浅谈智能绿色生态建筑

浅谈智能绿色生态建筑王博杨欢欢李小利(北京工业职业技术学院，北京 1 0 0 0 4 2 )

摘要：智能绿色生态建筑是在合理利用现代信息化节能技术的基础上，提高建筑本身利用率的新型建筑。 结合绿色生态建筑理论和智能建筑理论归纳总结了智能绿色生态建筑的理念雏形，并提出今后智能绿色生态建筑所面临的问题以及今后所需要研究的内容。 关键词：绿色建筑；智能建筑；能源

中图分类号： T u 2 0 l

文献标识码： A

文章编号： 1 6 7 1— 6 5 5 8 ( 2 0 0 8 ) 0 3—8 6— 0 4

I n t e l l i g e n t i z e d a n d Gr e e n Bu i l d i n g A Br a n d—— n e w Bu il d i n gWa n g Bo Ya n g Hu nh a u a n Li Xi a o l i

( B e i j i n g P o l y t e c h n i c C o l l e g e, B e i j i n g 1 0 0 0 4 2, C h i n a )Ab s t r a c t: I n t e l l i g e n t i z e d a n d g r e e n b u i l d i n g i s a b r a n d— - n e w b u i l d i n g w h o s e u t i l i z a t i o n c a n b e i mp r o v e d wi t h mo d -e r n a n d e n e r g y—s a v i n g t e c h n i q u e s .I n t h i s p a pe r,we g e n e r a l i z e t h e c o n c e p t o f i n t e l l i g e n t i z e d a n d re g e n b u i l d i n g,

c o mb i n i n g t h e o r y o f re g e n z o o l o g i c l a b u i l d i n g a n d t h e o y r o f i n t e l l i g e n t i z e d b u i l d i n g .We ls a o p u t f o r w a r d he t p r o b—l e ms t h a t i n t e l l i g e n t i z e d a n d re g e n bu i l di ng wi l l b e c o n f r o n t e d wi h. t Ke y wo

r ds:g r e e n b u i l d i n g;i n t e l l i g e n t i z e d b ui l d i n g;t h e s o u r c e s o f e n e r y g

0引言

态建筑理念的雏形，探讨今后智能绿色生态建筑面临的问题和需要研究的内容。l理论基础 1 . 1绿色生态建筑

中共十七大报告中指出要“加强能源资源节约和生态环境保护、增强可持续发展能力”。建筑是

能源消耗的主要领域，作为人们生活、生产、学习、工作的基本单位表现出了对能源、资源的严重消耗和依赖。目前我国能源、土地、水、原材料等资源严重短缺，但我国单位建筑面积能耗却是发达国家的一倍以上。严峻的事实表明，中国要走可持续发展道路必须以高新技术为依托，发展智能型、节能型与绿

绿色生态建筑亦称生态建筑、可持续建筑。它是消耗最少的地球资源，制造最少废弃物的建筑、环境设计。节能是绿色生态建筑的最大特征之一。 绿色生态建筑的特点：( 1 )绿色生态建筑是对环境影响最小的建筑，

色生态型建筑，将节能减排落到实处。本文将结合绿色生态建筑理论和智能建筑理论构建智能绿色生

具有健康性、舒适性和安全性。它强调节能，注重能源利用效率的提高以及利用方式的转变。

( 2 )绿色生态建筑适用于所有建筑。

( 3 )绿色生态建筑是在建筑全寿命周期中耗费最低，实现高效率利用资源的建筑物。其中建筑物“全寿命周期“指的是从建材生产、建筑规划、设计、施工、运营维护及拆除回用过程。

( 5 )G C S综合布线系统 ( G e n e i r c C a b l i n g S y s— t e n) r。系统是在智能建筑中构筑信息通道的设施。

