文｜ 中程科技有限公司 吳稚辭 馮 斌 王桔林 陳 敏

1 綠色建筑的由來及我國現(xiàn)狀

“綠色建筑”一詞的提出由來已久。1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會在巴西里約熱內(nèi)盧召開，會上第一次明確提出了“綠色建筑”的概念。此后，人們對建筑的辦公、生產(chǎn)、居住以及娛樂等環(huán)境要求的不斷提升，無形中增大了對能源的需求量，也加劇了國際能源供給的緊張趨勢。因此，綠色建筑的理念逐漸為越來越多的國家所接納。1998年美國LEED認證正式推出，標志著綠色建筑體系的最終確立；中國香港和臺灣地區(qū)也相繼在1996年和1999年推出了自己的標準。與此同時，中國經(jīng)過幾十年的經(jīng)濟高速發(fā)展，能源供需矛盾也日趨凸顯。為了應對這一情況，我國政府已將綠色建筑列入國家中長期發(fā)展規(guī)劃；《綠色建筑評價標準》、《綠色建筑技術導則》在2006年先后出臺，使得綠色建筑在我國的推廣和評價工作步入正軌，真正意義上實現(xiàn)了“有標可評”、“有據(jù)可查”。

2 綠色智能建筑

綠色建筑與智能化系統(tǒng)是協(xié)調(diào)統(tǒng)一、緊密相關的。隨著近現(xiàn)代建筑物功能的日漸多元化，建筑物被賦予的意義已然不是提供一個擋風遮雨的庇護所那么簡單，而是關系到人類社會活動的各個層面，辦公、居住、娛樂、生產(chǎn)無不牽涉其中。但是復雜的建筑功能需要龐大的配套設施維系，眾多不同系統(tǒng)的設備必需通過一套高效的監(jiān)管與控制手段才能有機整合并發(fā)揮功效，這個系統(tǒng)就是智能化系統(tǒng)。

而綠色建筑的所謂“綠色”，就是要求建筑物在給人類提供優(yōu)質(zhì)、舒適的辦公與生活環(huán)境的同時，在其全生命周期內(nèi)，能夠有效降低對自然環(huán)境的影響。要達到這一目標，必須從土地的合理規(guī)劃開始，盡可能選擇環(huán)保的建筑材料，最大限度地節(jié)約使用各類資源（水、電、氣、材）以及嚴格控制環(huán)境污染等。而在其中對各種資源，特別是能源的節(jié)約利用方面，由于建筑物基本功能的實現(xiàn)是不需要靠大量資源來維持的，其主要的能耗是為了滿足建筑使用者的舒適生活與生產(chǎn)的需要而支出的，各種配套設施的運維產(chǎn)生的資源消耗；所以控制著建筑中主要耗能設備的智能化系統(tǒng)自然成為了建筑降低能耗、實現(xiàn)“綠色”的最有效的工具之一。換言之，綠色建筑必備一套能夠有效控制自身能耗、降低環(huán)境污染且有利于建筑功能可持續(xù)發(fā)展的智能化系統(tǒng)；而如此，也便成就了綠色智能建筑。

在此應特別指出，不能將“綠色”等同于“節(jié)能”看待。一味追求節(jié)能而犧牲了原有舒適性的建筑物不能稱之為“綠色智能建筑”——它違反了綠色智能建筑應滿足使用者舒適生活、工作的基本要求的前提。

3 綠色智能建筑區(qū)域能耗平臺

3.1 區(qū)域能耗平臺的意義

既要保持建筑原設計功能、效果不變，甚至還能在一定程度上有所提高，又要盡可能減少能源開支，這對智能化控制系統(tǒng)提出了更高的要求。為了實現(xiàn)這一目標，智能化系統(tǒng)必須具備完善的建筑能耗監(jiān)管體系——類似于傳統(tǒng)單棟建筑的計量系統(tǒng)，但是其功能應當從個體建筑能耗監(jiān)管中獨立出來，成為區(qū)域性、行業(yè)性、功能性的建筑能耗綜合監(jiān)管平臺，并能對所采集到的數(shù)據(jù)進行分類研究，更好地服務于綠色智能建筑的規(guī)劃、設計與改造。

