第1章 绿色建筑运行控制系统概述

1.1 引言

绿色建筑是兼顾资源、能源和生态的新型建筑, 当前得到了极大的提倡和快速的发展[1-2] 。绿色建筑的兴起与发展是社会进步、经济发展和人类物质生活水平提高的必然结果。一方面, 社会生产力水平提高了, 人类物质生活水平也随之提高, 对住宿、工作、娱乐等环境品质的要求逐渐提高, 对建筑的要求也越来越高。其从最初的遮风避雨需求, 到后来的要求舒适, 直到现在不仅要求舒适、高效、便捷, 而且还要求绿色健康。另一方面, 随着城镇化发展, 建筑的资源、能源消费量也越来越多。 2018 年, 我国建筑全寿命周期能耗总量为21.47亿tce, 占全国能源消费总量的比重为46.5% 。 2018年我国建筑全寿命周期碳排放总量为49.3亿tCO2，占全国碳排放的比重为51.2%，建筑运行阶段碳排放21.1亿tCO2，占建筑全寿命周期碳排放的42.8%，占全国碳排放的比重为21.9% [1] 。因此, 如何节约资源与能源、保护环境和减少污染, 便成为建筑设计、施工、运行、维护、管理等专业的专家和工程师们迫切需要解决的问题。在这种情况下, 绿色建筑应运而生。

目前, 我国正处在工业化、城镇化加速发展时期, 建筑业随之快速发展。 2006年, 《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006 -2020年) 》正式发布, 行文中提出应发展城市生态人居环境和绿色建筑。 2012年, 财政部、住房和城乡建设部联合发布《关于加快推动我国绿色建筑发展的实施意见》，指出我国正处于工业化、城镇化和新农村建设快速发展的历史时期, 深入推进建筑节能, 加快发展绿色建筑面临难得的历史机遇。 2013年, 住房和城乡建设部发布《 “十二五”绿色建筑和绿色生态城区发展规划》 (建科 〔2013〕 53号)，明确给出了“十二五”时期的有关绿色建筑和绿色生态城区发展的具体目标, 指出“十二五”时期将选择100 个城市新建区域按照绿色生态城区标准规划、建设和运行。 2017年的《建筑业发展“十三五”规划》指出要推进绿色建筑规模化发展。随着这些政策和办法的出台, 各地方政府也纷纷出台相应的绿色建筑发展政策和办法。与此同时, 建筑业积极研究制定绿色建筑的标准、规范、实施办法, 加快研发相关的产品及运行控制系统等, 使得我国绿色建筑得到了前所未有的迅猛发展。根据住房和城乡建设部建筑节能与科技司公布的绿色建筑标识项目统计, 截至2018年年底, 全国城镇建设绿色建筑面积累计超过30 亿平方米, 绿色建筑占城镇新建民用建筑的比例超过50%，获得绿色建筑评价标识的项目超过1.3 万个。其中2014 年我国共评出绿色建筑标识项目1092个, 2015年评出1533个, (较2014年约增长40.4% )，绿色建筑标识项目数量保持强劲增长态势。统计数据表明, 绿色建筑标识项目集中在沿海区域, 其中江苏省、广东省、上海市的数量遥遥领先, 河北省、山东省、湖北省、浙江省、北京市、福建省等的增速明显加快。各级政府为推进绿色建筑的发展而不断出台激励政策, 绿色建筑具有了更快的发展速度和更加广阔的发展前景。然而从绿色建筑标识项目的数量来看, 运行标识项目数量只占总标识项目数量的6% 。通常, 绿色建筑一旦建成, 能否实现绿色建筑应有的“绿色”功能关键要靠有效的运行控制及管理, 运行标识项目数量和绿色建筑运行控制与管理技术发展程度有很大关系。

建筑运行控制与管理技术水平和建筑中的子系统设备众多、类型多样有密切的关系。建筑中的子系统常见的有空调系统、通风系统、供热系统、供配电系统、照明系统、给排水系统、电梯系统等。有的建筑甚至有多达几十种的子系统, 这给建筑设备运行控制与管理带来了挑战。传统的建筑设备监控系统大多是针对单一子系统实施控制。如果需要对整栋建筑进行管控, 则需在各建筑子系统使用建筑管理系统 ( Building Management System, BMS) 进行顶层系统集成。顶层系统集成使得建筑子系统信息交互需要通过建筑管理系统转达, 并没有做到真正意义上的高效互联互通。因此, 采用物联网技术、人工智能技术、大数据技术, 可以实现从设备到管理软件的各子系统硬件和软件的高度共融, 形成一个建筑设备总系统, 从而对整栋建筑进行控制和管理, 为人们提供一个舒适、健康、节能且与自然、环境和谐共生的使用环境。发展绿色建筑, 提高绿色建筑的运行水平, 整体系统管控是行之有效的发展途径, 这对于发展智能建造和新型建筑工业化具有非常重要的意义。