它采用光纤通信电缆、铜芯通信电缆及同轴电缆布置在建筑物的垂直管井和水平线槽内，一直通到每一

层面的每个用户终端。 ( 6 )B MS建筑物管理系统 ( B u i l d i n g Ma n a g e—

( 4 )绿色生态建筑并不是独善其身的建筑，它

不仅需要为使用者维持“健康、舒适、安全”的室内 空间，还需要创造友好、和谐的室外空间，协调的融人到周围的生态环境、社会环境中。1 . 2智能建筑

m e n t S y s t

e m)。系统是为了对建筑设备实现管理自 动化而设置的计算机系统，它把相对独立的系统、系 统和系统采用网络通信的方式实现信息共享与互相联动，以保证高效的管理和快速的应急响应。这一系统亦称为系统集成。 2智能绿色生态建筑理念目前中国建筑业物质消耗占全部物质消耗总量的1 5%左右，建筑能耗约占全部能耗的 2 8%,建材生产、建筑活动造成的污染约占全部污染的 4 3%。因此大力推进建筑节能，对解决中国的能源问题，改善环境有着重要意义。以智能化手段推进绿色生态

智能建筑指拥有“思维能力”的建筑，主要是利

用高科技手段使建筑为人们生活工作提供高效性、便利性、舒适性，它强调的是一种智能化方式，是对现代化高新技术的集成。 智能建筑应该包括或者部分包括以下功能模块：

( 1 )空间利用率和机动性； ( 2 )人类的舒适性； ( 3 )工作的高效性； ( 4 )文化与信息服务； ( 5 )高科技形象性； ( 6 )安全性一对火灾、地震、灾难和结构破坏等的预案； ( 7 )建造程序化和结构化； ( 8 )生命周期成本的优化。

建筑，节约能源，降低资源消耗和浪费，减少污染，发展智能绿色生态建筑，将是我们建筑智能化和生态化发展的方向和目标，也是今后建筑发展的必由之

就目前技术的发展水平来说，智能建筑核心可用4 A+G C S+ B Ms来表示，即： ( 1 )C N S通信网络系统 ( C o m mu n i c a t i o n N e t .w o r k s S y s t e m) o它是对 C A S( C o m mu n i c a t i o n A u t o—

路。下文中笔者将重点阐述智能绿色生态建筑的理念。2 . 1智能绿色生态建筑的涵义结合前文所述绿色生态建筑和智能建筑的理

ma t i o n S y s t e m)概念进一步的提炼。它是通过数字

程控 P A B X交换机来转接声音、数据和图像，借助公共通信网与建筑物内部 P D S接口来进行多媒体通信的系统。 ( 2 )O A S办公自动化系统 ( O f i f c e A u t o ma t i o n

论，我们提出智能绿色生态建筑这一新理念。智能绿色生态建筑，是以智能建筑、绿色生态建筑为依托，以可持续发展的思想

为宗旨，在合理利用信息化、网络、控制、绿色生态等技术的基础上，实现居住环境的安全性、健康性和舒适性，最大限度地降低能源消耗、减少环境污染、提高建筑本身利用率的新型建筑。 智能绿色生态建筑是高于智能建筑和绿色生态建筑的现代建筑，它具有自己的特征： ( 1 )多目标优化性：智能绿色生态建筑是一个大系统，需要多视角地考虑技术、管理、经济、人文环

S y s t e m)。它是一个计算机网络与数据库技术结合的系统，利用计算机多媒体技术，提供集文字、声音、 图像为一体的图文式办公手段，为各种行政、经营的

管理与决策提供统计、规划、预测支持，实现信息库资源共享与高效的业务处理。( 3 )B A S建筑设备监控系统 ( B u i l d i n g A u t o ma .

