2014年12月11日，第十五屆中國國際建筑智能化峰會(huì)廣州站的活動(dòng)在廣州東方賓館舉行。本屆峰會(huì)廣州站分為A、B兩場，A場主題為“智能建筑技術(shù)趨勢論壇”，將由著名專家、知名品牌分別圍繞現(xiàn)今的智能建筑創(chuàng)新技術(shù)與應(yīng)用作精彩演講，同時(shí)一起展望智能建筑新趨勢與發(fā)展前景。
以下是同濟(jì)大學(xué)教授 程大章先生演講實(shí)錄：
同濟(jì)大學(xué)教授程大章
程大章：非常高興參加今天的論壇，今天給大家報(bào)告的題目是《BA系統(tǒng)的再調(diào)試》。
無論做布線，做智能系統(tǒng)，都是在做建設(shè)行業(yè)。建設(shè)行業(yè)建造了很多樓，三百米、五百米高的樓，體量三十萬、四十萬等樣式的樓。所以建設(shè)行為的最終成果就是建筑。建筑在其生命周期里，要消耗地球資源的40%，消耗全球能源總量的40%;建筑從建設(shè)一直到拆除，一共形成占地球上垃圾總量的40%。這是非常負(fù)面的數(shù)據(jù)。
為了解決這個(gè)問題，國家大力推行綠色建筑，最大可能的改變負(fù)面情況，從節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材等方面使建筑物和自然和諧相處，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展。而BA系統(tǒng)是解決建筑生態(tài)節(jié)能的主要技術(shù)手段?？催@個(gè)非常經(jīng)典的成本分析：一個(gè)公共建筑，它的生命期成本中有15%是其建設(shè)費(fèi)用;在建筑物的六七十年生成期間，其內(nèi)部的裝修、修繕，包括外面的修繕，也有15%的費(fèi)用。假如有100億的建設(shè)資金，建設(shè)費(fèi)用15億，內(nèi)部裝修15億，內(nèi)部清潔20億，但是設(shè)施更新費(fèi)要23億，能源消耗費(fèi)也要27億。按這樣的比例看，設(shè)備更新費(fèi)比例好高，這是為何?我們來看，比如這個(gè)燈，壽命是多少?也就大概六到八年，建筑壽命如果是70年的話，那么建筑物生命期燈要換10次，但是如果燈可以工作20年，以建筑物的60年生命周期來算，燈的設(shè)備只需更換三次，所以如果建筑設(shè)施能延長使用壽命，建筑節(jié)能效果就可以更好。
根據(jù)工程實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，公共建筑在維護(hù)結(jié)構(gòu)不變僅對(duì)設(shè)備系統(tǒng)實(shí)行有效監(jiān)控之后，可降低能耗20%-30%。截至2013年底，中國既有建筑面積已達(dá)500億平方米以上，公共建筑約50%，即250億平方米，按年單位面積耗電量100度電低估，則每年公共建筑耗電也高達(dá)2.5萬億度電。如中國的公共建筑能降低10%的能耗則相當(dāng)于節(jié)約了三個(gè)三峽電站的發(fā)電量，減少二氧化碳排放19.6億噸。
不僅僅針對(duì)能源還有水資源，BA系統(tǒng)系統(tǒng)可以對(duì)建筑設(shè)備系統(tǒng)和可再生能源進(jìn)行全面監(jiān)控和控制，使設(shè)備達(dá)到最佳運(yùn)行狀況。廣東水資源豐富，但北方大部分地方，甚至上海都已經(jīng)成為缺水性城市。在缺水的情況下怎么實(shí)現(xiàn)臟水和污水的充分利用，也可以用到BA系統(tǒng)。
現(xiàn)在推行綠色建筑，強(qiáng)調(diào)節(jié)能，BA系統(tǒng)到底有沒有用，必須以數(shù)據(jù)為依據(jù);到底節(jié)能多少，優(yōu)點(diǎn)在哪，也必須有運(yùn)營數(shù)據(jù)。BA系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)運(yùn)行的數(shù)據(jù)分析建筑物節(jié)能環(huán)境保護(hù)的效能與曲線，從而凸顯它的高價(jià)值。在這中間，節(jié)能、環(huán)境保護(hù)，是持續(xù)的工作目標(biāo)。大家如果比較清楚建筑物是怎么設(shè)計(jì)的，建筑在設(shè)計(jì)的時(shí)候都是以最不利的條件下最大負(fù)荷時(shí)設(shè)計(jì)它的整個(gè)設(shè)備的供應(yīng)，如用電，電力設(shè)計(jì)必須在最糟糕的天氣下整個(gè)滿負(fù)荷的情況下能保證供應(yīng)。