绿色建筑智能化展望

文｜上海宝信软件股份有限公司 余秉东

上海信业智能科技股份有限公司 吴 斌

江苏达海科技发展有限公司 耿裕华

1 绿色建筑发展前景

21世纪人类共同的主题是可持续发展，对于城市建筑来说必须由传统高消耗型发展模式转向高效绿色型发展模式，绿色建筑智能化正是实施这一转变的必由之路，是当今世界建筑发展的必然趋势。

智能建筑是建筑艺术与现代控制技术、通信技术和计算机技术有机结合的产物，是人类发展的必然趋势。智能建筑是以建筑为基础平台，利用数据采集及控制系统以及系统集成技术控制优化各种机电设备运行，利用计算机及网络技术搭建信息交互平台，实现办公及信息自动化，集结构、系统、服务、管理于一体并使其实现相互之间的最优化组合，为人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。

1.1 绿色建筑智能化是发展绿色建筑的必然要求

（1）建筑智能化有利于控制建筑自身的运营成本

绿色建筑要求建筑在其全寿命周期中实现高效率的利用资源，要做到节约资源、减少废物、降低消耗、提高效率、增加效益。而智能化技术的运用可以减少建筑自身的运营开销，所以建筑智能化是发展绿色建筑的必然要求。

（2）建筑智能化有利于减少建筑自身对环境的污染

发展绿色建筑的主要目标是减少资源消耗和保护环境减少污染。绿色建筑应达到以下的目标：能够有效地保护整个自然生态环境系统的完整性及生物多样化；保护自然资源，积极利用可再生资源，使人类的发展保持在地球的承载力之内；积极预防和控制环境破坏和污染，治理和恢复已遭破坏和污染的环境。

（3）建筑智能化有利于建筑服务对象的可持续发展

建筑服务的对象是人，智能化技术的运用可以为人们提供现实的物质工具。城市绿色建筑一方面要创造有益于人类健康的工作环境，另一方面提高建筑物的可居住性、安全性和实用性。

1.2 绿色建筑智能化发展中存在的问题

（1）法律法规体系不健全

智能建筑和绿色建筑的发展刚刚起步，国家出台的一些政策法规由于缺乏积极引导及有效的激励政策，实际贯彻程度较弱。而住房和城乡建设部颁发的《民用建筑节能管理规定》，仅仅是一个部门的规章，政策力度不够。这些已成为我国全面建设资源节约型社会的一个薄弱环节。

（2）缺乏有效的经济激励政策

目前城市智能建筑的地方性配套法规的制定是相对滞后的，且多数法规只有强制性的法规要求，没有激励性的经济政策。

（3）规章及标准缺乏操作性

我国绿色建筑相关标准之所以欠缺，一方面在于我们推行绿色建筑的时间并不长，缺乏相关的经验；另一方面在于我们的标准制定过程，仍然是一个政府主导、科研院所专家为主体的过程，缺乏多层次专家的参与。实际上，缺少建造师的参与就无法提高标准的实用性；没有开发商的意见，市场的要求就很难得到准确把握；缺失消费者、产品供应商等方面的声音同样会使标准缺乏实际可操作性。

（4）缺乏严密的行政监管体系

不少地方对智能建筑和绿色建筑工作相关的行政管理职能尚不明确，尚未将其列入政府承担公共管理职能的组成部分。实践表明，必须把绿色建筑智能化工作列入各级政府的工作目标，利用法律、行政、经济等多种手段进行强有力的引导和干预。

（5）缺乏绿色建筑智能化的意识和知识

我国很多地方尚未将智能建筑与发展绿色建筑工作放到贯彻科学发展观、全面建设小康社会、实现可持续发展、构建和谐社会的战略高度来认识。由于从地方政府部门到开发商、投资商和大多数设计、施工、监理、物业管理人员以及广大使用者均缺乏绿色建筑智能化的基本意识和知识，因而难以保证绿色建筑智能化在建设过程的各个环节得到落实。