3.2 項目實例分析

3.2.1 項目簡介

我公司參建的深圳市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗動態(tài)監(jiān)測統(tǒng)計系統(tǒng)項目（以下簡稱深圳大型公建項目），是我國首個市級建筑能耗監(jiān)測平臺項目，它創(chuàng)造性地解決了國家機關辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系建設關鍵環(huán)節(jié)的技術難題，在2007—2011年間共完成了750棟建筑的能源審計、500棟建筑的能耗監(jiān)測以及182棟建筑的能耗公示等工作，為大型公共建筑的能耗監(jiān)管提供了全新的解決方案。

該平臺的建設過程如圖1所示。

圖1 深圳市級建筑能耗動態(tài)監(jiān)測平臺建設過程圖

建立市級能耗監(jiān)測平臺是一次全新的嘗試，在2007年以前國內(nèi)外并沒有利用現(xiàn)代信息技術實踐城市級規(guī)?；ㄖ芎膶崟r監(jiān)測案例的相關報道，所以本項目的實施經(jīng)過就是一個邊摸索邊改進的過程。

我公司主要承擔既有建筑側(cè)計量系統(tǒng)改造施工及數(shù)據(jù)通信調(diào)試任務。該項目參照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)采集技術導則》，在大型公共建筑低壓配電側(cè)有選擇性地加裝智能電表（加裝互感器），實現(xiàn)對主要用能設備的實時監(jiān)測。此外，考慮到中央空調(diào)系統(tǒng)用能是公共建筑總能耗支出中的大項，因此本項目特別加裝了冷量表以輔助監(jiān)測空調(diào)運行狀態(tài)。電表與冷量表經(jīng)由屏蔽通信線連接至采集器（RS485接口），再通過采集器匯總，經(jīng)無線移動網(wǎng)絡連接至中心數(shù)據(jù)機房。

3.2.2 項目施工經(jīng)驗及對策

作為一項政府性質(zhì)的區(qū)域性能耗監(jiān)管工程，本項目的目標非常明確，即通過市級平臺匯總，同時監(jiān)測數(shù)個功能相近的建筑的能耗變化，通過一段時間的積累與分析，對所采集的數(shù)據(jù)進行橫向比較，以期在不久的將來形成區(qū)域性行業(yè)建筑能耗標準，指導新建筑的規(guī)劃設計，敦促既有建筑的節(jié)能改造，最終達成全市建筑均實現(xiàn)綠色環(huán)保的目標。

（1）政策支持

能耗監(jiān)管項目的推進需要相關法律法規(guī)的有力支撐，而目前建筑能耗監(jiān)測，特別是既有建筑能耗監(jiān)測改造方面的法律法規(guī)體系尚不健全，已經(jīng)出臺的一些政策多數(shù)為部門規(guī)章，力度不夠，缺乏有效的經(jīng)濟激勵措施。

以深圳大型公建項目為例，雖然計量改造的費用由政府全資投入，但建筑物業(yè)主對項目的接受程度依然較低。匯總分析我公司標段的項目推進過程發(fā)現(xiàn)，業(yè)主接受程度低于50%。不同類型建筑的業(yè)主中，對此類項目接受度最高的業(yè)主方主要是政府機關、事業(yè)單位；其次是商場、賓館類建筑物業(yè)主；寫字樓建筑業(yè)主的接受度最低，最終實施量僅占本標段完成總量的10%。

①近些年來我國政府一直致力于推進建筑節(jié)能以及綠色智能建筑的相關工作，并且陸續(xù)出臺了一批針對政府辦公建筑的節(jié)能降耗政策。全面的宣傳工作以及強勁的支持力度，使得機關內(nèi)部工作人員對“綠色”、“節(jié)能”等概念的接受度普遍較高。