境等因素的大系统运行目标，并且调动各种手段使系统达到最优的综合目标。

t i o n S y s t e m)。系统是通过中央计算机系统的网络， 将分布在各监控现场的区域智能分站连接起来，以制的综合监控系。 ( 4 )S A S安全防范系统 ( S e c u i r t y A u t o ma t i o n S y s t e m)。系统分为消防系统和安保系统。主要功

( 2 )多学科综合性：智能绿色生态建筑的规划、律问题，需要应用各学科的知识成果。

分层分布式控制结构来完成集中操作管理和分散控设计、运行和管理所涉及的技术、经济、管理以及法( 3 )多因素相关性：智能绿色生态建筑与社会信息化、深化经济发展、管理模式、装备技术发展、政府导向等有着十分密切的关系。 ( 4 )可持续发展性：从可持续发展的战略角度

能是确保建筑自身的安全性和建筑使用者的生命、财产安全。

出发，注重生态平衡，保护环境，合理利用资源和节约能源，这是智能绿色生态建筑发展的永恒主题。 智能绿色生态建筑的实施要注重与环境的协调，采

季节和时间的变化以及空气的污染情况，室外空气中C O 浓度是变化的，同时室内人员的变化也对 C O,有影响，所以最为合理的方式是根据室内或回 风中 C O 的浓度，自动调节新风量以保证室内空气品质。

取各种积极手段和高科技措施，防止对自然环境、生态系统的破坏

。同时想方设法提高能源效率，尽可能采用日光照明和太阳能等干净能源，采用 H V A C 新系统，延长建筑物的可使用寿命、降低建筑物的运行维修费用。 ( 5 )智能化先进性：智能绿色生态建筑以智能化技术为手段，合理的集成及运用信息化、网络、控制技术，实现建筑的健康、舒适、环保性。( 6 )以人为本性：智能绿色生态建筑的最终受益者应该是其中生活、工作的人。我们所要发展的智能绿色生态建筑不应是单纯的高新技术产品的简单合成，而应是采用了高科技能满足人的需求，改善和提高人工环境的品质，更好地为人服务。2 . 2智能绿色生态建筑的研究内容

( 3 )空调水系统平衡与变流量管理空调系统的节能控制算法是智能绿色生态建筑节能的核心之一，通过科学的节能控制算法，不但可

以保证室内温湿度满足舒适性环境的要求，同时也可以获得良好的节能效果。 空调系统的热交换本质是一定流量的水通过表冷器与风机驱动的送风气流进行能量交换，因此能量交换的效率不但与风速和表冷器温度对热效率的 影响有关，同时更与热冷供水流量与热效率相关。

通常在未采用对空调系统进行有效的空调供水系统平衡与变流量管理的时候，常规做法是以恒定供回水压力差的方式来设定空调控制算法，结果温湿度控制精度差能量浪费明显。这是由于在恒定的供回 水压力差之下，白平衡能力低，流量值与实际热交换的需要量相差甚远，往往因此造成温、湿度失控，能

从智能化、生态化和绿色化结合的角度出发，笔

者认为今后对于智能绿色生态建筑主要研究将会从以下几个方面发展：

( 1 )对室内环境因素的调控在建筑中，室内环境因素的变化与建筑节能有

量浪费和设备受损。 通过对系统最远端和最近端的空调机在不同功能状态和不同运行状态下的流量和控制效果测量参数分析可知，空调系统具有明显的动态特点，运行状态中楼宇自控系统按照热交换的实际需要动态地调节各台空调及电磁阀，控制流量相应地变化，因此总的供回水流量值也始终处于不断变化之中，为了响应这种变化，供回水压力差必须随之调整以求得新的平衡。应通过实验数据建立变流量控制数学模型，将空调供回水系统

由开环变成闭环系统。动态变流量控制系统利用变频控制技术，改变空调系统循环水的流量和温度，可保证整个系统在

着密切的关系。据美国国家标准局资料表明，如果夏季将设定值温度下调 1 o C将增加能耗 9%;如果冬季将设定值温度上调 1 o C将增加 1 2%能耗。因此， 将室内环境因素控制在设定值精度范围内是空调节能的有效措施。欧美等国对室内温湿度控制精度要求为温度为± 1 . 5℃,湿度为 6 O%~ 5 O%。 传统的运行方式。由于缺乏准确的控制，实际温度误差通常大于 2￣ C,造成夏季室内过冷，冬季室

温过热的现象，能耗浪费通常很大。若通过建筑设备监控系统的优化运行和精确控制，将空调系统的运行温度和设定温度差控制在 0 . 5℃以内，并适当结合利用太阳光和热，就能达到良好的节能效果。( 2 )新风量的控制根据卫生要求，建筑内每人都必须保证有一定