（6）缺乏统一的智能技术推广和交流机制

在西方发达国家，绿色智能建筑已经有几十年的成功发展史。相比之下，我国无论是从技术发明还是政策制定上都存在着很大的差距。长期以来，只是在少数高校或科研院所进行着零散的交流和吸收工作，一直缺乏吸收和推广国外新技术、新产品和新设计理念的平台，这样使得我国利用国外先进技术的步伐大大放缓。

（7）城市能源结构不合理，资源浪费现象严重

目前我国能源还是以煤炭为主，城市能源结构不合理，天然气等优质能源和太阳能、地热、风能等洁净可再生能源在建筑中的利用率还相当低。我国单位建筑面积能耗是发达国家的三至四倍，对社会造成了严重的能源负担和环境污染，已成为制约我国可持续发展的突出问题。同时建设中还存在土地资源利用率低下、水污染严重、建筑耗材高等问题。

1.3 我国绿色建筑可持续发展的对策

（1）制定相关政策法规

发展绿色智能建筑需要政策支持和法律保障，从世界各个发达国家的绿色智能建筑发展过程来看，无不例外地是建立强有力的推进机制法律保障体系，从国家与行业的法律最高层面将智能化对绿色建筑的重要性突显出来。因此尽快建立专门的立法委员会来推进绿色建筑立法工作，组织相关建筑、法律和经济专家进行立法咨询，对相关具体的单项法律提供司法解释。

（2）建立和完善管理机制与激励政策

当前的绿色与智能化技术虽能产生巨大的社会经济效益，但民众对此的需求并不强烈，开发商与设计施工单位对绿色与智能化产品的使用缺乏内在动力。因此，政府职能部门应该研究确定发展绿色智能建筑的战略目标、发展规划、技术经济政策；制定国家推进实施的鼓励和扶持策略；制定利用市场机制和国家特殊的财政鼓励政策相结合的推广政策；综合运用财政、税收、投资、信贷、价格、收费、土地等经济手段，逐步构建推进绿色建筑智能化的产业结构。

为了推动绿色建筑智能化的发展，还需要对绿色智能建筑的市场准入、实施过程监管及宏观调控等业务进行整合、重组，建立统一的管理部门，避免“各自为政”、“条块分割”，协调管理难度大的问题。

（3）做好宣传，倡导绿色智能化理念

推广绿色智能建筑首先要倡导绿色智能化理念，向全社会普及绿色智能建筑的概念，提高公众的环保节能意识。

（4）转变智能化技术发展策略思路

我国绿色智能建筑发展技术思维方式需要发生根本性转变，从“以人为本”转向“以自然为本”。其实两者并不矛盾，保证自然的生态利益才能保证人类生存的根本利益，因此，更多的技术应用将会把自然利益置于第一位。技术思维方式的转变也表现在能源利用理念上，传统的节约思想将向可再生思想发展，从节流转向开源，只有开发新的替代性能源和可再生能源才能解决根本问题。

（5）利用现有技术，开发新型智能化技术

网络技术、新能源、再生能源技术和新材料处理技术等现代工业技术为绿色智能建筑的建设提供了必要的硬件技术支持。目前，国内用于建筑节能的技术概括起来主要有三种：一是降低能源消耗为主的建筑节能技术；二是资源再利用为主的建筑节能技术；三是利用新能源为主的建筑节能技术。其中发展新型能源和现代建筑材料处理技术是主流方向。

（6）对既有建筑进行节能改造

我国建筑能耗还有很大的下降空间，降低建筑行业能耗将是整个节能减排计划中的重要环节。政府对于新建建筑节能给予了强有力的支持，采取一系列政策和强制性法规来限制，并且卓有成效。2006年底，各地建设项目在设计阶段执行节能设计标准的比例约为95.7%，但施工阶段执行节能设计标准的比例仅为53.8%，可见，对于施工阶段的强制执行力度仍需加强。随着执行力的深入，新建建筑节能效果和经济效益必将日益凸显。

