现代绿色建筑智能化运营管理的研究

　　【摘要】智能化运营管理是现代绿色建筑的全生命周期的一部分，也是重要的组成部分，本文阐述了运用管理阶段的空调智能化、照明智能化、给排水智能化、能源智能化管理、消防智能化控制、综合保安管理等六大系统的设计。
　　关键词：绿色建筑；智能化；运营管理
　　
　　现代绿色建筑的定义表明，现代绿色建筑的全生命周期包括了建筑交付使用后的运营管理阶段，此阶段也是绿色建筑的重要组成部分。
　　随着现代商用及公共建筑的大型化、多功能化和服务项目的不断增加，建筑物内所采用的机电设备、通信设备和办公自动化设备的种类也不断增多，其运营过程中需要消耗大量能源，为了提高建筑使用的安全性和舒适性，降低能源消耗和人工成本，建筑运营管理智能化系统（BMS）应运而生。建筑运营管理智能化系统（BMS），是以目前国际上最先进的分布式信息与控制理论为基础而实现的计算机分布系统，它将计算机技术、现代控制技术、现代通信技术和现代图形显示技术综合应用于建筑物的运营管理之中，在建筑物内建立一个计算机综合管理网络，智能化的管理建筑内的设备的运行[1][2][3]。
　　一、空调智能化系统
　　据有关统计，写字楼的空调系统能耗占建筑运行总能耗的比例平均为60%，其下限为50%；酒店的空调系统能耗占总能耗的比例为44%。可见降低空调系统的能耗对于商业楼宇等的建筑节能起着关键作用。要降低空调系统的能耗，首选的方法就是实现空调系统的智能化运营管理。空调系统的智能化运营管理的主要方式是实现空调系统的监视与自主控制调节[4]。
　　空调系统控制范围包括冷水机组、热力站、送排风系统及变风量末端。
　　智能化空调系统可以根据设置在建筑内的监测仪器监测建筑各区域的温度、湿度及CO2含量，再结合回水（回风）的温度、流量和压力，将这些数据进行分析计算后，自动调节空调机组的运行工况和空调管网各管段的启闭状态。
　　空调系统实施智能化控制可以实现：
　　①提高室内温度、湿度控制精度
　　室内温湿度的变化与建筑节能有着紧密的相关性。据相关统计资料表明，在冬冷夏热地区，如果在夏季将设定值温度下调1℃，将增加9%的能耗，如果在冬季将设定值温度上调1℃，将增加12%的能耗。因此将室内温、湿度控制在设定精度范围内是空调节能的有效措施。
　　②有效的新风量控制
　　根据卫生要求，建筑内每人都必须保证有一定的新风量。但新风量取得过多，将增加新风耗能量。以上海地区酒店为例，在设计工况(夏季室温26℃，相对温度60%，冬季室温22℃，相对湿度55%)下，处理一公斤室外新风量需冷量6.5kWh，热量12.7kWh，故在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量，有显著的节能效果。新风量应该根据室内允许CO2浓度来确定，浓度值一般取0.1%(1000ppm)。采取固定新风量的方式是不够精确的，因为随着季节和时间的变化以及空气的污染情况，室外空气中CO2浓度是变化的，同时室内人员的变化自然对新鲜空气的需求也发生变化，所以最为合理的方式是实时监控室内回风中的CO2浓度，自动调节新风量，以保证室内空气的新鲜度，这就要求建立空调智能化控制系统。
　　③机电设备最佳启停控制
　　办公和商场等建筑夜晚是不需要空调的，因此不开空调，为了保证工作开始时室内环境的舒适，就需要提前对建筑进行预冷、预热。另外室内温度是惯性很大的被控对象，提前关闭空调也可以保证室内温度在一定的时间内变化不大。空调系统智能化控制通过对空调设备的最佳启停时间的计算和控制，可以在保证环境舒适的前提下，缩短不必要的空调启停宽容时间，达到节能的目的；同时在预冷、预热时，关闭室外新风阀，不仅可以减少设备容量，而且可以减少获取新风而带来冷却或加热的能量消耗。
