智能化技術在綠色建筑中的集成與優化

1引言

在全球氣候變化和能源危機背景下，建筑業作為能源消耗大戶面臨巨大轉型壓力。綠色建筑通過采用先進技術和管理方法，旨在減少建筑對環境的負面影響，同時為使用者創造健康舒適的環境。然而，如何有效集成和優化各種智能化技術，以實現綠色建筑的高效運行，仍是一個值得深入研究的課題。本研究以申菱環境第三制造基地為例，探討智能化技術在綠色建筑中的集成應用及優化策略，旨在為綠色建筑的設計、建造和運營提供有價值的參考，推動建筑業向更可持續方向發展。

2項目概況

廣東申菱環境系統股份有限公司的第三制造基地位于佛山市順德區香壇鎮高新區，是一個以\"智慧園區、智能制造、智能產品\"為標桿打造的綠色低碳園區。該基地總占地面積13.3萬平方米，建筑面積達18.8萬平方米，體現了申菱環境在空調行業數智化轉型升級中形成的新質生產力。項目采用了多項創新技術，包括光伏發電、太陽能熱水系統、大溫差蓄冷和智能能源管理系統等。基地約 85% 的生產車間屋面鋪設了太陽能光伏板，年發電量可達730萬千瓦時，每年可減少排放約2829.5噸二氧化碳當量。

3智能化技術在綠色建筑中的集成策略3.1可再生能源系統的集成

3.1.1光伏發電系統

申菱環境第三制造基地在實施光伏發電系統時采取了全面覆蓋策略。在約 85% 的生產車間屋面鋪設太陽能光伏板，最大化利用可用屋頂空間。安裝團隊仔細評估了每個屋頂的朝向和傾角，確保光伏板能獲得最佳日照。為適應屋頂結構，采用了輕量化的安裝支架，減少對建筑的額外負荷。在電氣系統集成方面，項目使用了高效的并網逆變器，將直流電轉換為交流電并入園區電網。為了提高系統效率，每個光伏陣列都配備了智能優化器，單獨調節每塊光伏板的輸出，減少陰影等因素的影響。在監控管理上，團隊在屋頂安裝了多個環境傳感器，實時監測溫度、光照強度等參數。這些數據通過物聯網技術傳輸到中央控制系統，用于優化光伏系統的運行。維護團隊定期使用無人機進行紅外熱成像檢測，及時發現并更換老化或損壞的光伏板。

3.1.2太陽能熱水系統

申菱環境第三制造基地的太陽能熱水系統采用了分區供應的設計方案。在屋頂安裝了大面積的平板型太陽能集熱器，根據建筑功能劃分為多個供熱分區。餐廳和綜合樓區域的集熱器與大容量保溫水箱相連，專門用于提供 的生活熱水。辦公樓區域則配備了單獨的集熱系統和蓄熱裝置，為冬季會議室供暖提供 40% 的溫水。系統采用了變頻循環泵，根據日照強度和用水需求自動調節水流速度，優化熱量收集。為解決陰雨天氣的供熱問題，項目集成了空氣源熱泵作為輔助熱源。通過智能控制系統，熱泵在太陽能供熱不足時自動啟動，確保穩定供應。在管道設計上，采用了保溫性能優越的真空管道，最大限度減少熱損失。系統還安裝了多個溫度傳感器和流量計，實時監控各個環節的運行狀態。維護人員通過移動應用程序可隨時查看系統性能，進行遠程調節。為了提高用戶體驗，在熱水供應點安裝了智能水龍頭，可根據使用習慣自動調節水溫和流量。這些具體應用確保了系統全年高效運行，滿足了不同區域的多樣化用熱需求。

3.2多元化儲能技術的應用

申菱環境第三制造基地在多元化儲能技術應用上采取了創新的實施方案。項目的核心是兩座超過30米高的大型蓄冷罐，用于實施 417% 超大溫差水蓄冷技術。這一系統在夜間利用低谷電價時段運行制冷設備，將冷量以 左右的低溫水形式儲存。白天用電高峰期，系統則釋放儲存的冷量，為空調系統提供冷源。通過這種\"夜間蓄冷、白天放冷\"的運作模式，項目充分利用了電力價格的峰谷差，顯著降低了空調系統的運行成本。同時，這一策略有效降低了園區日間用電負荷，確保生產不受限電影響。除了冷能儲存，項目還集成了熱能儲存系統。通過高效的集成冷站、梯級能源利用和熱泵技術，實現了熱能的高效回收和儲存。這種多元化的儲能方案不僅提高了可再生能源的消納能力，還增強了整個能源系統的靈活性和穩定性。通過電能儲存、冷熱能儲存等多種方式的結合，項目構建了一個全面的能源緩沖系統，有效平衡了能源供需，提高了整體系統的能效和可靠性。

3.3高效環控技術的創新

3.3.1大溫差蓄冷技術

申菱環境第三制造基地采用了創新的 417% 超大溫差水蓄冷技術，通過兩座超過30米高的大型蓄冷罐實現。在具體應用中，系統利用夜間電價低谷時段運行制冷設備，將冷量以約 低溫水的形式儲存在蓄冷罐中。白天用電高峰期，儲存的冷量被釋放，為空調系統提供冷源。運營團隊通過智能控制系統精確調節蓄冷罐的充放冷過程，確保冷量供應與需求的最佳匹配。蓄冷罐內部采用先進的溫度分層技術，通過特殊的水力學設計，保持冷熱水的有效分離，提高儲能效率。在管道系統設計上，項目使用了大口徑低阻力管道，配合變頻水泵，最大限度減少了輸送能耗。這種大溫差蓄冷技術顯著提高了冷水的輸送效率和蓄能密度，與傳統的 7% 溫差系統相比，在相同管徑下可輸送5倍以上的冷量。