然而我国大量已有建筑的能耗问题仍亟待解决，对于既有住宅进行智能化节能改造的难度较大。公共建筑的智能化节能改造应得到当地政府的政策支持和财政支持，将节能改造推进成果作为政绩评测考核的内容之一，同时对于积极参与的企业给予税收减免和贷款低息政策。

2 绿色建筑标准的发展

目前国际上绿色建筑的评价基本还是处于定性评价与定量评价相结合阶段。我国《绿色建筑评价标准》也是采用累积的方法，通过计算总分来评价结果。

我国的绿色建筑评估研究，尚处于初始阶段，现行的评估体系很大程度上参考了美国的LEED标准，在评价的全面性、层次性、经济可行性、定量分析以及相关制度等方面，我国绿色建筑评价体系还正在完善中。

绿色建筑的评估需要一个相对合理的量化指标体系，对生态环境效益和经济效益进行综合评估。准确的量化数据是评估系统的基础，而目前我国还缺少生态评估的一些基本数据。

2.1 民用建筑绿色设计规范要点

根据住房和城乡建设部于2008年下达的关于印发《2008年工程建设标准规范制订、修订计划（第一批）》（建标[2008]102号）的通知，由中国建筑科学研究院与深圳建筑科学研究院组成《民用建筑绿色设计规范》主编单位，规范编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，经广泛征求意见，完成了规范的送审稿。

（1）总则部分

建筑设计是建筑全寿命周期的一个重要环节，主导了建筑选材、施工、运营、拆除等环节对资源和环境的影响，从规划设计阶段入手，规范和指导绿色建筑的设计，来有效推进建筑业的可持续发展。在总则中明确了这一目的，并指出不仅适用于绿色建筑的设计、既有建筑的改建和扩建、绿色建筑设计应统筹考虑建筑全寿命周期内，满足建筑功能和节能、节地、节水、节材、保护环境之间的辩证关系，体现经济效益、社会效益和环境效益的统一；应降低建筑行为对自然环境的影响，遵循健康、简约、高效的设计理念，实现建筑与自然和谐共生。

建筑从建造、使用到拆除的全过程，包括原材料的获取，建筑材料与构配件的加工和制造，现场施工与安装，建筑的运行和维护，以及建筑最终的拆除与处置，都会对资源和环境产生一定的影响。关注建筑的全寿命周期，意味着不仅在规划设计阶段充分考虑保护并利用环境因素，而且要确保施工过程中对环境的影响最低，运营阶段能为人们提供健康、舒适、低耗、无害的活动空间，拆除后又对环境危害降到最低。

绿色建筑要求在建筑全寿命周期内，在满足建筑功能的同时，最大限度地节能、节地、节水、节材与保护环境。处理不当时这几者会存在彼此矛盾的现象，如为片面要求小区景观而过多地用水，为达到节能的单项指标而过多地消耗材料，这些都是不符合绿色建筑理念的；而降低建筑的功能要求、降低适用性，虽然消耗资源少，也不是绿色建筑所提倡的，节能、节地、节水、节材、保护环境及建筑功能之间的矛盾，必须放在建筑全寿命周期内统筹考虑与正确处理，同时还应重视信息技术、智能技术和绿色建筑的新技术、新产品、新材料与新工艺的应用。绿色建筑最终应能体现出经济效益、社会效益和环境效益的统一。

（2）暖通部分的自动控制

在暖通部分中单列了自动控制，规定了应对建筑采暖通风空调系统的能耗进行分项、分级计量，在同一建筑中宜根据建筑的功能、物业归属等情况，分区、分层、分户进行能耗计量。在冷热源中心，应能根据负荷变化要求、系统特性或优化程序进行运行调节。对于多功能厅、展览厅、报告厅、大型会议室等人员密度变化相对较大的房间，宜设置二氧化碳检测装置，该装置宜联动控制室内新风量和空调系统的运行。对于设置机械通风的汽车库，宜设一氧化碳检测和控制装置控制通风系统运行。