　　④空调水系统平衡与高效变流量管理
　　通常在没有采用对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理时，常规的做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法，结果温湿度控制精度很差，能量浪费也是极其明显的。
　　⑤有效克服暖通设计带来的设备容量冗余
　　目前我国绝大多数暖通系统，为了保证能在最不利的环境情况下正常运行，在设计时往往采用静态方法计算负荷，而且还乘以较大的安全系数，以至于在设备选型方面往往偏大。暖通系统是一个典型的动态系统，一年之中的负荷绝不是均匀分布的，即使是一天之中的负荷也是随时间而变化的。不恰当的冗余将会造成资源与能源的浪费，而这种冗余是很难用人工监控的方式加以克服。通过空调系统智能化控制，动态调整设备运行，可以有效地减少由于暖通设计时的设备容量动力冗余，从而减少之一和能源的消耗。
　　二、照明智能化系统
　　建筑照明，特别是公共照明最容易产生能源浪费。采用智能照明控制系统，可以使系统工作在全自动状态，按预先设定的若干基本状态进行工作。这些状态会按预先设定的时间相互自动地切换，并将照度自动调整到工作最合适的水平。在靠近窗户等自然采光较好的场所，系统会很好地利用自然光照明；当天气发生变化时，系统能够自动将照度调节；当一个工作日结束后，系统将自动进入晚上的工作状态，并极其缓慢地调暗各区域的灯光，同时系统的探测功能也将自动生效，将无人区域的灯自动关闭，并将有人区域的灯光调至最合适的亮度。系统还能够通过“楼层管理器”使办公区、楼梯间等公共区域的灯协调工作。当办公区内有人工作时，楼梯间及走道等公共区域的灯就保持基本亮度，只有当所有的办公区域内的人走完后才将灯调到安全状态或关闭。此外，还可以通过手动编程控制面板和遥控编程器，随意改变各区域的光照度，以适应各种场合的不同要求[5]
　　三、给排水智能化系统
　　采用给水智能化控制系统可以根据各用水单位的用水量、所需的扬程和水箱贮水量等情况自动调整水泵设备的开起和关闭及运行频率，使得在满足用水需求的情况下水泵设备始终处于最合适工况，减少不必要的电能消耗。如在夜晚用水低峰时段关闭不必要的水泵，及时向水箱贮水，中午和傍晚用水高峰时段，开起所有必需水泵设备，并尽量使用水箱已贮存的水。给水智能化控制系统还可以监测水管爆裂等产生的异常用水情况，及时发出异常用水警报，使得管理人员及时发现问题，及时排除，减少水资源的浪费。
　　排水智能化控制系统主要是监测污水处理池高低液位及报警，自动合理调整污水泵的运行工况，防止污水溢流。
　　四、能源智能化管理系统
　　开发能源管理软件，建立能源智能化管理系统，实现能耗跟踪、节能的远程或就地控制。能源管理系统由各种计量仪器和软件程序组成。安装于各种基本的电器设备(如水泵、空调机组、风机等)上的计量仪器在系统运行时采集该设备的适时运行原始数据，再把原始数据输送至中央控制器。软件程序则对原始数据进行分析整理，从而建立系统高效低能运行数据库，并集成在能源管理系统软件中，为以后的能源监测管理提供基本依据[6]。
　　然后，在建筑使用过程中，各种计量仪表采集相应设备的运行数据传输给中央处理器，通过软件程序的分析后与高效低能运行数据库的数据进行对比，拟合出系统的运行曲线，从而判断系统是否处于节能运行状况。若发现系统处于非节能运行状况，系统软件可根据采集的适时运行数据及所拟合的运行曲线，自动确定故障部位、发出声光报警信号，通知故障检测程序自动排障或提示设备管理人员进行检查。
　　五、消防智能化控制系统
　　智能建筑消防控制包括下列自动控制装置：
　　①火灾报警控制器
　　接收、显示和传输火灾报警、故障信号，并能对自动消防设备发出控制信号；
