周期包括了建筑交付使用后的運營管理階段，此階段也是綠色建筑的重要組成部分。
　　  隨著現代商用及公共建筑的大型化、多功能化和服務項目的不斷增加，建筑物內所采用的機電設備、通信設備和辦公自動化設備的種類也不斷增多，其運營過程中需要消耗大量能源，為了提高建筑使用的安全性和舒適性，降低能源消耗和人工成本，建筑運營管理智能化系統(tǒng)（BMS）應運而生。建筑運營管理智能化系統(tǒng)（BMS），是以目前國際上最先進的分布式信息與控制理論為基礎而實現的計算璺植枷低常它將計算機技術、現代控制技術、現代通信技術和現代圖形顯示技術綜合應用于建筑物的運營管理之中，在建筑物內建立一個計算機綜合管理網絡，智能化的管理建筑內的設備的運行[1][2][3]。
　　一、空調智能化系統(tǒng)
　　  據有關統(tǒng)計，寫字樓的空調系統(tǒng)能耗占建筑運行總能耗的比例平均為60%，其下限為50%；酒店的空調系統(tǒng)能耗占總能耗的比例為44%?？梢娊档涂照{系統(tǒng)的能耗對于商業(yè)樓宇等的建筑節(jié)能起著關鍵作用。要降低空調系統(tǒng)的能耗，首選的方法就是實現空調系統(tǒng)的智能化運營管理?？照{系統(tǒng)的智能化運營管理的主要方式是實現空調系統(tǒng)的監(jiān)視與自主控制調節(jié)[4]。
　　  空調系統(tǒng)控制范圍包括冷水機組、熱力站、送排風系統(tǒng)及變風量末端。
　　  智能化空調系統(tǒng)可以根據設置在建筑內的監(jiān)測儀器監(jiān)測建筑各區(qū)域的溫度、濕度及CO2含量，再結合回水（回風）的溫度、流量壓力，將這些數據進行分析計算后，自動調節(jié)空調機組的運行工況和空調管網各管段的啟閉狀態(tài)。
　　空調系統(tǒng)實施智能化控制可以實現：
　　  ①提高室內溫度、濕度控制精度
　　  室內溫濕度的變化與建筑節(jié)能有著緊密的相關性。據相關統(tǒng)計資料明，在冬冷夏熱地區(qū)，如果在夏季將設定值溫度下調1℃，將增加9%的能耗，如果在冬季將設定值溫度上調1℃，將增加12%的能耗。因此將室內溫、濕度控制在設定精度范圍內是空調節(jié)能的有效措施。
　　  ②有效的新風量控制
　　  根據衛(wèi)生要求，建筑內每人都必須保證有一定的新風量。但新風量取得過多，將增加新風耗能量。以上海地區(qū)酒店為例，在設計工況(夏季室溫26℃，相對溫度60%，冬季室溫22℃，相對濕度55%)下，處理一公斤室外新風量需冷量6.5kWh，熱量12.7kWh，故在滿足室內衛(wèi)生要求的前提下，減少新風量，有顯著的節(jié)能效果。新風量應該根據室內允許CO2濃度來確定，濃度值一般取0.1%(1000ppm)。采取固定新風量的方式是不夠精確的，因為隨著季節(jié)和時間的變化以及空氣的污染情況，室外空氣中CO2濃度是變化的，同時室內人員的變化自然對新鮮空氣的需求也發(fā)生變化，所以最為合理的方式是實時監(jiān)控室內回風中的CO2濃度，自動調節(jié)新風量，以保證室內空氣的新鮮度，這就要求建立空調智能化控制系統(tǒng)。
　　  ③機電設備最佳啟?？刂?br /> 　　  辦公和商場等建筑夜晚是不需要空調的，因此不開空調，為了保證工作開始時室內環(huán)境的舒適，就需要提前對建筑進行預冷、預熱。另外室內溫度是慣性很大的被控對象，提前關閉空調也可以保證室內溫度在一定的時間內變化不大?？照{系統(tǒng)智能化控制通過對空調設備的最佳啟停時間的計算和控制，可以在保證環(huán)境舒適的前提下，縮短不必要的空調啟停寬容時間，達到節(jié)能的目的；同時在預冷、預熱時，關閉渫廡路綬В不僅可以減少設備容量，而且可以減少獲取新風而帶來冷卻或加熱的能量消耗。
　　  ④空調水系統(tǒng)平衡與高效變流量管理
　　  通常在沒有采用對空調系統(tǒng)進行有效的空調供水系統(tǒng)平衡與變流量管理時，常規(guī)的做法是以恒定供回水壓力差的方式來潿空調控制算法，結果溫濕度控制精度很差，能量浪費也是極其明顯的。