在工程设计中应合理选择暖通空调系统的手动与自动控制模式，并应与建筑物业管理制度相结合，根据使用功能实现分区、分时控制。暖通空调系统设备应具备手动开关、定时或自动控制装置。

（3）建筑电气部分

建筑电气部分规定在方案设计阶段应制定合理的供配电系统、智能化系统方案，合理采用节能技术和设备。应优先利用市政提供的可再生能源，并尽量设置变配电所和配电间居于用电负荷中心位置，以减少线路损耗。

在《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2006）中“建筑智能化系统定位合理，信息网络系统功能完善”作为一般项要求，因此绿色建筑应根据《智能建筑设计标准》（GB/T 50314-2006）、《智能建筑工程质量验收规范》（GB 50339-2003）中所列举的各功能建筑的智能化基本配置要求，并从项目的实际情况出发，选择合理的建筑智能化系统。

在方案设计阶段，应合理采用节能技术和节能设备，最大化地节约能源。

对于三相不平衡或采用单相配电供配电系统，应采用分相无功自动补偿装置。当供配电系统谐波或设备谐波超出相关国家或地方标准的谐波限值定时，宜对建筑内的主要电气和电子设备或其所在线路采取高次谐波抑制和治理措施，当系统谐波或设备谐波超出谐波值规定时，宜对谐波源的性质、谐波参数等进行分析，有针对性地采取谐波抑制及谐波治理措施；供配电系统中具有较大谐波干扰的地点宜设置滤波装置。

照明设计应根据不同类型建筑的照明要求，合理利用自然采光，在具有自然采光或自然采光设施的区域，应采取合理的人工照明布置及控制措施；合理设置分区照明控制措施，具有自然采光的区域应能独立控制；设置智能照明控制系统，并可设置随室外自然光的变化自动控制调节人工照明度的装置。

除有特殊要求的场所外，应选用高效照明光源、高效灯具及其节能附件。人员长期工作或停留的房间或场所，照明光源的显色指数不应小于80。各类房间或场所的照明功率密度值，宜符合现行国家标准《建筑照明设计标准》（GB 50034-2004）规定的目标值要求。

变压器应选择低损耗、低噪声的节能产品，并应达到现行国家标准《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》（GB 20052-2006）中规定的目标能效限定值及节能评价值要求。

应配备高效电机及先进控制技术的电梯。自动扶梯与自动人行道应具有节能拖动及节能控制装置，并设置感应传感器。当3台及以上的客梯集中布置时，客梯控制系统应具备按程序集中调控和群控的功能。

根据建筑的功能、归属等情况，对照明、电梯、空调、给排水等系统的用电能耗宜进行分项、分户的计量。计量装置宜集中设置，当条件限制时，宜采用远程抄表系统或卡式表具。

大型公共建筑具有照明、空调、给排水、电梯设备运行监控和管理的功能；设置建筑设备能源管理系统，并具有对主要设备进行能耗监测、统计、分析和管理的功能。

2.2 绿色建筑评价标准的发展

（1）用能控制与能源管理须列为控制项

在现行的《绿色建筑评价标准》中，用能控制与能源管理的内容只是一般项，不仅针对性差，而且控制力度低，不能有效实现绿色建筑的目标。

参考LEED 2009版《针对现有建筑的绿色建筑评估体系》中的“运行与维护项目验收表”，能效的管理则列为必备项（相当于我们的控制项），而且在“能源与气候”部分的35分中与智能化系统相关的内容有22分。

用能控制与能源管理在绿色建筑评价中应具有较高的权重，才能引导设计者与建设者对此更加关注，并切实地给予投入，以确保实现绿色建筑的主要建设目标。因此，用能控制与能源管理列为控制项将是一个趋势。