　　②火灾警报装置与应急广播的控制装置
　　火灾生时按照人员所在位置距火场的远近依顺序发出警报，组织人员有秩序地进行疏散；
　　③非消防电源控制装置
　　消防控制室在确认火灾后，能自动切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明灯和安全疏散指示灯；
　　④电梯回降控制装置
　　消防控制室在确认火灾后，能自动控制电梯全部停于首层，并接收其反馈信号；
　　⑤自动灭火系统控制装置
　　确认火灾后实施灭火；
　　⑥常开防火门、防火卷帘的控制装置
　　火灾时防火门、防火卷帘自行关闭，实施防火分隔，防止火灾蔓延；
　　⑦防烟、排烟系统和空调通风系统控制装置
　　确认火灾后排烟系统和通风系统自动加大排风量和新风输入量，防止烟气蔓延，提供救生保障[6]。
　　六、综合保安管理系统
　　①防盗报警与监听系统
　　包括报警与监听跟踪，再线监视，自动定时、实时布防与撤防，报警地图自动弹出，报警联动，报警信息自动记录和打印，报警信息确认与复核；
　　②出入口监视系统
　　包括通行门的状态显示，非法入侵的报警，电控锁的定时、实时控制，读卡机的定时、实时控制，时间组别设定，进入组别设定，员工考勤；
　　③闭路电视监控系统
　　包括顺序切换，定时切换，报警与图像跟踪、联动显示，报警与录像机联动控制，图像的多媒体显示与传输；
　　④巡更管理系统
　　包括随机设定巡更路线和组别，巡更站设定，巡更到位显示，巡更状态实时记录；
　　⑤周界防卫系统
　　包括周界入侵自动报警，周界报警与图像联动；
　　⑥停车场管理系统
　　包括入口收费站功能，停车场监视，车辆出入监视及情况记录[7]。
　　七、其它智能控制系统
　　①变配电智能化系统
　　变配电系统自动进行所有进线真空断路器的开关状态及故障监测，所有进线电流及功率因数、电压、频率的显示，母联真空断路器的开关状态及故障监测，变压器温度监测，电网运行状态的检测，电量参数的记录、统计、制表，发现异常自动发出警报，及时启动电力恢复负荷控制程序。
　　②电梯运行的监视和控制系统[8]
　　包括电梯的启停控制，定时发出检修信号，及时发出故障报警，火灾及地震发生时自动启动紧急情况下的应急程序。
　　③柴油发电机组控制系统
　　可以在外部电网突然断电的情况下立即启动柴油发电机组，自动控制柴油发电机组的运行功率，显示输出电压、电流、频率、有功功率、功率因数，监测机组工作状态及故障。
　　参考文献
　　[1]徐兴声.智能大厦建筑的智能化与系统集成[J].工程建设与设计，2000，（4）
　　[2]陆伟良.智能化建筑导论[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.9
　　[3]张虹.智能建筑节能技术的应用[J].安装，2005，9
　　[4]王晏平.智能建筑中空调系统远程监控的设计与实现[J].制冷与空调，2005，5（1）
　　[5]Montagnon,J.-A.Architecturesandbody[M].NewYork:Rizzoli,1988
　　[6]Corbett,FrancisJ.Architecturesandalgorithmsfordigitalimageprocessing[M].Bellingham,Wash.,USA:SPIE--theInternationalSocietyforOpticalEngineering,c1985.
　　[7]秦兆海，周鑫华.智能楼宇安全防范系统[M].北京：清华大学出版社，2005
　　[8]Ed.byJean—ClaudeDubost.Architectureforthefuture[M].Goodheart—WillcoxCo.,c1995