綠色建筑能耗及其管理系統的應用

陳家軍

摘 要：自綠色建筑建設以來，人們更加關注其能耗問題，各項能耗監測和管理系統應運而生。對綠色建筑的能耗現狀進行了簡要闡述，并結合當前的技術情況，對綠色建筑能耗管理系統的應用進行了具體分析。

關鍵詞：綠色建筑；環境監測；能耗管理；能源

中圖分類號：TU201.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.080

我國的能源耗費量十分巨大，其中，能源耗費最多的工業，其次是交通運輸業，接下來便是建筑業。我國的建筑能耗占總能耗的比例遠遠超過歐美發達國家，因此，對于新增建筑，推崇將其建成綠色建筑。建設綠色建筑可以對土地、水、能源、建筑材料等進行合理、有效的利用，進而降低能源消耗。

1 綠色建筑能源管理系統的結構設計

1.1 綠色建筑能源管理系統簡述

綠色能源管理系統主要用于收集各種相關的能耗數據，并通過分析數據，優化設備的運行策略，對建筑能耗加以控制，提高能源的利用率，降低對各項能源的消耗。以華大基因中心的綠建展示系統為例，該系統通過綜合運用各種軟件和硬件，將整個園區環境監測系統與設備監控系統集成展示，從而對綠色建筑的能源耗費進行管理。圖1所示為綠色能源管理系統的功能框架。從圖1不難看出，通過系統管理、設備管理、計費管理、監控管理和統計分析這五大模塊，可以對整個系統進行全面的了解。該系統的基礎是監測計量，包括對建筑內水、電、空調的耗能以及燃氣的耗費等進行計量。通過實時計量，可以為綠色能源管理系統提供依據，保證其他模塊的順利進行。該系統的核心是統計分析，數據的收集可為節能策略的制訂提供依據。但是，要想制訂合理的能源控制策略，就需要對數據進行對比和分析，從而實現各項子系統的優化。

1.2 綠色建筑能源管理系統結構分析

1.2.1 現場設備層

現場設備層主要由各種智能儀表組成，是對各類能源進行計量的裝置設備，其主要負責對基層數據進行采集，為監測系統提供原始數據。能源計量裝置包括水表、冷量表以及各種形式的電能表。除此之外，各種控制器還構成了采集終端，通過總線連接的方式，安裝分布式 I/O 控制器，將采集的各項建筑能耗數據上傳至數據中心。

1.2.2 自動化數據處理執行層

自動化數據處理執行層是綠色建筑能源管理系統的核心部分。通過各種系統軟件和硬件設備，對采集的各項能耗數據進行匯總、計算、分析，將建筑的能耗情況以圖表、聲音或者數顯等形式反映出來。數據處理執行層的軟件主要運用監測系統，硬件設備主要為計算機、UPS電源和打印機等。其中，監控主機是數據的主要接口，可以實現對數據的采集和轉發；打印機受監控系統的控制，可以實現對圖形報表的自動打印。

1.2.3 網絡通訊層

數據信息的傳遞和交換需要借助一定的網絡通訊設備來實現，網絡通訊層便是數據交換的中間橋梁。以太網設備、通訊管理機和總線網絡是網絡通訊層運用的主要設備，其中，以太網設備主要采用工業級的以太網交換機。通訊管理機由前置機、數據采集處理機和通訊控制器等組成。借助光纖、無線通訊設備和屏蔽雙絞線等通訊介質，網絡通訊層在整個系統中擔負著上傳下達的任務——一方面將現場設備層采集的數據信息傳輸到數據處理層，另一方面將上位機傳出的控制命令轉達給現場的各個采集設備。

1.2.4 中央管理層

人機交換的直接窗口在中央管理層。中央管理層通過對數據的綜合分析，為決策者提供分析結果，同時，系統操作人員可以將能耗的修正指令通過系統的傳輸下達至數據處理執行層，并對能耗指標作進一步修改，實現對系統能耗的控制，降低綠色建筑的實際耗能量。