（2）充分利用最新标准与规范的成果，充实《绿色建筑评价标准》

自从《绿色建筑评价标准》颁布以来，国内在绿色建筑相关领域的工作有了很大的进展与深入，随之编制的大量标准与规范，提出了许多切实有效的技术措施，可以作为绿色建筑评价的依据，建议在修订《绿色建筑评价标准》时给予采纳。这类标准有《公共建筑节能改造技术规范》（JGJ 176-2009）、《供热计量技术规程》（JGJ 173-2009）、《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB 50411-2007）、《公共建筑节能工程智能化技术规范》（DG/TJ 08-2040-2008）等。

以上这些标准规范无论是强制性条文，还是推荐性标准，只要是与绿色建筑评价体系明确相关的，其措施与效果就应在《绿色建筑评价标准》中体现。

（3）规范及合理配置星级绿色建筑的智能化功能

从国内绿色建筑评价体系的执行方式来看，应针对不同类型（公共建筑、住宅、既有建筑改造）、不同目标（星级）的绿色建筑设置智能化功能的最低标准。但是在设置智能化功能标准时，应注意把握绿色建筑智能化水平，必须以低碳建筑与低碳生活为服务核心的基本智能化功能作为绿色建筑智能化系统的工程内容。

鉴于绿色建筑的成效需要在长期的运营过程中才能得以体现，而建筑智能化系统是保障物业运营的重要基础设施，因此，绿色建筑对建筑智能化系统有基本的要求，而且成为是否符合绿色建筑的一条底线。

3 绿色建筑智能化技术的发展趋势

在推崇低碳城市生活方式与营造绿色建筑模式的时代，建筑智能化系统发展日益呈现出建筑设备监控以节能为中心；信息通信以三网融合与物联网应用为核心；安全防范以智能处理为重心的三大特征，而建筑智能化技术也正与最新的IT技术形成互动发展。

3.1 绿色建筑智能化系统的三大特征

（1）建筑设备监控以节能为中心

在绿色建筑工程中，虽然高效与节能型用能设备的选用已成为规范的技术措施，但是其实际效果如何，需要有运行数据来分析评价。因此无论是新建建筑还是既有建筑，通过能耗监测的实时与历史数据，我们可以对建筑物的设备运行状态进行诊断，对能耗水平进行评估，从而调整设备系统的运行参数，变更用能方式，杜绝能源浪费的漏洞。由能耗数据可以进而形成对既有建筑及其设备系统改造的方案，不断提升建筑物的能效。

绿色建筑中有区域热电冷三联供系统等控制；有利用峰谷电价差的冰蓄冷系统的控制；有采用最优控制方式来充分利用自然能量来采光、通风，进行照明控制与室内通风空调控制，实现低能耗建筑；有可以随环境温度、湿度、照度而自动调节的智能呼吸墙；有应用变频调速装置对所有泵类设备的最佳能量控制；有自动收集处理雨污水，提供循环使用的水处理设备控制系统。最优控制、智能控制等策略，正在绿色建筑中得到广泛的应用。

将风力发电、太阳能光伏发电、太阳能光热发电、燃料电池等可再生能源与建筑物的供配电系统乃至城市电网融为一体，已是国内外业内人士努力的方向。尽管规模化的发电系统是城市的主要能源，但智能微网试图将分布在建筑物内小规模的可再生能源装置与规模化发电系统融合，以逐步提高城市电网的安全性与可再生能源的使用比例。

总之，在绿色建筑工程中，智能监控的主要目标就是节省用能，降低不可再生能源的消耗。因为每节省1度电，就是减少了约0.8千克二氧化碳的排放。

（2）以三网融合与物联网应用为核心的信息服务

近年来，随着通信网络技术迅速发展，IPV6以及移动通信3G后的LTE都趋于普及应用，与光通信同步发展的EPON与GPON的应用更推动了电话网、广播电视网与互联网的融合。因此，移动通信无所不至，信息服务无所不能，已经成为强劲的发展方向。在一些新建的建筑物中，甚至以全光通信与无线通信的方式，摈弃了传统的综合布线系统。

