智能建筑节能的主要途径与方法

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2017年05月21日

摘要:本文从智能建筑可持续发展战略、智能建筑节能规划、工程技术经济性分析等方面分析了智能建筑节能问题,提出了系统优化的原则和几个节能措施,并对智能建筑BAS系统控制方案优化方法进行了探讨。
        Abstract: this article from the intelligent building, intelligent building energy conservation planning of sustainable development strategy, engineering and technical economy analysis aspects of intelligent building energy saving problem is analyzed, system optimization principle and several energy saving measures are put forward, and the BAS system of intelligent building control scheme optimization methods are discussed in this paper.
        关键词:智能建筑 Intelligent building 可持续发展 The sustainable development 节能分析 Energy saving analysis BAS系统优化 BAS system optimization 节能措施Energy saving measures
       
        时代在发展,社会在进步,在这个进程中,很多东西应运而生。当今社会随处都体现着优胜劣汰的自然规律, 顺应趋势的事物才能得以长久的发展。智能建筑就是这个发展的产物之一,使建筑在很多方面都比较便捷,给使用者提供一个非常舒适的环境。与此同时,一个更加值得我们考虑的事情需要列入日程,那就是我们所提倡的可持续发展。我们所能使用的资源很多都是不可再生的,因而我们就必须考虑节能,在生活的方方面面,智能建筑也不例外。考虑到智能建筑的性质,其实,智能建筑本身就是一种节能构造。
        智能建筑节能是世界性的大潮流和大趋势,同时也是中国改革和发展的迫切要求,这是不以人的主观意志为转移的客观必然性,是21世纪中国建筑事业发展的一个重点和热点。节能和环保是实现可持续发展的关键。可持续建筑应遵循:节约化、生态化、人性化、无害化、集约化等基本原则。这些原则服务予可持续发展的最终目标。
        创造健康、舒适、方便的生活环境是人类的共同愿望,也是建筑节能的基础和目标。为此,21世纪的智能型节能建筑应该是:a.冬暖夏凉。b.通风良好。c.光照充足。尽量采用自然光,天然采光与人工照明相结合。d.智能控制。采暖、通风、空调、照明、家电等均可由计算机自动控制,既可按预定程序集中管理,又可局部手工控制。既满足不同场合下人们不同的需要,又可少用资源。
        一、智能建筑节能的现状及发展方向
        1.1智能建筑节能现状
        虽然建设智能化大楼直接原因就是在高度现代化、高度舒适的同时能实现能源消耗大幅度降低,以达到节省大楼营运成本的目的。然而实际上在智能化目标定位中明确提出节能要求的不多,建成的确有节能功效的智能建筑更是罕见。主要原因有以下几点:房地产投资商认为能源建设是政府业绩和投资环境的标志之一,建筑节能看不见摸不着,所以宁可在建筑的豪华和设施的先进上花巨资,却不愿为节能多花一分钱;系统与设备、设备与设备之间的控制集成成功率不高,相关系统结合“接口”界面如通信协议、网络构架的标准化、统一性不够;物业管理水平跟不上,运行优化无从谈起;没有从通过可再生资源利用技术来提高建筑的可持续性战略高度重视智能建筑的节能;缺少正确有效的建筑设备能耗评估方法,限制了智能建筑节能研究更好地开展。
            1.2智能建筑节能的发展方向
        中国的建筑节能工作已经走过了20多年,在市场经济的推动下,随着住房体制改革的前进,房屋用能费用理所当然地要由住户承担,节约建筑用能势必逐渐成为广大居民的自觉要求,加上改善大气环境愈来愈迫切要求减轻建筑用能带来的污染,建筑节能将是大势所趋,人心所向,是国家民族利益的需要。
        智能建筑节能是一门新兴科学,与原有专业分工不同,它包含有建筑、施工、采暖、通风、空调、电器、家电、建材、热工、能源、环境、检测、计算机软件等许多专业内容,是许多专业学科边缘交叉并结合形成的,在社会需要的推动下,许多高等院校、科研院所和生产单位都在围绕不同方面进行研究开发,正在出现蓬勃发展的新局面。
        二、智能建筑的节能分析和评价原则
        2.1做好智能建筑的节能规划
        节能规划要从可持续发展的战略高度出发,采用新方法、新思路。节能要从原先的拾遗补缺,变为在技术经济分析可行后优先考虑的方案,要以提高能源利用效率和利用效益为中心。总的节能目标要根据经济发展、能源平衡、能源消费弹性系数和节能率来编制。建筑节能方面,建筑物的设计和建造应当依照有关法律、行政法规的规定,采用节能型的建筑结构、材料、器具和产品,提高保温隔热性能,减少采暖、制冷、照明的能耗。逐步开展建筑物的节能认证。目前建筑节能标准可以分为两大类,即规定性标准和效益型的标准。规定性的节能标准给出一定的节能指标要求,如外墙的最大传热系数和最大窗墙比等;效益型的节能标准对一些指标并不规定过死,只要所设计的建筑物总能耗满足标准要求即可,所以设计人员有更大的设计灵活性。
        2.2智能建筑的经济性分析应坚持节能原则
        对智能建筑进行技术经济性分析是评价智能建筑节能效益的依据。技术经济就是用尽可能少的劳动消耗和劳动占用为社会提供更多、更好的使用价值,即要求以最少的劳动消耗和劳动占用,取得最大的经济效益。一个建设项目的设计,从资源利用、工艺流程、总体布置、设备选型、能源消耗及工程效益等等的考虑,无不关系到技术经济,所以技术经济在工程设计中所占的地位自然是十分重要的。不重视技术经济的分析研究和评价,或者不始终做好技术经济工作,就会导致建成投产的项目效益不高,花了不少投资而没有达到预期的效益。
        利用层次分析法对智能建筑评价采用以下评价准则:满足用户需要的程度;建筑物的节能程度;建筑物使用者舒适性;建筑物管理者管理的方便程度;在现有基础上进行扩充的可能性;整个智能建筑的性能价格比。