满负荷及部分负荷情况下，均处于最佳工作状态，从而最终达到综合节能的目的。( 4 )对照明、电梯等系统的自动控制通过自动控制建筑内的照明灯以及电梯。通过准确定时控制较人工运行可带来用电量减少 5%以

的新风量。但新风量过大，将增加新风耗能量。以我国上海地区酒店为例，在设计工况 (夏季室温2 6℃、相对湿度 6 0%、冬季室温 2 2℃、相对湿度 5 5%)下，处理 l k g室外新风量需冷量 6 . 5 k w h、热量 1 2 . 7 k w h。因此在满足室内卫生要求的前提下，控制新风量，有着显著的节能效果。 新风量应该根据室内允许的 C O 浓度来确定， 办公环境 C O 的浓度值应小于 1 0 0 0 p p m。由于随着

上的节能效果。同时，在智能绿色生态建筑中，还可

对室外光线进行预程调光控制和窗际调光控制，较大的降低能源消耗。( 5 )自适应控制

自适应控制是一种基于数学模型的控制方法， 它所依据的关于模型和扰动的先验知识比较少，需

要在系统的运行过程中不断提取有关模型信息，使

模型逐步完善。具体说，可以依据对象的输入输出 数据，不断辨识模型参数。随着生产过程的不断进行，通过在线辨识，模型将变得越来越准确、越来越接近实际。

因此，模型的不断改进使得基于这种模型综合出来的控制作用也随之不断改进。在此意义之下，控制系统具有一定的适应能力。而今，在某些建筑中人员流动较大经常有很多人不在房中，房间的空置率很高。采用一般反馈控制系统对空调运行进行控制，由于系统控制器参数是固定的，所以当系统内部特性变化或者扰动变化幅度很大时，系统性能会大幅度下降，甚至不稳定。而在这种情况下采用自适应控制，将会起到明显的节能效果。在智能绿色生态建筑中，系统针对这种变化的热负荷，通过在线辨识，不断改进自身模型参数，很好的对这种变化进行相应的控制。据统计，通常写字楼中工作人员不在办公室的比例约为 4 0%,智能化中央空调系统自动检测这种负荷的变化，根据人员增减的情况， 修正模型参数，自动通过调节水温差、风量等方式调低系统的冷/热量供应，达到节能效果。 ( 6 )机电设备的最佳启停控制某些建筑物如商场、办公楼等，晚间无需开空调，为保证工作开始时室内环境的舒适，就需提前对建筑进行预冷、预热。另外，室内温度是惯性很大的被控对象，提前关闭空调也可以保证室内温度在一

门来节省能耗。 ( 7 )通过优化控制达到节能目的

通过各种优化控制的数学模型，使建筑内部各电气设备合理运行，从而达到节能目的。如在智能绿色生态建筑中，通过对门窗启闭进行优化控制，以

最大限度的进行自然通风，可减少夏季空调负荷，降低能耗达到节能之目的。 ( 8 )新型能源的利用

利用以太阳能、风能等洁净能源为基础的设备可以在一定程度上减少对高品质能源的消耗，达到节能的效果。3展望 .

综上所述，建筑节能已成为当今的热点议题。

只有充分利用自然元素、生态元素，结合高科技手段节能，才能达到最大程度上的节能。因此各行各业的工作者尤其是电气设计工程师，应结合电气专业特点和相关先进技术将建筑节能进行到底。参考文献 i

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定的时间内变化不大。楼宇自控系统对空调设备的 最佳启停时间的计算和控制。可以在保证环境舒适的前提下，缩短必要的空调运行时间，达到节能的目 的。同时在预冷或预热时，还可以关闭室外新风阀

[ 5]绿色建筑评价标准 ( G B/ T 5 0 3 7 8— 2 0 0 6 )[ S] .北京：中国建筑工程出版社， 2 0 0 6

(责任编辑：王

佼)