智能楼宇节能技术探讨

王斌鑫

摘 要：基于智能建筑用能理论，对智能楼宇用能进行了分析，在此基础上，从控制节能和管理节能两个方面，对智能楼宇的暖通、空调、照明、电梯、能源管理等系统的节能技术进行了探讨，并对未来智能楼宇节能的发展方向进行了展望。

关键词：智能建筑 智能楼宇 节能 能源管理

中图分类号：TU241 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0051-02

Discussion of Energy Saving Technology for Intelligent Building

WANG Binxin

（Intelligent Engineering Department of CISDI Chongqing Information Technology Co.， Ltd.， Chongqing，401122，China）

Abstract： According to the theory of the intelligent architecture energy consumption， the energy consumption of the intelligent building was analyzed. On this basis， from the aspects of energy saving control and energy saving management， the energy saving technologies of the systems including heating， air conditioning， lighting， elevator， energy management and etc were discussed. And then， the development direction of the intelligent building energy saving was analyzed.

Key words：Intelligent architecture Intelligent building Energy saving Energy management

随着我国2000年以来的城镇化建设，建筑行业得到了迅速的发展。但同时由于过去十年的粗犷式发展使得目前的建筑行业面临行业饱和、过度开发等一系列问题，建筑行业未来的发展方向一直是业内人士关心的重点。

近年来，随着居住条件的不断提高，我国居民对建筑的功能要求日渐增加，智能建筑的需求大大提高，据统计[1]：我国智能建筑行业市场自2005年以来以每年20%的速度发展，2012年市场规模达861亿元，2013年已超过千亿元。同时，目前我国智能建筑占建筑比例仅26%，远低于美国（70%）和日本（60%），未来空间巨大。另一方面，楼宇建筑是我国建筑的主要组成部分，且随着未来城镇化的进一步推进和对已有楼宇的功能性改进，智能楼宇将成为我国智能建筑的主要发展方向，目前国内学者已开始进行相关的研究[2～6]。

针对上述情况，本文基于智能建筑用能理论，对智能楼宇用能进行了分析，在此基础上，从控制节能和管理节能两个方面，对智能楼宇的暖通、空调、照明、电梯、能源管理等系统的节能技术进行了探讨，并对未来智能楼宇节能的发展方向进行了展望，对于推进我国智能楼宇的发展有较好的意义。

1 智能楼宇用能分析

根据大型智能建筑用能公式，智能楼宇用能可表示如下：

式中，为总能耗，为围护结构能耗，为照明及用电插座能耗，为外界大气温度对楼宇能耗的影响，为临时人流量造成的能耗，为暖通（供热及通风）、空调系统等的能耗，为电梯系统能耗，为人的行为造成的能耗。

从上式可知，对于围护结构、大气温度、临时人流量、人行为等属于建筑学范畴，占能耗比例小、调节空间小，对于智能楼宇的用能来说，节能的重点应放在、和上。统计数据表明：暖通、空调系统能耗占总能耗50%～60%，照明、插座等占总能耗20%～30%，电梯系统占总能耗8%～10%。现将、和的具体节能技术探讨如下。

2 智能楼宇节能技术探讨

2.1 暖通、空调节能技术探讨

暖通、空调系统的能耗是智能楼宇系统能耗的重要部分（占50%～60%），其节能主要是利用HVAC（Heating， Ventilation and Air Conditioning）系统进行，包括以下部分：空调机组（含新风设备）、风机盘管、冷水机组、冷冻水泵、冷却水塔和冷却水泵，各部分能耗比例如表1所示。

从表1可知，冷源系统的能耗占HVAC系统比例为82%，空调及风机设备等空气处理机组占系统能耗18%，冷源系统是智能楼宇节能的关键。

对于冷源系统中的冷水机组，其运行包括机组本身、冷冻水泵、冷却水泵、冷却水塔四个部分的协调管理和运行，其控制方法包括大群控和小群控。

大群控是通过检测整个空调系统（含供暖）的供水、回水流量及温度，反算空调系统负荷，将结果与实际投运机组的总供冷量进行比较，并做出相应的控制。主要的方法包括：流量控制法、回水温度控制法、热量控制法、压差控制法、热量＼流量控制法、压差＼流量控制法，等。小群控是相对于大群控而言，在局部范围内，对部分冷却泵、冷冻泵、冷却塔风机等设备进行变频调速处理，以弥补大群控控制方式下的反映不足以及控制盲点等。

