绿色建筑智能化的价值

2012-02-27同济大学程大章

智能建筑与智慧城市 2012年7期

关键词：建筑评价智能化绿色

文｜同济大学程大章

绿色建筑的建设目标是通过运营管理来实现的。绿色建筑的运营在建筑全生命周期内，坚持“以人为本”和可持续发展的理念，在传统物业服务的基础上通过应用适宜技术、信息化与智能化技术，来实现节地、节能、节水、节材与保护环境的目标。

笔者在参与绿色建筑星级标识认证工作中发现，由于一些与运营相关的项目在设计认证时不参评或无需提供数据证明，因而不被重视，而到运营认证时往往是困难重重。这就凸显了一个重要的问题，如何落实绿色建筑全面监测技术的措施。

1 智能化技术是支撑绿色建筑的重要基础

1.1 绿色建筑的运行管理

由于绿色建筑的运营管理需落实在物业管理的日常工作中，绿色建筑的运营管理策略与目标需要在规划设计阶段中确定，在运营过程中不断改进。

我国政府颁布的《物业管理条例》、国务院关于修改《物业管理条例》的决定、《物业服务收费管理办法》、《物业管理企业资质管理办法》等法规，正在逐步规范物业管理行业。物业管理经营人受物业所有人的委托，按照国家法律和管理标准及委托合同行使管理权，运用现代维修养护技术，以经济手段对物业及其周围环境的养护、修缮、经营，并为使用人提供多方面的服务，使物业发挥最大的使用价值和经济效益。

物业管理服务常规内容包括给排水、燃气、电力电讯、保安、绿化、保洁、停车、消防与电梯管理以及共用设施设备的日常维护等。而绿色建筑的运营管理与其不同，相比之下有以下特点：

◆ 采用建筑全生命期成本分析方法，制定绿色建筑运营管理策略与目标，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染；

◆ 坚持“以人为本”，为建筑物的使用者提供健康、适用和高效的生活与工作环境；

◆ 应用适宜技术、信息化与智能化技术，实施高效运营管理。

建筑物的运营管理是通过物业管理公司来实施的，需要处理好使用者、建筑和自然三者之间的关系，既要为使用者创造一个安全、舒适的空间环境，又要保护周围的自然环境，做好节能、节水、节材与绿化等工作，实现绿色建筑各项设计指标，体现管理科学规范、服务优质高效。

虽然绿色建筑的运营管理工作已引起人们的重视，但其建设方、设计方、施工方和物业服务方还是在工作上存在着脱节的现象。这需要建设方在建设阶段更多地考虑今后运营管理的总体要求与实施细节；需要物业服务企业在工程前期介入，以保证相关工程竣工后的资料完整。目前大多物业企业的绿色运营服务观念尚未建立，不少物业从业人员没有受过专业培训，对掌握绿色建筑的运营管理，特别是智能技术有困难。因此，在绿色建筑的运营管理领域还有大量的工作需要推进。

1.2 绿色建筑中的智能化系统

近年来，绿色建筑因符合中国政府可持续发展的国策及世界节能环保主流，得到了快速发展，无论是工程界还是房地产业都已经把绿色建筑的建设作为主要的工作内容。但是作为高新技术集成的产物，绿色建筑在中国处于初级阶段，就如20年前的智能建筑，人们在以高涨的热情、前卫的理念去构造心中的理想物时，往往缺失了科学的严谨性。

1.2.1 绿色建筑工程实践中的问题

在工程实践中，由于各种功利的影响，我们的行为往往在有意无意中出现了以下情况。

（1）重形式与理念，轻实效与长效

一些绿色建筑在建设时强化了绿色理念，把各种绿色建材、绿色建筑设计方法、节能技术、节能设备等堆积组合在一幢孤立的建筑物中，以此获取各类绿色建筑示范工程的称号，但只是介绍理想的设计值或仿真结果还不够，缺乏完整的测试数据与运行数据，不能提供建设与运行的真实成本资料。

（2）缺乏全生命周期成本的分析

现代社会中任何人工设施都需进行全生命周期的成本分析。根据其建设的投资与其全生命周期内维持功能的费用得到全生命周期的成本，然后由该设施的收益进行投入产生的效果分析。

