綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，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、節(jié)能技術、信息技術、網絡技術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，這一概念應貫穿于建筑物的規(guī)劃、設計、建筑、使用以及維護的全過程，覆蓋建筑物的整個生命周期。其內容包括：綠色建材，建筑設施，建筑智能化系統，智能化家居及小區(qū)管理系統，建筑和交通監(jiān)控管理系統，建筑環(huán)保，管理和輔助決策系統。總之“智能與綠色建筑”不僅僅是遮風避雨，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，與之共同構成和諧的有機系統，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、工程與政策表

　　由表中所列項目可見，在建筑設備、資源利用、管理信息、生態(tài)等領域，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各類設備系統的智能控制，不能完備地進行建筑物建設、運行與更新過程的信息管理，綠色建筑的主要目標是不可能達到。對此，中國的建設工程界給予了高度的重視，2005年3月建設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月建設部、科技部、國家發(fā)改委和環(huán)保總局將聯合舉辦第二屆國際智能、綠色建筑會議；浙江省正在編制的《綠色建筑標準》同樣把建筑智能化系統列為綠色建筑的主要組成部分。

　　綠色建筑向智能系統工程提出的挑戰(zhàn)。由于智能系統與綠色建筑共生同存，綠色建筑要實現的大部分目標及實現方案都離不開智能系統，但是建設中的智能系統與傳統工業(yè)系統的工作環(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雖然其結構為多子系統組合的大系統，但對于監(jiān)控管理系統則要求低成本，高可靠性。

　　1.2 綠色建筑的智能系統大多是由沒有專業(yè)技能的人群來直接操控的，因此，系統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、化學量、生物量，這些器件不僅要求長期(幾年，十幾年)準確可靠工作，而且成本要低。

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

　　1.5 為實現低能耗與零能耗建筑，在能源與資源管理上，在區(qū)域能源供應方面，結合設備系統功能實行負荷預報控制與能源優(yōu)化控制。

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

　　二、建筑設備管理

　　在樓宇自動化系統中，往往需要對溫度、濕度、壓力、流量、濃度、液位等參數進行檢測和控制，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，獲得較好的經濟效益；同時，也要對建筑內部關系到人身安全、設備與系統運行安全、環(huán)境與財產安全的因素與狀態(tài)進行全面監(jiān)視，及時發(fā)現危險源或險情，并采取有效的防范措施，保證建筑環(huán)境的質量與安全，最大限度地保護人身與財產安全。

　　樓宇自動化控制系統(BAS)應用于建筑物的環(huán)境監(jiān)測與控制。BAS通過監(jiān)測建筑物外部和內部的環(huán)境參數，根據建筑物的使用情況，通過邏輯運算，進行自動化調節(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系統在綠色建筑的管理使用過程中，起著至關重要的作用。

　　2.1 在項目設計時，BAS系統應采用開放式標準

　　采用開放式標準的BAS系統，能夠保證BAS系統的持續(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。采用開放式標準的BAS系統，能夠與建筑物內主要的機電設備(如空調主機，鍋爐，變配電，照明，電梯等)實現互聯互通，進行數據共享，為BAS系統進行優(yōu)化控制、最佳利用能源消耗提供有利的條件。隨著信息技術的發(fā)展，物聯網概念的推出，設備網絡已經可以加入到信息網絡中，實現從點到面、從面到云的跨越。這種技術的實現，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，是實現能源的統籌管理和利用。而要實現這種目標，BAS必須采用開放式標準。

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

　　BACnet標準就是為解決不同廠商樓宇自控產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樓宇自控網絡數據通信協議。”BACnet協議于1995年6月作為ASHRAE的標準正式公布，于同年12月被批準為美國國家標準。目前，BACnet已被許多標準組織認可，在成為美國國家標準之后，已成為歐盟標準組織(CEN)的標準和國

　　際標準組織(ISO)唯一的樓宇自控領域標準(ISO 16484-5)。在亞洲，BACnet已被日本和韓國采用，并成為國家標準。我國是支持BACnet成為國際標準的國家之一。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開放式標準，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結構圖

　　圖三：圖森市能源管理控制系統管理平臺

　　在圖森市能源管理控制系統項目上，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備；在設備方面，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濟方式開支，大廈可以節(jié)約15%-20%的能源。

　　2.2.1 室內溫度浮動(新風補償)控制

　　一般來講，維持室內恒定的溫濕度(如夏季26℃、50%RH)不變，往往導致室內外較大的溫差(當夏季室外溫度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、神經功能紊亂等“空調適應不全癥”(俗稱“空調病”)，同時空調系統的運行能耗也會大大的提高。可以采用室外新風溫度補償調節(jié)策略，隨著室外空氣溫度的變化適當提高夏季室內空氣溫度和降低冬季的室內空氣溫度，為室內提供健康、舒適的動態(tài)熱環(huán)境，同時為空調制冷系統帶來顯著的節(jié)能效果。

　　2.2.2 空調系統與冷凍站聯機節(jié)能優(yōu)化控制

　　空調制冷設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。當空調負荷變小時，冷水機組應隨之進行調節(jié)，才能既滿足空調需求又節(jié)省運行能耗。

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

　　a) 量調節(jié)—改變冷凍水流量和冷水機組臺數

　　量調節(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，根據空調側冷凍供回水溫差乘以冷凍水耗量，計算空調側的實際耗冷量，以此判斷冷水機組的臺數群控。根據冷凍水供回水壓差對冷凍水泵和旁通調節(jié)閥進行分程控制。實踐表明，僅量調節(jié)方案存在如下不足：

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

　　·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，換熱盤管內冷凍水流速低，熱交換效率下降。

　　b) 質調節(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根據空調末端設備的負荷需求情況進行調節(jié)，控制策略對所有空調末端表冷閥的開度情況進行綜合分析，判斷空調末端的負荷需求狀況。比如所有空調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系統應結合項目當地的自然條件，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，夜間通風等方式。

　　BAS系統要集中管理空調冷水主機與各個末端，如空調機、新風機、風機盤管或者VAV BOX，使空調水系統、風系統能夠最佳組合，是能源利用最佳化。

　　BAS系統要檢測空調系統過濾裝置的使用狀態(tài)，提示定期清洗，保證空氣質量。

　　BAS系統要檢測建筑物空間的空氣質量，保證人們使用空間的健康、舒適。

　　BAS系統能夠對能源消耗進行統計分析，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)能數據可以看出：BAS系統在建筑物的運行使用過程中，對環(huán)境的檢測、對設備的精確管理以及BAS的開放性(BACNET協議)都成為綠色智能化建筑必要因素，智能系統的功能、性能及運行成為綠色建筑不可分割的一部分。