绿色智慧建筑的核心技术

改革开放以来,我国的经济建设取得了巨大发展.在各个阶段,根据当时的时代背景与特点,我国智能建筑的发展也有不同的重点与要求,这是正确且是正常的.综合近二十年来,我国对科技发展曾有过“新四化”提法,即智能化、数字化、网络化与信息化,均反映到建筑领域,衍生出了相应的提法.

1绿色智能建筑的发展

就建筑方面而言,智能化的提法较早.1986年,中国科学院计算机研究所徐兴声研究员在我国“七五”发展纲要《我国智能化办公大楼建设》中第一次提出了智能化办公大楼的概念.笔者在1996年主编出版了《智能化建筑导论》（中国建筑工业出版社）,这是国内第一本智能建筑专著.2000年,上海现代设计集团主编发行的国家标准《智能建筑设计标准》,奠定了智能建筑作为国家发展方向的提法.

2004年,北京召开首届国际智能与绿色建筑技术研讨会,会上提出了绿色建筑的概念；2005年,北京召开了第二届国际智能与绿色建筑技术研讨会,绿色建筑的概念又有了新的发展.

目前,绿色建筑领主要有节能建筑、环保建筑和生态建筑三大类提法,如图1所示.

节能建筑是指在保证建筑使用功能和满足室内热环境质量条件下,通过提高建筑围护结构隔热保温性能、自然能源利用等技术措施,使建筑物的采暖与空调能耗降低到规定水平；同时,当不采用采暖与空调措施时,室内热环境达到一定标准的建筑物.由此定义可见,建筑节能主要包括两个方面内容：一是节约,即提高供暖（空调）系统效率和减少建筑本身所散失的能源；二是开发,即开发利用新能源.总之,节能建筑是按节能设计标准进行设计和建造,使其在使用过程中降低能耗的建筑.

环保建筑不仅要有充分的自然采光墙体也需具有保温功能.同时,建设时还要选用环保材料和环保涂料.

生态建筑尽可能利用建筑物当地的环境特色与相关自然因子（如阳光、空气、水流等）,使之符合人类居住,并且降低各种不利于人类身心的任何环境因素作用.同时,尽可能不破坏当地环境因子,并尽可能确保当地生态体系健全运作.总而言之,符合这种生态考虑的建筑就称之为生态建筑.

随着信息技术的发展,以及国家对节能减排的重视和关注,近年来在建筑领域提出了绿色智能建筑这一概念.所谓绿色智能建筑,就是用绿色的观念和方式进行建筑的规划、设计、开发、使用和管理,执行统一的绿色建筑标准体系,并由独立的第三方进行认证和管理.绿色建筑,也称可持续建筑,是一种以生态学的方式和资源有效利用的方式进行设计、建造、维修、操作或再使用的构筑物.

绿色建筑的设计要满足某些特定的目标,如保护居住者的健康,提高员工的生产力,更有效地使用能源、水和其它资源,同时减少对环境的综合影响.绿色是目的、方向、总纲,智能化是手段、措施与技术.可以说,绿色智能建筑是人类对建筑和居住环境理性思考的结晶,无疑将是我国智能建筑领域发展的重要标志.

2绿色智慧建筑核心技术

绿色智能建筑主要有四大核心技术智能建筑集成技术、智能建筑控制技术、绿色节能技术及绿色机房技术,如图2所示.

2,1智能建筑集成技术

新版《智能建筑设计标准》提出了“智能化集成系统”这个新概念,即把各种不同的建筑智能化系统,通过同一的信息平台实现集成,以形成具有信息汇集,资源共享及优化管理等综合功能的系统.

智能建筑集成分两层次网络与集成接口：首先是IBMS第一层次网络与集成接口――实现智能楼宇管理的功能为主；其次是BMS第二层次网络与集成接口――实现智能楼宇各实时监控子系统的集成,以怎么写作功能为主.分两层次集成接口组成结构的一个最大优点是用户可采取先上BMS系统,在有调节时再扩展和提升BMS系统的组成结构为IBMS集成系统组成结构,以利于用户分阶段实施.

