智能技术在现代建筑中的节能效益分析

　　本文从智能建筑与绿色建筑的构建需求着手，以建筑物的能源消耗资源管理与使用控制为目标，从智能照明、能量计量、自动遮阳等方面论述了智能技术在现代建筑中的节能效益。

　　引言：

　　随着社会经济的高速发展，我国越来越提倡节能减排，推广绿色建筑可以有效提升建筑物的资源利用率，与此同时尽可能地减少建筑物对人身安全造成的损害。下文将从楼宇自控、智能照明、能量计量、自动遮阳等方面详细阐述了智能技术在现代建筑中的节能效益。

　　1 智能照明技术的节能效益

　　现代建筑物中，照明不单纯是为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种控制方案，使建筑物整体实用提高，更生动，艺术性更强，给人丰富的视觉美感。系统以计算机作为主控中心，通过通信装置与网络实现编程、监控、故障报警等功能，能有效突出照明控制系统智能化、科学管理和节省能源、节省运营费用的特点。

　　1.1降低电能消耗

　　(1)采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源。(2)透过调光控制可将灯具输出控制在想要的亮度值上，可避免不必要的浪费。(如调光90%输出时，节省10%的电力消耗;调光80%输出时，节省20%的电力消耗。)(3)通过计算机时序控制可自动开启或关闭每一盏灯，使灯光能在有效时间内自动亮起，避免因人为因素而造成的电力消耗(如忘记关灯、整体建筑中个别区域不需要光源或不需要强的光照以及分时段点亮不同的灯具等)。通常，在只保留外围效果光照的情况下，可节电50%以上。(4)智能照明控制系统可借助各种不同的“预设置”控制方式和控制组件，对不同时间、不同环境的光照度参数进行精确设置和合理管理，实现节能目的。(5)采用自动调节照度的方式，充分利用室外自然光，仅当必需时才点亮灯，并控制在要求的亮度下，利用最少的能源保证所要求的照度水平。(6)采用智能照明控制系统后，其节电效果十分明显，一般可达30%以上。此外，智能照明控制系统还可对荧光灯等光源进行调光控制。

　　1.2节约人力

　　(1)若灯具寿命因调光控制单元的作用而延长使用寿命，则相对人工更换灯具成本也随之降低。(2)现如今人工工资高涨，如何精简人力是企业管理首要目标之一，高档的智能科技控制系统将是最主要的选择。(3)智能照明控制系统对照明的控制以自动控制为主，手动控制为辅，各种使用需求下的照明控制参数以数字信号形式存储在系统中，这些信息的设置和更换十分方便，使整个照明系统的管理和设备维护变得更加简单。

　　1.3经济回报率分析

　　以某商场各种照明设备容量2630kW为例计算，按每天营业时间12h计算(9：00～21：00)，有无智能灯光控制系统预计电费支出对比如下：(1)无智能灯光控制系统全年电费计算。每天消耗电能为2630×12=31560kWh，全年消耗电能为31560×365=11519400kWh，按商业用电1元/kWh计算，全年支付电费为11519400×1=11519400元。(2)有智能灯光控制系统后全年电费计算。按每天营业时间12h，早晨开业前保安巡视15min开启总量5%灯具：营业员开业准备15min，开启总量30%的灯具，非节假日11：00前开启总量80%的灯具，晚间歇业清场、保洁员清洁商场、营业员清点货物30min，开启总量80%的灯具，其余营业时间全亮。每天节约电能为2630×12-2630×(0.25×5%+0.25×30%+1.5×80%+0.5×80%+9.5×100%)=2136kWh，全年节约电能为2136×365=779822kWh，全年节约电费为7798225×1=779822元。仅从节电和减少光源更换这两项内容进行估算，可得出结论：需3～5a时间，业主可基本收回投资照明控制系统建设所增加的全部费用。采用智能照明控制系统后，环境得到改善，提高了员工的工作效率，减少了维修和管理费用，为业主节省了一笔可观的日常使用费用。

　　2 能量计量系统的节能效益

　　能量计量系统采用先进计量科技、微电子、计算机控制和数据库技术而开发的智能系统对大楼内空调能量、水和电进行合理规划，实行远程集中抄表。不仅能够准确地计量各计量区域的能量消耗，合理地计算和分摊各单位应缴费用，而且能够为管理者提供并分析控制能量，降低大楼运营成本，提高效益，杜绝恶意消费，表现出良好的节能效果。能量计量系统的节能分析如下：(1)节能型建筑的需要。早期中央空调按用户租用的面积的大小来平摊，该方式造成了大厦的中央空调费用一直高居不下。若按面积平摊收费，用户使不使用或用多用少都一样收费，因此有的用户就肆意使用空调。这样就造成中央空调系统无法降低能耗，特别是主机，最终造成的结果是整栋大楼的空调费用极高。某大型商场安装能量管理系统前后空调能耗对比如表1所示。