绿色建筑中使用节能环保设备及可再生能源设施的建设成本是很高的，所有的设备寿命远低于建筑物的寿命，因而运行维护的费用不菲。然而这些投入之后，是否获得了预期的收益？设施投运后究竟节能多少？设施节能/产能的成本究竟是多少？设施运行有哪些环境代价？实在有许多说不清楚的问题。

1.2.2 绿色建筑运营管理的监测

绿色建筑运营管理的监测是为了保障其建设目标在运行中的实现，通过实时运行的数据来分析建筑物的节能与环境保护的效能及缺陷。需要指出的是，这一监测并非是对绿色建材与节能设施的性能测试，而是从工程的整体来验证绿色建筑的实际效果。

（1）监测内容

绿色建筑运行数据的监测大致分为：环境监测、能源监测和设施监测三类。

环境监测有室内外的温度、湿度、CO2、照度、户外风速与室内自然通风的空气流速等。

能源监测有建筑物的能源参数如电压、电流、电度（分项计量值）及其累计量、燃气耗量及其累计量、燃油耗量及其累计量、供水量及其累计量、区域提供的冷/热量及其累计量、可再生能源提供的电量及其累计量与冷/热量及其累计量等。

设施监测有墙体内外侧的温度，太阳能光伏发电系统的蓄电池电压与逆变器状态参数，地/水源热泵机组的工作井与检测井的水温、水位及水质，地源热泵机组土壤热交换器的压力损失，地/水源热泵机组的进水温度与流量，循环水的热量与释热量等。

（2）监测技术

绿色建筑的监测内容主要是温度、湿度、照度、压力、流量、流速、电压、电流、电度、CO2、水质等。其中的冷量、热量则通常由温度、流量通过计算间接测量而得。虽然这些参数并不复杂，而且测量的范围远比工业、航空、航天要小得多，精度要求也不是很高，但是由于检测场所的多样性，对检测器的要求则有很大的差异。以温度检测器为例，室内温度、送风温度、室外温度、冷冻水温度、墙体温度、水井温度、锅炉燃气温度等的测试，需要选择不同类型、不同防护形式，不同传感器的温度检测器，甚至不同的测量原理。

绿色建筑的监测大多分为不同的专业测试系统，不仅要准确地获取建筑内外的环境与设施运行数据，而且要进行监测数据的初步处理。如建筑热耗测定中常用的热流计，用来测量建筑物围护结构或各种保温材料的传热量及物理性能的参数；现场传热系数检测仪可实现不受季节限制的现场围护结构传热系数的检测。又如红外热像仪可远距离测定建筑物围护结构的热工缺陷（如空洞、热桥、受潮、剥落等），测得的各种热像图可表征建筑构造的热工缺陷的位置和大小。部分监测数据则来源于设施，其监控系统通过通信接口向监测平台传输。地源热泵、水源热泵、太阳能光伏发电设备等自身的专业监控系统，为保证设备的正常运行而不断地采集相关数据。这些设备分布在建筑物内外，将这些数据汇集在一起的最大困难是它们的监控系统往往是封闭的，不能外传数据，有的虽留有通信接口，其协议却不愿公开，需进行很大的投入才能破解这类信息孤岛，否则要重复设置大量的探测器件。为降低绿色建筑与运行成本，需要各类绿色建筑的设备制造商充分考虑与外界信息交互的设计。

1.2.3 绿色建筑运行数据的分析

绿色建筑在传统建筑的基础上设置了生态设施与节能设施，更换了建材与建筑部品，这无疑需增加建设成本。这类的投入增加可以获得生态环保效益，其中降低运行成本，也是人们所期望的，但是对此的分析不应停留在设计目标与理论期望的阶段，应通过绿色建筑的全生命周期的实际运行数据进行分析给出结论。

目前对于绿色建筑有众多的评估指标体系。如中国的《绿色建筑评价标准》、英国的“建筑环境评价方法”、美国的“LEED绿色建筑等级体系”、加拿大的“ 绿色建筑评价工具”和日本的CASBEE等。由于不同地区和国家的绿色建筑实例不一定具有可比性，建立全球统一的绿色建筑性能参数指标和认证系统是困难的，而且基于技术与商业的出发点不同也带来了评估方法的差异。近年来，我国在《绿色建筑评价标准》的基础上衍生出的医院建筑、工业建筑、办公建筑等绿色建筑评价细则，正在以分类的形式细化评价方法，成为更具操作性的工作指导。