②商場、賓館類建筑的能耗直接影響業(yè)主的營業(yè)成本；因而隨著能源價格的不斷升高，業(yè)主自身的節(jié)能需求凸顯，對于“節(jié)能”相關項目的接受度也有相應的提升。

③寫字樓建筑比較特殊——其能耗費用多數(shù)由租戶分攤支付，并不由業(yè)主（物業(yè)）直接承擔，所以寫字樓業(yè)主節(jié)能改造的動力較小；加之政府經(jīng)濟激勵制度缺失，造成寫字樓業(yè)主對于節(jié)能相關項目的接受程度偏低。

要改善現(xiàn)狀，必須由政府職能部門研究確定發(fā)展綠色智能建筑的戰(zhàn)略目標、發(fā)展規(guī)劃以及技術、經(jīng)濟政策；制定國家推進實施的鼓勵和扶持策略；制定利用市場機制和國家特殊的財政鼓勵政策相結(jié)合的推廣政策；綜合運用財政、稅收、投資、信貸、價格、收費、土地等經(jīng)濟手段，逐步構建推進綠色智能建筑的產(chǎn)業(yè)結(jié)構。

（2）數(shù)據(jù)傳輸構架

作為智能化系統(tǒng)中相對成熟的子系統(tǒng)，傳統(tǒng)的單棟建筑計量系統(tǒng)已經(jīng)具備了硬件側(cè)數(shù)據(jù)采集、軟件層數(shù)據(jù)接收及部分分析、顯示功能，與市級監(jiān)管平臺的主要區(qū)別，在于市級平臺多了一個與各建筑之間的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)?？紤]到市級平臺需要對全市數(shù)據(jù)進行匯總分析，其數(shù)據(jù)機房一般會建立在具備數(shù)據(jù)分析能力的單位的建筑中（以深圳大型公建項目為例，中心數(shù)據(jù)機房建立在深圳市建筑科學研究院大樓內(nèi)），與各個建筑之間的數(shù)據(jù)傳輸只能通過網(wǎng)絡連接。

本項目采用的是浙江中易和公司的WNC-210型采集器，該采集器采用模塊結(jié)構化設計，支持GPRS/CDMA/ADSL/以太網(wǎng)等通信方式，具有無線遠程通信能力。

采集器本身也支持有線傳輸模式，但由于既有建筑配電房中均未有固定網(wǎng)絡覆蓋，為了方便施工，本項目在調(diào)試過程中大量采用了無線傳輸模式。

采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式簡化了項目施工，加快了工程進度，但無線數(shù)據(jù)傳輸方式也存在缺陷：

①無線數(shù)據(jù)傳輸依靠移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)。根據(jù)深圳當?shù)氐膶嶋H情況，我公司采用的是中國移動的通信網(wǎng)絡；該移動網(wǎng)絡在樓內(nèi)，特別是地下室的信號覆蓋相對較好。此外，配電房的信號屏蔽也很嚴重；因此為了得到較好的信號強度，施工中一般會將采集器移至配電房外，但即便如此，部分建筑配電房附近較差的信號覆蓋環(huán)境還是會造成短時內(nèi)的掉線。

②本項目技術要求參照《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)采集技術導則》確定，一臺連接表計個數(shù)為M，采集點個數(shù)為F，數(shù)據(jù)發(fā)送周期為X分鐘，連接數(shù)據(jù)中心為N個的能耗數(shù)據(jù)采集器，其單日數(shù)據(jù)流量（單位為MB）為：