現(xiàn)在新建好的辦公建筑，入住率要達(dá)到80%，沒有5年、6年的時(shí)間不可能，一般前面兩三年，基本上入住率在20%-30%。政府辦公樓，國家發(fā)改委、國務(wù)院按照國家的標(biāo)準(zhǔn)辦公，正部級(jí)干部、正省級(jí)干部只有50平米工作面積。所以不能說政府辦公房不夠用，而是有多。住宅小區(qū)建成兩三年后，基本上有20%-30%的入住率，但也有一些地方被稱為“鬼城”，三五年沒有人住。房子沒人住，但設(shè)備系統(tǒng)都在工作，所以建筑物的供應(yīng)就會(huì)發(fā)生變化，天氣不好或者天氣好等情況，負(fù)荷都會(huì)發(fā)生變化，設(shè)備也會(huì)老化，需要通過設(shè)備系統(tǒng)、建筑運(yùn)行的數(shù)據(jù)檢測，讓數(shù)據(jù)可視化，然后評(píng)估、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分析問題，提出問題的改善方案。然后使用了改善還是要看效果。所以在建筑的整個(gè)生命周期，這是一個(gè)永恒的循環(huán)。
有一個(gè)案例：前幾年，上海對(duì)300多個(gè)商務(wù)辦公樓，167個(gè)商場進(jìn)行能耗的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)出來發(fā)現(xiàn)，商務(wù)辦公樓，每平方米一年只耗40幾度電，最大360度電，平均下來，最少最多都比較極端。這個(gè)數(shù)據(jù)提供了分析的基礎(chǔ)，同類型的建筑能耗差異很大，如果排除服務(wù)質(zhì)量后，節(jié)能的空間也很大。現(xiàn)在講綠色建筑，無論按照什么標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，最后主要的評(píng)價(jià)還是單位面積的能耗，應(yīng)當(dāng)在平均值以下。但實(shí)際上很多建筑的能耗值往往超出這個(gè)數(shù)據(jù)，大型的公共建筑，一些公共建筑的運(yùn)行情況并不合理。對(duì)于既有建筑，依靠包括智能化監(jiān)控的主動(dòng)節(jié)能技術(shù)，可以取得顯著的節(jié)能效果。
樓控供應(yīng)商表示，上了BA系統(tǒng)可以節(jié)省30%?它的基準(zhǔn)是什么?其實(shí)，建筑造好后，如果沒有控制，讓所有的設(shè)備運(yùn)行，它的能耗是100%，如果采用了BA系統(tǒng)進(jìn)行有效監(jiān)控，節(jié)省30%能耗，這是全世界都證明了的數(shù)據(jù)，是可靠的，而且有道理的。如果使用了BA系統(tǒng)，但其能耗降低值達(dá)不到30%，這是為什么?這也許是不懂使用，設(shè)計(jì)、調(diào)試不當(dāng)，最終沒有讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能耗降低30%的效果。除此之外，如果能夠?qū)崿F(xiàn)有效控制，精細(xì)化管控，在這個(gè)基礎(chǔ)上，能耗上還能再下降25%。這也是有依據(jù)的，在很多典型工程上，都已經(jīng)達(dá)到了這個(gè)數(shù)據(jù)。建筑建好后，設(shè)備讓其隨便用，只需BA系統(tǒng)的有效控制和精細(xì)管控，它的能耗就能從原來的100%下降到45%。
國內(nèi)有很多地方，像廣東、上海，很多公共建筑的BA系統(tǒng)都沒有正常的工作。BA供應(yīng)商表示設(shè)備在國外用得很好，但是在國內(nèi)就存在各種各樣的問題。后來我去查了英國金融時(shí)報(bào)待查英國60棟運(yùn)營商業(yè)建筑的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表明50%以上的建筑有控制問題，40%建筑的暖通空調(diào)設(shè)備存在問題，超過30%的建筑有空調(diào)傳感器無法正常測量，甚至15%建筑的BA系統(tǒng)專用設(shè)備失蹤，80%的既有建筑都存在室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)不良，能耗高。一次建設(shè)缺陷、建筑功能變更、設(shè)備系統(tǒng)故障或老化、BA系統(tǒng)失常等。這樣的情況下，需要通過調(diào)試證實(shí)、記錄新建或者改建的設(shè)施功能完全達(dá)到業(yè)主的設(shè)想需求，是綜合的、系統(tǒng)的進(jìn)行質(zhì)量控制的過程。