绿色与低碳的实现是一个循环周期，通过从测量数据、数据可视化、效果评估、数据分析、设计改善方案到实施改善方案的各个环节，然后再回到测量数据，开始第二个循环。在建筑物的运行期中，这是一个无休止的工作循环，因为建筑物的功能会有调整，负荷是一个随机的过程，设备系统有一个渐进的老化过程，在每一次循环中总会发现各类情况与问题，并对其进行优化改善。绿色与低碳的实现循环示意图如图1 所示。

图1 绿色与低碳的实现循环示意图

2 绿色建筑评价中的智能化技术

2006年颁布的《绿色建筑评价标准》作为中国第一部绿色建筑标准，以其专业技术的高度与符合国情的视角，有力地引领了中国绿色建筑行业的发展。节能减排与环境保护是中国的基本国策，获得了广泛的认同。从在北京连续举办七届国际绿色智能建筑与建筑节能论坛的盛况来看，绿色建筑在中国的发展可谓迅猛。尤其是哥本哈根会议上中国政府坚定的立场，更推进了国内低碳城市与绿色建筑的建设。这意味着更多的绿色建筑将被设计、建造并投入使用，大量的绿色建筑将为中国的节能减排做出巨大的贡献。如何评价绿色建筑的建设成果，正确引导工程建设行为，显得更为重要。

2.1 现行绿色建筑评价标准中与智能化相关的条目

在绿色建筑标识审查工作中，与建筑智能化相关的内容分布在整个《绿色建筑评价标准》内，由于大多条文并未明确具体细节，因此对相关条款难以定性或定量落实，操作上呈现难控制状态。因没有具体的技术措施与管理模式的要求，自然在评审中无法确定是否能有效实现该条款的目标。尤其是在工程设计阶段就处于含糊或缺位状态，那么建成后投入运行时就难以实现了。

鉴于上述情况，现将《绿色建筑评价标准》与建筑智能化直接相关的条文作一些分析，如表1所示。

表1 《绿色建筑评价标准》与智能测控直接相关的条文

2.2 绿色建筑评价过程中对智能化系统的要求

“绿色建筑”是一个有机的整体概念，它贯穿于建筑物的规划、设计、建设、使用以及维护的全过程，涵盖了建筑物的整个生命周期。“绿色建筑”注重与周边环境的和谐，包括对日光利用、空气流通、景观环境等的综合考虑，为使用居住者提供健康舒适的空间，并对周边环境形成积极的影响。“绿色建筑”是关注建筑材料与能源的合理利用与节约，因而在建筑物建造与使用过程的每个环节都能最大程度地节约能源与材料。“绿色建筑”将环保技术、节能技术、信息技术渗透到人们生活的各个方面，用最新的理念，最先进的技术去解决生态节能与居住舒适度的问题。总之“绿色建筑”是自然环境的一部分，与之共同构成和谐的有机系统。

目前在《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，控制力度低，不能有效实现绿色建筑的目标。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建设目标。

对环境监测与环保设施监控的智能化功能需要强化，如水处理系统的运行管理，虽然并未明显地出现在条文中，但工程实践反映不论是雨污水处理，还是景观水的控制，如果缺失了智能监控，都会带来灾难性的后果。

笔者最近走访了日本品川东口南地区的区域能源中心，它装备有两台2000kW燃气透平机组、两台2500kVA发电机组、三台2000RT吸收式冷冻机组、一台1000RT吸收式冷冻机组、一台800RT吸收式冷冻机组等，为12ha区域的建筑群提供冷水、热水与蒸汽。从运行的数据可见，2005!2006年间，能效发生了大幅提高。究其原因，是2005年投入了完善的BA系统实行能源数据监测与分析，改进了运行组织和方案，通过机电设备运行指导与信息共享，加强了大规模建筑设施的维护管理；在室内环境和服务性能方面，权衡室内环境、服务性能与节能效果，听取客户意见和积累各方面信息。

在节能节省资源方面，进行了能源需求方的节能节省资源与能源供给方的节能节省资源；将节能成果“可视化”，对能源消耗单位进行统计分析与CASBEE评价。这些工作的结果使整个区域能源中心的能效比从0.80提升到0.86。如图2所示。