｛〔（0.2×M）+（0.4×F）+1.5〕/ X＋2｝×N

我公司標段內(nèi)平均一棟建筑的配電監(jiān)測點位為30個。以30個點為例，上式中各變量的數(shù)值為：

由此可得平均一棟建筑的單日數(shù)據(jù)流量為2.7MB，月流量約為80MB。

需要說明的是，這僅僅是單向數(shù)據(jù)上傳流量；如果考慮實時監(jiān)測讀?。椖拷ǔ珊髮闃I(yè)主方提供實時查詢功能），數(shù)據(jù)量將較之大幅增加。根據(jù)項目調(diào)試數(shù)據(jù)分析，最大單月流量曾一度達到200MB。

如此大的數(shù)據(jù)流量，不僅考驗移動網(wǎng)絡（GPRS）的承載能力，還極大加重了項目后期的維護資金壓力。以深圳市移動數(shù)據(jù)服務收費為例，150MB流量數(shù)據(jù)卡的包月費用為20元，則500棟建筑的數(shù)據(jù)通信維護費用為10000元/月，年維護費用將高達12萬元。如果考慮后期陸續(xù)增加庫內(nèi)建筑數(shù)量或者細化建筑的計量分項，維護費用還將進一步攀升。

所以，能否保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及有效降低流量成本，將是決定一個區(qū)域性能耗監(jiān)測平臺的建設是否成功的關鍵。

既要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，又要有效控制成本，最優(yōu)選的方案當然是摒棄移動通信網(wǎng)絡模式，轉(zhuǎn)用固定網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸。

新建筑在設計初期，應當考慮到能耗監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡上傳功能的要求，通過在配電房預置網(wǎng)絡節(jié)點來實現(xiàn)后期采集器的固定網(wǎng)絡接入。

相對于新建筑，既有建筑的數(shù)據(jù)固網(wǎng)上傳較復雜一些。為了規(guī)避二次布線的問題，可以考慮采用無線橋接的方式，即通過兩個或多個AP點進行網(wǎng)絡的點對點連接，來解決配電房至固定網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域的數(shù)據(jù)連接問題。為了保證信號的穩(wěn)定，建議采用穩(wěn)定性和保密性比2.5GHz無線產(chǎn)品更好的5.8GHz無線產(chǎn)品。該類產(chǎn)品采用正交頻分復用技術（OFDM）和點對多點、點對點的組網(wǎng)方式，單扇區(qū)的速率可以高達54Mbps。5.8GHz系統(tǒng)一般采用直接序列擴頻技術，信道較多、頻率較高，所以抗干擾能力相對2.5GHz系統(tǒng)更強一些。此外，在解決采集器側(cè)固定網(wǎng)絡接入的同時，它還可以滿足以高帶寬應用支持大量用戶的需要：八個不重疊信道使部署的可擴展性和靈活性更高，因此可以將八個接入點編成一組，提供高達432Mbps的共享吞吐量來支持配電房區(qū)域其他設備接入固定網(wǎng)絡的后續(xù)擴展需求。

4 結(jié)束語

區(qū)域性能耗監(jiān)測平臺的建立，有效運用并整合了綠色智能建筑的計量子系統(tǒng)，實時為政府監(jiān)管部門提供大量有價值的建筑能耗信息，承載對同一區(qū)域多個建筑的分行業(yè)、分功能的能耗橫向?qū)Ρ确治?，為政府后續(xù)出臺綠色建筑的相關政策、法規(guī)奠定了理論基礎，同時也為綠色建筑事業(yè)的進一步拓展翻開了智能化的歷史新篇章。

1 張道修，龍平，龔春城，等.深圳市大型公建節(jié)能監(jiān)管體系建設及對策.建筑科技，2012（10）：40-43

2 余秉東，吳斌，耿裕華.綠色建筑與建筑智能化——綠色建筑智能化展望.智能建筑與城市信息，2011（4）：9-16

3 邵民杰.綠色環(huán)保與節(jié)能控制技術在現(xiàn)代建筑電氣領域中的應用.現(xiàn)代建筑電氣，2012（4）：5-8

4 劉憲明.探討電能計量系統(tǒng)技術發(fā)展及建議.廣西電力，2012（2）：58-61