　　  ⑤有效克服暖通設計帶來的設備容量冗余
　　  目前我國絕大多數暖通系統(tǒng)，為了保證能在最不利的環(huán)境情況下正常運行，在設計時往往采用靜態(tài)方法計算負荷，而且還乘以較大的淙系數，以至于在設備選型方面往往偏大。暖通系統(tǒng)是一個典型的動態(tài)系統(tǒng)，一年之中的負荷絕不是均勻分布的，即使是一天之中的負荷也是隨時間而變化的。不恰當的冗余將會造成資源與能源的浪費，而這種冗余是很難用人工監(jiān)控的方式加以克服。通過空調系統(tǒng)智能化控制，動態(tài)調整設湓誦?？梢杂行У販p少由于暖通設計時的設備容量動力冗余，從而減少之一和能源的消耗。
　　二、照明智能化系統(tǒng)
　　  建筑照明，特別是公共照明最容易產生能源浪費。采用智能照明控制系統(tǒng)，可以使系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)，按預先設定的若干基本狀態(tài)湫泄ぷ鰲Ｕ廡┳刺會按預先設定的時間相互自動地切換，并將照度自動調整到工作最合適的水平。在靠近窗戶等自然采光較好的場所，系統(tǒng)會很好地利用自然光照明；當天氣發(fā)生變化時，系統(tǒng)能夠自動將照度調節(jié)；當一個工作日結束后，系統(tǒng)將自動進入晚上的工作狀態(tài)，并極其緩慢地調暗淝域的燈光，同時系統(tǒng)的探測功能也將自動生效，將無人區(qū)域的燈自動關閉，并將有人區(qū)域的燈光調至最合適的亮度。系統(tǒng)還能夠通過“樓層管理器”使辦公區(qū)、樓梯間等公共區(qū)域的燈協(xié)調工作。當辦公區(qū)內有人工作時，樓梯間及走道等公共區(qū)域的燈就保持基本亮度，只有當所有的辦公區(qū)淠詰娜俗咄旰蟛漚燈調到安全狀態(tài)或關閉。此外，還可以通過手動編程控制面板和遙控編程器，隨意改變各區(qū)域的光照度，以適應各種場合的不同要求[5]
　　三、給排水智能化系統(tǒng)
　　  采用給水智能化控制系統(tǒng)可以根據各用水單位的用水量、所需的揚程和水箱貯水量等情況自動調整水泵設備的開起和關閉及運行頻率，使得在滿足用水需求的情況下水泵設備始終處于最合適工況，減少不必要的電能消耗。如在夜晚用水低峰時段關閉不必要的水泵，及時向水箱貯水，中午和傍晚用水高峰時段，開起所有必需水泵設備，并盡量使用水箱已貯存的汀８水智能化控制系統(tǒng)還可以監(jiān)測水管爆裂等產生的異常用水情況，及時發(fā)出異常用水警報，使得管理人員及時發(fā)現問題，及時排除，減少水資源的浪費。
　　  排水智能化控制系統(tǒng)主要是監(jiān)測污水處理池高低液位及報警，自動合理調整污水泵的運行工況，防止污水溢流。
　　四、能源智能化管理系統(tǒng)
　　  開發(fā)能源管理軟件，建立能源智能化管理系統(tǒng)，實現能耗跟蹤、節(jié)能的遠程或就地控制。能源管理系統(tǒng)由各種計量儀器和軟件程序組成。安裝于各種基本的電器設備(如水泵、空調機組、風機等)上的計量儀器在系統(tǒng)運行時采b該設備的適時運行原始數據，再把原始數據輸送至中央控制器。軟件程序則對原始數據進行分析整理，從而建立系統(tǒng)高效低能運行數據庫，并集成在能源管理系統(tǒng)軟件中，為以后的能源監(jiān)測管理提供基本依據[6]。
　　  然后，在建筑使用過程中，各種計量儀表采集相應設備b運行數據傳輸給中央處理器，通過軟件程序的分析后與高效低能運行數據庫的數據進行對比，擬合出系統(tǒng)的運行曲線，從而判斷系統(tǒng)是否處于節(jié)能運行狀況。若發(fā)現系統(tǒng)處于非節(jié)能運行狀況，系統(tǒng)軟件可根據采集的適時運行數據及所擬合的運行曲線，自動確定故障部位、發(fā)出聲光報警信號b通知故障檢測程序自動排障或提示設備管理人員進行檢查。
　　五、消防智能化控制系統(tǒng)
　　  智能建筑消防控制包括下列自動控制裝置：
