智能技术在绿色建筑中的节能应用

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  摘 要:建筑业的发展蒸蒸日上,其建设过程中对生态环境也造成了一定的影响,对生态环境造成了一定的破坏,所以在绿色建筑中加大对智能技术的应用对缓解这一现状和日益严峻的生态矛盾是极为有效的,不仅能够达到节能减排的效果对能源也是一种有效利用。本文在分析节能建筑与绿色建筑的联系上展开了分析,旨在给读者一定的参考。
  关键词:绿色建筑;智能技术;应用;改进建议
  中图分类号:C35文献标识码: A
  引言
  实现可持续发展,建设资源节约型社会,是全社会的发展目标和不可推卸的职责。随着人类环保意识的增强和科技的迅猛发展,现代建筑正发生着翻天覆地的变化。而绿色建筑和智能建筑是真正实现建筑行业可持续发展的必由之路。将智能技术运用到绿色建筑当中,不仅能够提高建筑的舒适度,更有利于建筑的节能。
  一、智能建筑与绿色建筑的概述及二者关系
  1、智能建筑
  建筑的“智能化”主要是指在建筑物内进行信息的收集、分析、处理、交换与共享的能力。智能建筑的出现与发展,是现代科技发展的结果,是运用现代信息技术改造传统建筑产业的产物。建筑智能化技术包括计算机技术、通信技术、控制技术、图像显示技术、综合布线技术、监控技术、智能卡技术、云计算与物联网等。从单一功能独立系统逐步发展到功能强大的一体化集成系统,智能建筑以各种高新技术为基础,通过各系统最优组合获得高效、舒适、便捷、安全的建筑空间,在满足使用者对建筑环境要求的前提下,达到节能降耗的目的。
  2、绿色建筑
  当前,建筑形式正在从传统建筑向绿色建筑转变,集约、绿色、低碳等生态文明的新理念悄然被融入建筑的新发展进程中。“绿色建筑”的绿色并不是停留在字面意思上的绿化,而是代表一种对环境无负面作用的理念和状态,是人们与自然和谐共存的建筑。世界各国推出了一系列绿色建筑性能评价标准和强制性节能措施,我国政府也开始重视推广绿色建筑工作,并根据国情制定出了《绿色建筑评价标准》(GB50378-2006)。我国绿色建筑进入全速发展时代,绿色建筑数量近年来每年翻番,中国发展绿色建筑是大势所趋。
  3、智能建筑与绿色建筑的关系
  同为信息时代的产物,智能建筑与绿色建筑是2个表面看上去相互独立、而实质高度相关的概念。从总体上来看,虽然智能建筑不一定是绿色建筑,但现代绿色建筑就一定是智能建筑。绿色建筑是智能建筑的努力目标,他的实现无法脱离智能建筑的相关技术;智能建筑又支撑着绿色建筑,他的发展促进和推动了绿色建筑的普及。智能建筑与绿色建筑都强调节能和可持续发展,以“以人为本”为指导思想。在规划、设计、施工、验收与运行管理等各阶段都应对智能建筑和绿色建筑进行分阶段设计和实施。图1是我主持研发的建筑能源管理系统对建筑物各耗能设备一定时期实时能耗情况与计划值的对比分析统计图,通过对建筑物能耗能好的实时监测与统计分析,为管理者的节能减排决策及实现绿色建筑目标提供可靠依据。
  