2,2智能建筑控制技术

（1）能源管理和测量

（2）节能优化（SSTO）控制

通过可变时间设备（系统开始和终止时间依赖内部或外部温度）、最佳开始时间和时间基于系统计算等三种形式,确定系统开始和终止时间,以获得节能效果.

（3）峰值需求限制（PDL）

降低系统的峰值需求也是节能的一种方式,智能大楼对峰值需求限制的功能可以实现电力负荷降低的效果.

（4）VWP系统

V是VariableAirVolume（变风量系统）的简称,指在空气调节系统,为了应对末端负荷的变化,在输冷/热介质流量不变的情况下,通过改变风量来调整需要冷/热量的输送以满足变化的需求.而VVVP系统（变风量+变压力）用于大型V系统,系统稳定好,对于扰动调节时间短（见图3）.

以西雅图的一个医疗研究中心为例：先前用V系统,双风机,每个50马力带调节锥,改装为VWP后,风机使用VSD,年度总节能20万千瓦时.

2,3绿色节能技术

绿色节能技术包括光伏发电、风力发电及地源热泵等.

（1）太阳能光伏发电

太阳能光伏发电系统主要是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统.

太阳能光伏发电系统的组成有：

光伏组件：一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的薄身固体光伏电池组成.

控制器：连接太阳电池组件、各种用电设施和蓄电池组的中心.通过对系统输入、输出功率的调节与分配,实现光伏系统的各种控制能.

蓄电池或蓄电池组：光伏系统的储能装置.

逆变器：将直流电转变为交流电,提供交流负载使用的电气设备.

（2）风力发电

把风的动能转变成机械动能,再把机械能转化为电力动能,这就是风力发电.风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电.风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视.其蕴量巨大,全球的风能约为2,74×109兆瓦,其中可利用的风能为2×107兆瓦,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍.中国风能储量很大、分布面广,仅陆地上的风能储量就有约2,53亿千瓦.

自2004年以来,全球风力发电能力翻了一番,2006年至2007年间,全球风能发电装机容量扩大27%；2006年,中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦,成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一；截至2010年12月,全世界设置的风力发电设备的总容量达到了19704万千瓦；2008年8月,中国风电装机总量已经达到700万千瓦,占中国发电总装机容量的1%,位居世界第五,这也意味着中国已进入可再生能源大国行列.预计未来20年至25年内,世界风能市场每年将递增25%.

（3）地源热泵

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能,包括地下水、土壤或地表水等）,既可供热又可制冷的高效节能空调系统.通常地源热泵消耗1千瓦的能量,用户可以得到5千瓦以上的热量或4千瓦以上的冷量,所以我们将其称为节能型空调系统.地源热泵供暖空调系统主要分为三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统.

制冷系数在6以上,制热系数在5以上,利用率比传统的空调高40%左右；一机多用,一套设备可以满足制冷采暖需求,又可以提供卫生热水.地源热泵可利用的低位热源水有地下水、海水、城市污水、洗浴废热水、江河湖水等.

2,4绿色机房技术

绿色机房指机房各系统均遵循最大能源节约及最低环境影响的设计原则,同时采用先进的技术与策略.能源使用效率PowerUtilizationEfficiency（PUE）是一个比率,PUE一机房总设备能耗/lT设备能耗.越接近1（1―2）表明机房能效水平越好,因此提倡建设绿色机房是很有必要的.

目前我国的绿色智能建筑还处于初级阶段,在学习、借鉴国外成功做法的基础上,应结合我国各区域的特征和经济现状,制定颁布绿色智能建筑标准和评估规范,研究开发、应用推广绿色新技术、新材料和成熟适宜的绿色智能建筑技术体系,建立健全绿色智能建筑立项、设计、施工、运营各环节管理机制和技术政策法规；同时,通过高校、设计单位、企业与政府、行业协会的密切合作,推动绿色智能建筑成为我国未来建筑的主流,实现建筑业持续、健康的发展.