　　  ①火災報警控制器
　　  接收、顯示和傳輸火災報警、故障信號，并能對自動消防b備發(fā)出控制信號；
　  ?、诨馂木瘓笱b置與應急廣播的控制裝置
　　  火災生時按照人員所在位置距火場的遠近依順序發(fā)出警報，組織人員有秩序地進行疏散；
　  ?、鄯窍离娫纯刂蒲b置
　　  消防控制室在確認火災后，能自動b斷有關部位的非消防電源，并接通警報裝置及火災應急照明燈和安全疏散指示燈；
　　  ④電梯回降控制裝置
　　  消防控制室在確認火災后，能自動控制電梯全部停于首層，并接收其反饋信號；
　　  ⑤自動滅火系統(tǒng)控制裝置
　　  確認火災后實施滅火；
　　  ⑥常開防火門、防火卷簾的控制裝置
　　  火災時防火門、防火卷簾自行關閉，實施防火分隔，防止火災蔓延；
　　  ⑦防煙、排煙系統(tǒng)和空調通風系統(tǒng)控制裝置
　　  確認火災后排煙系統(tǒng)和通風系統(tǒng)自動加大排風量和新風輸入量，防止煙氣蔓延，提供救生保障[6]。
　　六、綜合保安管理系統(tǒng)
　　  ①防盜報警與監(jiān)聽系統(tǒng)
　　  包括報警與監(jiān)聽跟蹤，再線監(jiān)視，自動定時、實時布防與撤防，報警地圖自動彈出，報警聯動，報警信息自動德己痛蠐。報警信息確認與復核；
　　  ②出入口監(jiān)視系統(tǒng)
　　  包括通行門的狀態(tài)顯示，非法入侵的報警，電控鎖的定時、實時控制，讀卡機的定時、實時控制，時間組別設定，進入組別設定，員工考勤；
　  ?、坶]路電視監(jiān)控系統(tǒng)
　　  包括順序切換，定時切換，報警與圖像跟蹤、聯動顯示，報警與錄像機聯動控制，圖像的多媒體顯示與傳輸；
　  ?、苎哺芾硐到y(tǒng)
　　  包括隨機設定巡更路線和組別，巡更站設定，巡更到位顯示，巡更狀態(tài)實時記錄；
　　  ⑤周界∥老低
　　  包括周界入侵自動報警，周界報警與圖像聯動；
　　  ⑥停車場管理系統(tǒng)
　  　包括入口收費站功能，停車場監(jiān)視，車輛出入監(jiān)視及情況記錄[7]。
　　七、其它智能控制系統(tǒng)
　  ?、僮兣潆娭悄芑?br /> 　　  變配電系統(tǒng)自動進行所有進線真空斷路器的開關狀態(tài)及故障監(jiān)測，所有進線電流及功率因數、電壓、頻率的顯示，母聯真空斷路器的開關狀態(tài)及故障監(jiān)測，變壓器溫度監(jiān)測，電網運行狀態(tài)的檢測，電量參數的記錄、統(tǒng)計、制表，發(fā)現異常自動發(fā)出警報，及時啟動電力恢復負荷控制程序。
　　  ②電梯運行的監(jiān)視和控制系統(tǒng)[8]
　　  包括電梯的啟?？刂?，定時發(fā)出檢修信號，及時發(fā)出故障報警，火災及地震發(fā)生時自動啟動緊急情況下的應急程序。
　　  ③柴油發(fā)電機組控制系統(tǒng)
　　  可以在外部電網突然斷電的情況下立即啟動柴油發(fā)電機組，自動控制柴油發(fā)電機組的運行功率，顯示輸出電壓、電流、頻率、有功功率、功率因數，監(jiān)測機組工作狀態(tài)及故障。
　　參考文獻

　　  [5]Montagnon,J.-A.Architecturesandbody[M].NewYork:Rizzoli,1988

      [6]Corbett,FrancisJ.Architecturesandalgorithmsfordigitalimageprocessing[M].

         Bellingham,Wash.,USA:SPIE--theInternationalSocietyforOpticalEngineering,c1985.

　　  [7]秦兆海，周鑫華.智能樓宇安全防范系統(tǒng)[M].北京：清華大學出版社，2005

　　  [8]Ed.byJean—ClaudeDubost.Architectureforthefuture[M].Goodheart—WillcoxCo.,c1995