3.3.2熱回收與梯級利用

申菱環境第三制造基地在熱回收與梯級利用方面采取了全面的實施策略。首先，項目安裝了高效的熱回收系統，用于捕獲各種廢熱源，如空調系統的冷凝熱、工業生產過程中的余熱等。這些回收的熱能通過智能分配系統進行梯級利用，根據不同溫度需求分配到各個用熱場景。例如，高溫廢熱首先用于預熱生產用水，降溫后的中溫熱水用于地板輻射供暖系統，最后的低溫熱水則用于融雪或景觀用水加熱。在具體操作中，工作人員通過中央控制系統實時監控各熱源點的溫度和流量，動態調整熱能分配策略。為提高熱能傳輸效率，項目采用了真空絕熱管道，最大限度減少熱損失。在熱泵技術的應用上，系統集成了多臺變頻熱泵，可根據回收熱能的溫度和用熱需求靈活調節運行參數，進一步提升能源利用效率。此外，項目還創新性地將熱回收系統與太陽能熱水系統聯動，在陰雨天氣時，回收的廢熱可作為太陽能系統的補充熱源，確保穩定供熱

3.4智慧能源管理系統的構建

申菱環境第三制造基地通過申菱物聯平臺實現了智慧能源管理系統的構建。該系統首先在園區內布置了大量傳感器和智能儀表，實時采集各類能源設備的運行數據。這些數據通過物聯網技術傳輸到中央控制平臺，進行實時分析和處理。系統利用預測算法，結合歷史用能數據和天氣預報信息，對未來能源需求進行精確預測。基于這些預測，系統自動調整光伏發電、蓄能設備和空調系統的運行參數，實現能源供需的精準匹配。例如，在預測到用電高峰時，系統會提前增加蓄冷量，并調整光伏系統的發電角度以最大化發電量。在日常運營中，智慧系統根據實時負荷變化，動態調節各子系統的運行狀態，如調整空調冷量輸出、優化熱泵運行工況等。系統還整合了故障診斷和預測性維護功能，通過分析設備運行數據，及時發現潛在問題并自動生成維護建議4。操作人員可通過移動應用程序遠程監控和調節系統，提高了管理效率。通過這種全面的智能化管理，項目實現了\"從綠色能源-柔性協同-高效環控\"的能流閉環，顯著提升了整個園區的能源利用效率和運營安全性。

4智能化技術在綠色建筑中應用的效果分析

4.1能源消耗分析

申菱環境第三制造基地通過智能化技術的綜合應用，實現了顯著的能源節約效果。項目在大部分生產車間屋面鋪設了太陽能光伏板，年發電量可觀，大幅減少了對傳統電網的依賴。創新的超大溫差水蓄冷技術，通過夜間蓄冷、白天放冷的模式，有效利用了電力價格的峰谷差，顯著降低了空調系統的能耗。與傳統的小溫差系統相比，這種方法可以在相同管徑下輸送多倍的冷量，極大地提高了能源效率。太陽能熱水系統提供了適宜溫度的熱水，滿足了不同場景的用熱需求，減少了傳統加熱方式的能耗。智能能源管理系統的引入實現了能源供需的精準匹配，進一步減少了不必要的能源浪費。

4.2碳排放減少效果

申菱環境第三制造基地通過智能化技術的應用，在碳排放減少方面取得了顯著成效。首先，大規模光伏發電系統的使用直接減少了化石燃料發電的需求。據統計，僅光伏系統每年就可減少約2829.5噸二氧化碳當量的排放，這相當于種植了約12萬棵樹的年碳吸收量。其次， 417% 超大溫差水蓄冷技術的應用，通過優化能源使用時間和效率，顯著降低了高峰用電期間的碳排放。太陽能熱水系統的使用減少了傳統熱水器的使用，進一步降低了碳足跡。清潔供熱系統的應用也大大減少了冬季供暖帶來的碳排放。智能能源管理系統通過優化各系統的運行，進一步減少了不必要的能源消耗和相應的碳排放。通過這些技術的綜合應用，基地實現了近零能耗，碳排放量大幅降低。項目的建筑綜合節能率達 100% ，可再生能源利用率為 100% ，這意味著在運營過程中實現了接近零的碳排放。

5結語

智能化技術在綠色建筑中的集成與優化應用為建筑行業可持續發展提供了有力支撐。通過申菱環境第三制造基地案例，智能化技術的綜合應用能顯著提高建筑能源利用效率，實現近零能耗，并帶來可觀經濟效益。這種方法為未來綠色建筑發展指明方向，也為其他行業低碳轉型提供借鑒。然而，推廣時需考慮不同地區和建筑類型的特殊需求。未來研究可探索智能化技術在不同類型綠色建筑中的應用策略，以及如何將這些技術與建筑全生命周期管理結合，推動建筑業向更綠色、智能和可持續方向發展。

參考文獻

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