  图1. 建筑能源管理系统的实时能耗对比分析
  
  二、绿色建筑节能技术运用应遵循的理念
  1、走可持续发展的道路
  人类的生活、生产、工作等生存环境是离不开建筑的,而建筑的开发主要是对周围环境的开发行为,其中包括自然资源的改变、消耗以及转化等,而这些行为对环境也造成了极大的影响,如果继续如此的话人类的发展也受到一定的影响。建筑设计师也意识到了建筑虽然给人提供很多方便,但是对环境造成的负面影响是明显存在的,如何通过合理的手段既不耽误建筑业的发展,也不会对环境造成破坏,已成为当今建筑设计师主要设计的方向。通过对自然、环境等因素与建筑之间进行不断的研究,了解到绿色是生态、活力、自然以及生命的象征,同时也代表着人类与自然之间的和睦相处、协调发展,进而采取绿色建筑的设计方法。绿色建筑的发展以及生产主要走的是绿色思想,是人类可持续发展的重要战略方针,同时也是作为未来建筑业发展的主流。
  2、绿色建筑节能设计的基本原则
  2.1 要以创造舒适、健康的环境为原则,主要是对使用者的需求进行充分的考虑,传统的建筑仅是凭着设计师的想象来设计的,并未站在使用者的角度上去考虑,这是绿色建筑与传统建筑的区别之处,通过改善室内环境的质量,提高室内的舒适度来创造和谐优美的环境,在此同时也做了一些环境保护的安全保障,充分降低周边环境的污染;
  2.2 以保护自然、适应自然为原则,主要是对场地以及周边的自然环境进行充分的考虑,例如,地质地貌、水系、植被等,尤其是存在一些历史文化景观的地区也能保证其连续性;以降低建筑对环境造成的破坏为主要建筑核心,避免或减少废弃物、有害气体等物质的排放;还要对当地气候变化特征以及地方民俗的考虑,要保证建筑的规模、风格与地区环境之间保持较好的协调性;
  2.3 节约能源的原则,绿色建筑讲究材料的利用,要杜绝有毒有害物质的使用,而且要以节约能源为主,对一些可以再利用的材料要充分发挥出材料的作用,不仅为使用者创造舒适的室内环境、保证降低环境污染等方面,同时也大幅度的做到节约能源。
  三、智能技术在绿色建筑中的节能应用
  将绿色建筑比喻为人体,那么围护结构就相当于人的皮肤,建筑内部的照明、电路系统相当于人体内的血液,空调及通风系统相当于人的呼吸系统,而智能化的控制管理系统,就相当于人的大脑,负责思考、控制和协调。因此,为建筑提供全方位的智能监控技术方案,对于建筑可持续发展意义重大。
  1、照明系统控制技术
  照明系统控制技术主要指通过局域网将建筑的照明控制系统组成一个统一的系统,监视建筑物内部及周围照明配电系统的工作状态,中央控制系统通过多级计算机及自动化控制进行智能控制和管理。该技术结合开关、调光控制模塊、智能探测器等自动化设备,分区分组控制高效节能的灯具,能在保证系统正常工作、满足人们对环境亮度需求的同时,达到节能的目的。如根据传感器对周围环境亮度的感应适时调节照明亮度,自然光线好的时候调低或关闭灯具,光线不足时开启或调高灯具;又如通过探测室内人员活动情况,自动开关不同区域的灯具,并与智能遮阳百叶窗系统协调实现动态探测动态调节,实现节约电能的目的。照明系统作为建筑物内的主要耗能分项之一,对其灵活、高效、智慧的控制,对于建筑能耗的降低及绿色建筑的建设具有明显的效果和重要的作用。下图2是建筑能源管理系统对建筑内各照明回路的监控页面。
  
  图2. 建筑能源管理系统的实时照明回路监控界面
  2、空调及通风系统控制技术
  空调及通风系统作为建筑的耗能大户,是保证建筑内环境空气舒适度的重要部分。一般情况下是根据建筑最大设计热负荷来设计空调系统中冷冻水泵和冷却水泵的容量,即默认空调系统长期运行在最大水流量的状态下。而实际情况是不同的时间段、不同的季节甚至不同的使用习惯都会使空调系统运行负荷有所不同,往往低于设计负荷,造成了极大的能源浪费。采用变频调速技术控制风机,使其进行变风量运行,可以根据房间热负荷的变化实时地改变风机的转速与风量,能够达到节能的目的。在满足室内空气舒适度的前提下,减少新风量可以降低系统能耗。为了避免出现新风量不足的现象,可采用送回风机控制等方式对最小风量进行控制。传统建筑夏冬季节由于室内环境温度无法灵活自动调节、精准控制,不仅不符合人体健康及舒适性要求,而且造成很大的浪费。通过楼宇自控技术,根据室外环境温湿度的变化相应调控室内温湿度,并控制在精度范围内,是空调系统的有效节能措施。此外,还可以通过控制空调设备的启停时间进行节能。下图3是建筑能源管理系统对空调系统敏感部位运行状况的监测页面。图中通过对空调滤网压差开关数据的实时采集及对空调机组阀门开度传感器数据的实时分析,对异常情况发出报警信号并提出解决方案和优化措施。也可通过联动设置,系统对异常情况进行自动调节和控制。
  
  图3. 建筑能源管理系统的空调系统主要部件运行状态监测界面
  3、网络系统节能技术
  现代建筑少不了网络系统,构建绿色节能的网络系统,需要从2个方面入手:一是优化设计网络架构,二是选用节能的网络设备。改变以往传统网络层次冗余、结构复杂、能耗偏高的情况,减少网元数量,使用集成度高的设备,可以使网络能耗下降20%以上。
  四、加强绿色建筑智能技术运用的建议
  1、加强认识和交流。用户和软件设计人员要充分认识到建筑能耗软件的使用的必要性和重要性,对各种软件的功能特点、使用情况、特别是出现的问题,进行深刻交流,形成评价并加以推广,以提高综合应用多种软件的能力。
  2、尽快建立基础数据库。数据是模拟计算的基础,我国在基础库建立方面还很薄弱,如还未建立完整的气象数据库等,影响了建筑模拟计算的精确性。
  3、强化建筑节能评估。我国的能耗模拟软件多数是为提高设计效率、准确性、科学性而开发的,且建筑节能标准体系尚处于发展阶段,建筑用能审计工作尚未起步,辅助建筑节能综合评估还是一个空白。因此,建议加强软件和规范的结合,研发出节能审计和评估软件,推动建筑节能的发展。
  结束语
  通过对绿色建筑智能节能技术应用的探讨,我们了解到绿色建筑为我国建筑行业的发展以及生态环境保护带来巨大的好处,这也是建筑设计以及技术应用的重大变革,在为人们创造舒适的工作、生活、生产场所的基础上,也提高了周围环境的质量,而且在能源节约上也体现出它的优势,是当今乃至以后建筑业发展的主流。
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