        三、建筑节能的措施    我国的建筑能耗量约占全世界总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展, 需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。中国对于全球气候变暖承担负着重大的责任、义务,而作为耗能大户的建筑,其节能也就成为问题的关键所在。我国节能工作与发达国家相比起步较晚, 而能源浪费现象又十分严重,如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5 倍;外窗为1~2 倍;门窗透气性为2~5 倍;屋顶为2~5倍;总耗能是2.5~3.5 倍。由此可见,采取节能措施迫切所在,不然将来将会耗费更多的人力、物力、财力来补这个缺漏。    3.1建筑墙体节能    墙体一般作为建筑外围护结构的主体, 以及内部隔断,其所用材料的保温性能直接影响建筑整体的保温和耗热量。目前,我国用于墙体材料有砖砌体、石砌体、砌块砌体,实心砖砌体保温性能不能满足设计标准。以外墙为例,jgj26-1995 标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3时,北京地区传热系数不超过1.16w/(m2k),而目前常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值,因而在节能的前提下,应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术,现在大多建筑采用的是空心砖和砌块砌体。    3.2门窗节能    外门窗是住宅等建筑能耗散失的最薄弱部位, 其能耗占建筑总能耗的比例较大,其中主要包括传热损失、冷风渗透。所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,尽可能提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗自身的散热量。门窗节能措施主要有:(1)设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次, 这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透和室内热能的外流,减少外墙、外窗的热耗损。目前已经使用的方法有很多,在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,楼梯间计成封闭式的, 对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。(2)改善住宅门窗的保温性能。门窗保温性能的改善有很多方法,主要有户门与阳台门应在满足防火、防盗要求的情况下,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,并可设置双玻璃或三玻璃,增强其自身保温性能等。
        (3)提高住宅外门窗的气密性,减少冷空气渗透。可以设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料等,且门窗在这方面的措施是很相近的。
        3.3照明节能
        采用智能照明控制系统,定时及实时灯光自控及故障指示,自动实现合理的能源管理,节省能源,降低成本,保护灯具。
        3.4智能变配电
        克服“只监不控”,自动调峰,调节负荷率,平峰填谷,三相平衡,降低运行费用。利用BA系统与冰球蓄冷设备、应急发电机等配合,用电高峰卸除不重要机电设备,投入应急发电机,释放存储冷量。配电网自动化系统。
        四、智能建筑BAS控制方案的优化
            4.1智能建筑能量控制与管理系统的优化
        智能建筑楼宇自控系统将建筑内所有设备集成一个系统,实现信息共享,进行综合管理,其作用和效益是巨大的。要实现这些作用和效益,就必须实施优化。建筑智能化工程的最优化设计与常规设计相比,有以下特点:(1)可以从系统的各种可能结构和参数中找到最佳匹配,使整体效能最佳,从而提高系统的效率,降低投资和运行费用;(2)可以对系统及其过程进行定量化的状态模拟,减少控制环节,提高可靠性与稳定性,发生故障概率降到最低可能限度,系统响应输出最优化;(3)它有不变条件下的优化控制及优化控制条件的两种型式,通过优化控制方案达到节能目的的是一种“主动节能”,它有别于墙体结构、门窗的形式和设置的改造的“被动节能”。
            4.2基于节能策略的智能建筑BA系统优化方法(主要针对空调系统)
            PID控制:空气处理机的DDC通常采用PID控制,选择合适的PID参数对空调系统的稳定运行是非常关键的。PID系数高,空调对室内温度波动的反应特性曲线陡,达到设定温度的过渡过程较短;相反,PID系数低,达到设定温度的过渡过程较长。但并不是PID系数越高越好,否则易引起DDC控制系统失稳,表现为室内温度的振荡和水侧的电动调节阀周期性的来回运动无法在固定开度上运行。PID能解决大部分场合的空调控制,但对于影剧院等大热惯性空调场合,靠高的PID系数来提高空调机组对负荷变化的响应速度是不足以解决问题的。这时可以采用双级控制,即分别在空调的送风道和室内安装温度传感器,室内的温度设定由主DDC控制器完成,水阀的驱动由副DDC根据风道温度传感器和主DDC的指令完成,由于风道温度变化速度快于房间温度的变化,这一控制方式加速了系统对温度波动的响应。必须注意的是,为防止水阀被人为关死或水系统供水不足等异常情况对控制系统的影响,副DDC通常只需采用比例控制算法(P),不可加入积分 分量(I)。在实际的工程设计中,BA系统对空调的节能控制有多种手段可以采用,例如室 内外焓值比较法、二氧化碳等污染物浓度检测法确定新风量,基于日程表的定时操作等 等。工程设计中可以视需要灵活运用,以达到最优的效果。例如,办公、商场等场合,夏秋季在清晨时通过程序启动空气处理机(或新风机),利用室外凉爽空气对室内全面换气预冷,既节约新风能耗又提高了室内空气品质。
            总之,在讲求节约社会的今天,节能要从每一个方面做起,对于建筑这个耗能大头,更应该做好榜样,从材料、结构,技术等方面的一点一滴做好节能。
        参考文献:
        [1]涂逢祥.建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社 2001[2]朱伟.房屋建筑节能技术的几点措施[j].甘肃科技2008年02期
        [3]龙惟定.试论建筑节能的科学发展观[j].建筑科学.2007年02期
       

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