同时，由计算机、无线通信、RFID等技术支撑的物联网，正在渗入到我们的社会、经济与日常生活，以分布式智能处理的形式，改变着社会交流、经营管理与生活方式。

尽管在过去的十年中，建设行业已经开始面对三网融合与物联网应用为核心的信息服务，形成了门禁、车库管理、资产管理、消费管理等应用，但是今后在绿色建筑中这些技术与应用的发展将更为迅猛。

（3）智能处理安全事务

在创建和谐社会、平安社区的要求下，安全防范工作要求日益提高，公共建筑、工业建筑与住宅建筑中消防工程和安防工程已成为常规建设内容。

传统安防系统主要是视频监控系统与防盗报警系统。为了提升这些系统的性能，就必须采用智能传感技术，如可在超低照度环境下工作的CCD，采集生物特征的探测器及微量元素探测器等。不仅如此，由于海量的探测信息，已不是靠人工的视听觉可以处理的，于是各类智能分析系统应运而生，已投运的有移动人体分析、面容比对分析、街景分析、区域防范分析、车辆牌照识别、人流密度分析、人物分离分析、人数统计等各类应用。

为提升火灾自动报警系统的性能与工作效率，火灾探测器也进行了变革。一是改变火灾探测的机理，如用视频遥感、光纤传感等方式来采集火灾信息；二是在传统的火灾探测器上植入CPU，增加智能识别程序，使之成为具有智能的探测器，从而提升火灾自动报警系统的可靠性与效率。

建筑物和城市区域一般都设有消控中心，设置火灾自动报警系统和安防系统，各自独立工作。随着信息技术的广泛应用和国家对突发事件的应急处置要求的提高，消控中心的职能发生了跃迁，即在常态下协调消防、安防、物业设施等各项业务，进行正常运营；在突发事件时则自动构成应急指挥中心，对现场上传的消息进行分析判断，根据应急预案对各项业务资源进行应急调度、联动控制。于是综合信息交换平台、汇集多种通信工具的综合通信平台、信息集成管理平台、综合显示平台等应运产生，构成一个较为完整的应急指挥系统。

3.2 基于IT新技术的建筑智能化技术的发展

近年来，IT领域出现了许多新概念、新技术及新的商业模式，其中“云计算”、“物联网”、“三网融合”与“智能电网”正日益融入人类社会生活的各个方面，这些多学科、多专业结合的技术正在推进智能化的技术进步。

（1）通过加强节能设备的监控与“智能电网”的互动，实现对耗能设备监控，最大限度节省能源，并对可再生能源有效调控，以充分利用新能源，从而减少建筑物因能耗的二氧化碳排放。

（2）通过广泛使用RFID与“物联网”互动，在生产、生活、社会的各领域行业使用RFID，在后台构建强大平台，以标准开放的模式实现全社会的资源共享。

（3）通过多媒体信息集成与“云计算”互动，为建筑与城市的运行管理，将安全、信息服务、娱乐管理的多媒体信息集中/分散处理、存储与管理，使每台PC或手机终端均可进入系统实现信息共享与工作组织，完成高性能的功能（如图像智能处理）。

（4）通过多媒体信息传输与“三网融合”互动，将建筑物与城市运行所需要的大量多媒体信息，由信息源传送到信息消费点。

3.3 绿色建筑智能化发展前景

绿色建筑不同于传统建筑，其建设理念跨越了建筑物本体而追求人类生存目标的优化，是一个大系统多目标优化的典型案例。同时，绿色建筑必须采用大量的智能系统来保证建设目标的实现，这一过程需要信息、控制、管理与决策，智能化、信息化是不可缺少的技术手段。住房和城乡建设部仇保兴副部长在《中国的能源战略与绿色建筑前景》一文中提出：“以智能化推进绿色建筑，节约能源，降低资源消耗和浪费，减少污染，是建筑智能化发展的方向和目的，也是绿色建筑发展的必由之路。”

由于绿色建筑在我国刚刚起步，其中大量的课题有待人们去探索与解决。中国的建筑智能化行业在智能与绿色建筑的发展过程中，必然获得更大的发展机遇，其技术水平将随之上升到一个新的高度。