在实际的运行中，应合理协调大群控和小群控，针对各智能楼宇的特点，制定出合理的大群控-小群控一体化控制方式及制度，以达到更好的节能效果。

对于空气处理机组，主要是采用变风量控制技术，通过合理的算法制定出合适的空调系统送风量以适应不同的负荷，达到节能的目的。目前的变风量控制对象主要包括以下三种：总风量、定静压和变静压，针对风量、压力进行检测，通过合适的算法形成反馈控制。从节能效果、控制难度和操作模式上来说，均为变静压>总风量>定静压，在实际选择时，应根据智能楼宇具体的形式和要求，选择节能和操控的最优方式进行控制。endprint

2.2 照明节能技术探讨

简单的照明系统，一般直接通过BAS系统控制，投入成本低。随着我国建筑行业对节能的逐渐重视，照明系统的智能控制是目前的主流方向。照明系统的智能控制包括单＼双＼多点、区域＼群组、场景设置、定时＼亮度调节、集中监控＼遥控等多种控制方式，投入成本较高，但节能效果明显且后期维护方便，只需要对控制程序进行调节，即可实现多种节能优化方式的变动。对于新建或已有智能楼宇改造，选择智能控制的照明系统，优势十分明显。

2.3 电梯节能技术探讨

如前所述，电梯系统在大型智能楼宇能耗中的比例为8%～10%，仅次于暖通、空调与照明能耗，其节能主要体现在运行电耗与时间、空间的配合上，与电梯的配置、性能和控制方式密切相关。

电梯系统的控制，通常分为并联和群组管理两类。并联控制是多个电梯共用一个信号，群组管理控制除共用一个信号外，还可根据信号数目、电梯负载情况进行合理调配。合理的电梯调配方式是电梯节能的关键，但就目前来说，电梯的控制一般由电梯厂家进行编程，整体系统集成商很少参与，导致存在控制方式与实际使用存在偏差。对于智能楼宇的电梯节能来说，楼宇系统集成商应与电梯供货商充分沟通，以使电梯的控制方式达到最优。

3 智能楼宇节能发展展望

对于智能楼宇节能发展来说，随着大型智能建筑控制节能技术的发展和成熟，达到极限值后，控制节能进一步提升的空间十分有限，因此，管理节能是智能楼宇未来发展的新方向。

管理节能是利用大型实时＼历史数据库，建立合适的能源管理系统，对楼宇能耗构成、消耗、边界条件、利用效率进行大数据分析、处理和评价，找出能耗漏洞和节能点，提供节能策略和优化方式。其主要包括数据采集、数据存储和能耗数据分析三个部分，通过采用实时能耗监控、分项能耗分析统计、能耗设备效率分析等手段，实现对能耗成本和发展趋势的控制。据预计，通过管理节能，智能楼宇的能耗可降低10%～30%。相较于逐渐成熟的控制节能而言，管理节能在未来的发展空间十分可观。

4 结论

通过对智能楼宇节能技术及发展趋势的分析，得到如下结论：

（1）暖通、空调、照明、电梯是智能楼宇能源消耗的主要部分，暖通、空调节能技术的关键在于大群控-小群控的一体化控制方式，照明节能技术的关键在于采用智能控制方式，电梯节能的关键在于系统集成商与电梯供货商就电梯控制的充分沟通。

（2）随着控制节能的逐渐成熟，管理节能是智能楼宇未来发展的新方向。

参考文献

[1] 中研普华咨询公司.2013-2017年中国智能建筑行业发展前景与投资战略规划分析报告[R].中国市场数据研究院， 2013.