　　表1 能耗对比

　　在增加计费系统之后，该大厦平均每月节约电费3万元左右。同时由于使用了计费管理系统，还对物业管理公司减轻工作量、降低管理成本起到很大的作用，经济效益比较明显。

　　(2)合理计量空调费用、提高智能化管理水平的需要。传统计费模式的弊端是界限不清，容易产生恶性循环，造成能源浪费巨大，也会产生一定的经济纠纷。采用按量收费“多用多付，少用少付”、“用多少付多少”的基本收费原则，使能量的使用由“供多少用多少”到“用多少供多少”质的转变，体现了按需使用。这样不仅可以使每个楼层或不同部门(或单位)在缴费问题上有据可依，减轻物业的工作量，提高工作效率，同时也提高计费工作的准确性、合理性，还可以引导每个部门进行能量分析，合理地控制成本。这样的结果也直接减少了设备的工作负荷，延长设备的使用寿命，降低运行费用，达到减负增收的双重效果，又会取得很好的社会和经济效益。系统方案主要计量点为用电、用水以及风机盘管的空调能源计量。计量点可细分到每一个使用单位。物业部门可以通过以上数据的详细分析，分析能耗和费用的分布，达到优化管理和节能管理，同时为费用的核算提供了科学的依据。

　　3 自动遮阳系统的节能效益

　　遮阳系统为建筑幕墙或门窗提供阳光遮挡，当需要阳光的时候再收起遮阳设施，既能使人们充分享受阳光，又能节约资源。自动遮阳系统的节能分析如下：某商场建筑中央设计玻璃顶，白天可充分引用自然光解决室内的照明，大量节省了白天的照明耗电。但在玻璃建筑亮丽的外表下面，不能忽略一个关键因素，即日照对于室内的影响。在一年内的很大部分时间(5～10月)太阳光照直射强烈，经常会让人产生不适。在所有季节中，它也成为眩光源，需要能够控制，以免造成视觉不适。如果面朝太阳的立面或顶面由50%或者更多的无遮阳保护玻璃立面或顶面构成，室内平均温度在关窗状态下要达到比室外高10～15℃，假如室外温度为25℃，室内温度要达到35～40℃。采用自动窗帘遮阳系统很好地解决上述问题，具体可概括为三个方面：(1)具备显著的隔热节能作用。建筑遮阳技术是建筑节能措施中的一种操作简单、行之有效的手段。以一栋办公大楼为例，其空调耗电最大，其次是照明耗电，两者消耗的能源几乎占整栋大楼的90%以上。如果采用遮阳系统，可阻挡太阳辐射热能入侵，使建筑物室内温度降低，从而大幅度降低电能消耗。(2)具备优良的绿色环保作用。通过科学合理地选择遮阳系统和遮阳材料，可以有效地解决建筑节能和减少阳光中的紫外线所带来的各种危害以及合理利用阳光。(3)具备有效的建筑装饰作用。根据有关报道，建筑设计采用了遮阳系统，就建筑制冷系统单项来说，因减少设计制冷负荷可降低成本约26%，减少建筑物运行费用(制冷和采暖)30%左右。室内外遮阳体系解决了大量阳光照射产生的明显的“温室效应”，从而增加能耗，面料的不规则空隙有利于遮阳系统和玻璃之间的通风。对于一个建筑，在设计过程中就应考虑到如何发挥室内空调的最佳效率。按照建筑东南面置于阳光12h计算：单层玻璃的能耗为559W/(m2·h);单层玻璃，但带有室内遮阳系统的能耗387W/(m2·h);能够节约的能源172W/(m2·h);单层玻璃，但带有室外遮阳系统的能耗287W/(m2·h);能够节约的能源272W/(m2·h)。由此可见，室内外遮阳体系对于大型建筑内减少大量能耗，节约能源起到极为关键的作用。现代建筑遮阳系统在着力改善人们的工作和生活环境，提高建筑品质的同时，还将有效降低建筑建造和运行成本。

　　4 结语

　　通常情况下，合格的智能化建筑会具备齐全的办公自动化设备、安防自动化设施等，与此同时，还可以对楼宇内部的各种资源实施科学高效的管理与控制，对内部机电设施实施集成式的管理，也只有这样开展智能楼宇建设，建筑物才可以真正意义上“智能”、“绿色”。

　　作者：罗旻 来源：商品与质量·建筑与发展 2014年3期