1.3 綠色建筑能源管理系統的特點

針對環境監測點數量大、監測系統布線復雜、監測點分布密集等各種特點，建立了綠色建筑能源管理系統。通過運用網絡技術，能夠對綠色建筑的能耗進行可視化管理，同時系統地分析節能策略，有效降低綠色建筑的能耗量。綠色建筑能源管理系統的特點主要有以下幾個：①綠色建筑能源管理系統主要以模塊化管理為主，結構框架簡單，便于管理各項能耗。一方面，系統的模塊管理可以將系統功能有效擴展，更好地滿足客戶的需求。另一方面，模塊化結構操作更加靈活。如果系統出現故障，可以通過增加或者減少傳感節點，以方便系統的維修，保障系統的正常工作。②隨著網絡技術的進步和廣泛應用，綠色建筑能源管理系統逐漸完善。將網絡技術應用于該系統中，能夠對建筑能耗和環境進行統一監測，對各項能耗數據進行采集和傳輸，并將綜合評價結果予以落實，通過多媒體顯示的方式將各種能耗呈現給大眾。除此之外，也可以通過手機APP的形式實時查看相關監測數據。③環境監測系統的傳感層主要運用的是無線傳感技術。該項技術可以減少網絡布線，以無線傳感網絡為主開展工作，對現有的現場設備無需作任何改造。因此，環境監測系統和能耗管理系統的施工量相對較少，建筑的施工投資會有所下降，工程的施工工期也會相應地縮短，極大地促進了綠色建筑工程的建設。④綠色建筑能源管理系統實現了可視化管理。以華大基因中心的綠建展示系統為例，該系統中各項數據指標以圖2所示的形式展現，包括各種圖表、聲音以及其他形式的動態圖畫等，將建筑環境和建筑能耗的分析結果展示出來，便于系統操作人員觀察和操作。

2 綠色建筑能源管理系統的具體應用

2.1 建筑設備監控系統的應用

綠色建筑能源管理系統由多個子系統構成，建筑設備監控系統便是其中之一。該系統主要采用分布式智能控制，對建筑公共區域的通風系統、中央空調系統、污水處理系統和給排水系統等進行監控管理，通過傳感器的傳導，實現可視化管理。建筑設備監控系統由多種軟件和硬件設備組成，其中，軟件包括控制層和管理層的各種軟件，硬件設備主要有服務器、路由器、工作站、現場控制器、傳感器等。該系統通過獨立運行實現對建筑設備的監控，并最終與綠色建筑能源管理系統集成。

2.2 智能照明控制系統的應用

智能照明控制系統主要對公共場所的照明進行監控，以提高綠色建筑的節能效果。該系統可以對電梯廳、走廊、大堂和地下停車場的照明進行自動監控，通過相應的條件設置，實現聲控照明等，從而起到節能的效果。驅動控制模塊、時鐘模塊、電源模塊、服務器、網絡通信設備、智能控制面板等組成了智能照明控制系統。該系統通過獨立運行實現對綠色建筑照明的控制，并最終與綠色建筑能源管理系統集成。

2.3 多表綜合計費系統的應用

多表綜合計費系統主要是對建筑內居民的用水、用電量等進行計量。將網絡電子水表、網絡電表和超聲波冷量表安裝在用戶系統的末端，通過對以上各種能耗數據進行采集和運算，在綜合處理以后，計量設備會自動計費，用戶可以直接看到費用結果，從而有效提高用戶的節能意識。多表綜合計費系統可獨立運行，主要運用現場設備層的計量裝置，通過監控室的管理服務器對數據進行加工處理，形成報表，從而實現自動計費。運用該系統不僅可以降低物業的管理成本，還可以在很大程度上提升物業管理水平。

2.4 建筑電力監控系統的應用

與以上三種系統相同，建筑電力監控系統作為綠色建筑能源管理系統的子系統，可以獨立運行，最終與總系統集成。建筑電力監控系統由數據采集單元、通信管理機、通訊網絡和服務器和工作站組成，同時還包含各種應用軟件。該系統可以對綠色建筑內的各種電力設備進行監測和控制。建筑內有多種電力設備，比如變壓器、發電機組、高低壓配電系統等。這些設備關系到居民的正常用電，對其進行監控至關重要。建筑電力監控系統具有監測、統計輸出、故障分析、故障預警等功能，可以實現對電力設備的自動控制。

3 結束語

隨著人們節能意識的逐漸提高，綠色建筑急需有效的能源管理系統對建筑能源和建筑環境進行監測和控制，節約各項能源。綠色能源管理系統可以有效提高建筑能源的利用率，降低建筑內用戶的各項能耗，從而節約自然資源，為經濟建設貢獻力量。

參考文獻

[1]喬海南，姜曉輝，趙明輝.EMS2000能耗管理系統在綠色建筑中的應用[J].現代建筑電氣，2015（02）：41-45.

[2]夏洪軍.基于能耗與環境監測系統的某綠色辦公建筑用能數據分析研究[J].上海節能，2013（10）：4-9.

〔編輯：劉曉芳〕