[2] 郭成芳.新型分布式智能楼宇电源无线控制系统的设计[J].计算机测量与控制，2014，22（1）：100-102.

[3] 赵贞丽，王硕.关于智能楼宇电气自动化发展模块的分析[J].科技创新与应用， 2014（9）：245.

[4] 王永皎，刘荣辉.基于ZigBee技术的智能楼字节能控制系统[J].青岛科技大学学报：自然科学版，2014，35（1）：73-77.

[5] 米娜娜.浅谈智能楼宇安全防范[J].城市建筑，2013（22）：344.

[6] 赵金保，张健，马.基于电力载波与短信报警的智能楼宇监控系统[J].工业仪表与自动化装置，2013（5）：107-110.endprint

2.2 照明节能技术探讨

简单的照明系统，一般直接通过BAS系统控制，投入成本低。随着我国建筑行业对节能的逐渐重视，照明系统的智能控制是目前的主流方向。照明系统的智能控制包括单＼双＼多点、区域＼群组、场景设置、定时＼亮度调节、集中监控＼遥控等多种控制方式，投入成本较高，但节能效果明显且后期维护方便，只需要对控制程序进行调节，即可实现多种节能优化方式的变动。对于新建或已有智能楼宇改造，选择智能控制的照明系统，优势十分明显。

2.3 电梯节能技术探讨

如前所述，电梯系统在大型智能楼宇能耗中的比例为8%～10%，仅次于暖通、空调与照明能耗，其节能主要体现在运行电耗与时间、空间的配合上，与电梯的配置、性能和控制方式密切相关。

电梯系统的控制，通常分为并联和群组管理两类。并联控制是多个电梯共用一个信号，群组管理控制除共用一个信号外，还可根据信号数目、电梯负载情况进行合理调配。合理的电梯调配方式是电梯节能的关键，但就目前来说，电梯的控制一般由电梯厂家进行编程，整体系统集成商很少参与，导致存在控制方式与实际使用存在偏差。对于智能楼宇的电梯节能来说，楼宇系统集成商应与电梯供货商充分沟通，以使电梯的控制方式达到最优。

3 智能楼宇节能发展展望

对于智能楼宇节能发展来说，随着大型智能建筑控制节能技术的发展和成熟，达到极限值后，控制节能进一步提升的空间十分有限，因此，管理节能是智能楼宇未来发展的新方向。

管理节能是利用大型实时＼历史数据库，建立合适的能源管理系统，对楼宇能耗构成、消耗、边界条件、利用效率进行大数据分析、处理和评价，找出能耗漏洞和节能点，提供节能策略和优化方式。其主要包括数据采集、数据存储和能耗数据分析三个部分，通过采用实时能耗监控、分项能耗分析统计、能耗设备效率分析等手段，实现对能耗成本和发展趋势的控制。据预计，通过管理节能，智能楼宇的能耗可降低10%～30%。相较于逐渐成熟的控制节能而言，管理节能在未来的发展空间十分可观。

4 结论

通过对智能楼宇节能技术及发展趋势的分析，得到如下结论：

（1）暖通、空调、照明、电梯是智能楼宇能源消耗的主要部分，暖通、空调节能技术的关键在于大群控-小群控的一体化控制方式，照明节能技术的关键在于采用智能控制方式，电梯节能的关键在于系统集成商与电梯供货商就电梯控制的充分沟通。

（2）随着控制节能的逐渐成熟，管理节能是智能楼宇未来发展的新方向。

参考文献

[1] 中研普华咨询公司.2013-2017年中国智能建筑行业发展前景与投资战略规划分析报告[R].中国市场数据研究院， 2013.

[2] 郭成芳.新型分布式智能楼宇电源无线控制系统的设计[J].计算机测量与控制，2014，22（1）：100-102.

[3] 赵贞丽，王硕.关于智能楼宇电气自动化发展模块的分析[J].科技创新与应用， 2014（9）：245.

[4] 王永皎，刘荣辉.基于ZigBee技术的智能楼字节能控制系统[J].青岛科技大学学报：自然科学版，2014，35（1）：73-77.

[5] 米娜娜.浅谈智能楼宇安全防范[J].城市建筑，2013（22）：344.

[6] 赵金保，张健，马.基于电力载波与短信报警的智能楼宇监控系统[J].工业仪表与自动化装置，2013（5）：107-110.endprint

2.2 照明节能技术探讨

简单的照明系统，一般直接通过BAS系统控制，投入成本低。随着我国建筑行业对节能的逐渐重视，照明系统的智能控制是目前的主流方向。照明系统的智能控制包括单＼双＼多点、区域＼群组、场景设置、定时＼亮度调节、集中监控＼遥控等多种控制方式，投入成本较高，但节能效果明显且后期维护方便，只需要对控制程序进行调节，即可实现多种节能优化方式的变动。对于新建或已有智能楼宇改造，选择智能控制的照明系统，优势十分明显。

2.3 电梯节能技术探讨

如前所述，电梯系统在大型智能楼宇能耗中的比例为8%～10%，仅次于暖通、空调与照明能耗，其节能主要体现在运行电耗与时间、空间的配合上，与电梯的配置、性能和控制方式密切相关。

电梯系统的控制，通常分为并联和群组管理两类。并联控制是多个电梯共用一个信号，群组管理控制除共用一个信号外，还可根据信号数目、电梯负载情况进行合理调配。合理的电梯调配方式是电梯节能的关键，但就目前来说，电梯的控制一般由电梯厂家进行编程，整体系统集成商很少参与，导致存在控制方式与实际使用存在偏差。对于智能楼宇的电梯节能来说，楼宇系统集成商应与电梯供货商充分沟通，以使电梯的控制方式达到最优。

3 智能楼宇节能发展展望

对于智能楼宇节能发展来说，随着大型智能建筑控制节能技术的发展和成熟，达到极限值后，控制节能进一步提升的空间十分有限，因此，管理节能是智能楼宇未来发展的新方向。

管理节能是利用大型实时＼历史数据库，建立合适的能源管理系统，对楼宇能耗构成、消耗、边界条件、利用效率进行大数据分析、处理和评价，找出能耗漏洞和节能点，提供节能策略和优化方式。其主要包括数据采集、数据存储和能耗数据分析三个部分，通过采用实时能耗监控、分项能耗分析统计、能耗设备效率分析等手段，实现对能耗成本和发展趋势的控制。据预计，通过管理节能，智能楼宇的能耗可降低10%～30%。相较于逐渐成熟的控制节能而言，管理节能在未来的发展空间十分可观。

4 结论

通过对智能楼宇节能技术及发展趋势的分析，得到如下结论：

（1）暖通、空调、照明、电梯是智能楼宇能源消耗的主要部分，暖通、空调节能技术的关键在于大群控-小群控的一体化控制方式，照明节能技术的关键在于采用智能控制方式，电梯节能的关键在于系统集成商与电梯供货商就电梯控制的充分沟通。

（2）随着控制节能的逐渐成熟，管理节能是智能楼宇未来发展的新方向。

参考文献

[1] 中研普华咨询公司.2013-2017年中国智能建筑行业发展前景与投资战略规划分析报告[R].中国市场数据研究院， 2013.

[2] 郭成芳.新型分布式智能楼宇电源无线控制系统的设计[J].计算机测量与控制，2014，22（1）：100-102.

[3] 赵贞丽，王硕.关于智能楼宇电气自动化发展模块的分析[J].科技创新与应用， 2014（9）：245.

[4] 王永皎，刘荣辉.基于ZigBee技术的智能楼字节能控制系统[J].青岛科技大学学报：自然科学版，2014，35（1）：73-77.

[5] 米娜娜.浅谈智能楼宇安全防范[J].城市建筑，2013（22）：344.

[6] 赵金保，张健，马.基于电力载波与短信报警的智能楼宇监控系统[J].工业仪表与自动化装置，2013（5）：107-110.endprint