有時(shí)，我們需要對(duì)既有建筑BA系統(tǒng)再調(diào)試。再調(diào)試，就是在建筑物已經(jīng)投運(yùn)后，根據(jù)建筑物實(shí)際的實(shí)用功能和設(shè)備負(fù)荷，對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行精確調(diào)整，以保證室內(nèi)空間舒適要求下實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。因此，要做再調(diào)試的工作，有一定的前提，第一建筑物使用功能基本上穩(wěn)定，客廳就是客廳，報(bào)告廳就是報(bào)告廳，建筑物已經(jīng)使用大概一年以上。BA系統(tǒng)如果壞了，再調(diào)試就要更換BA系統(tǒng)。建筑里面有一年以上運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累，可能設(shè)備的運(yùn)用已被住戶和管理方抱怨不已，其能耗遠(yuǎn)高于當(dāng)?shù)赝愋徒ㄖＴ谶@時(shí)候，因?yàn)樗泄?jié)能改造的空間，我們可以進(jìn)行再調(diào)試。再調(diào)試就只是調(diào)一調(diào)嗎?并不是。往往參與再調(diào)試的人員當(dāng)初是做BA系統(tǒng)的，這時(shí)候熟悉了建筑的設(shè)計(jì)資料、建筑功能區(qū)、設(shè)備系統(tǒng)原理和布局、變更情況、竣工情況、控制工藝等，了解了建筑物運(yùn)行情況，功能、誤解管理、設(shè)備系統(tǒng)的維護(hù)等。他們根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，找出可能導(dǎo)致異常情況的原因，并進(jìn)行現(xiàn)場檢查，驗(yàn)證造成異常情況的原因。排除建筑錯(cuò)誤、安裝質(zhì)量問題和設(shè)備故障(相關(guān)方執(zhí)行)，重新確定控制方法和控制策略，制定調(diào)試方案，并實(shí)施。所以分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，驗(yàn)證控制方法和控制策略是再調(diào)試的有效手段。這里需要建筑的設(shè)計(jì)指標(biāo)，了解建筑物執(zhí)行情況、運(yùn)行情況，現(xiàn)場檢查等等。
BEMS功能的實(shí)現(xiàn)，需要樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)BAS，建筑管理系統(tǒng)BMS，建筑能源管理系統(tǒng)BEMS。BEMS建筑能源管理系統(tǒng)以能源管理和節(jié)能決策為目標(biāo)，實(shí)時(shí)采集與能耗相關(guān)數(shù)據(jù)與信息，通過分析、控制、管理等手段，優(yōu)化使用能源和消除能源浪費(fèi)，提高使用率。
最早的BA系統(tǒng)是一款設(shè)備監(jiān)控，把管理也納入進(jìn)去，有設(shè)備管理，07年住建部推出關(guān)于政府機(jī)關(guān)辦公建筑與大型公共建筑，能耗風(fēng)向監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)導(dǎo)則，推出來后，能耗監(jiān)測開始形成。很多地方把它作為強(qiáng)制性要求。但是僅僅是能耗的監(jiān)測實(shí)際上還不夠，既然有控制方法，了解了整個(gè)設(shè)備的布局，有能耗數(shù)據(jù)了，就還必須對(duì)建筑能耗需求進(jìn)行考慮，對(duì)能耗有基準(zhǔn)，節(jié)能有一個(gè)量化服務(wù)，節(jié)能改造有一個(gè)量化管理，分析整個(gè)策略都是整個(gè)系統(tǒng)中，這樣才可以使建筑節(jié)能做得更好。所以BA系統(tǒng)有各種各樣的結(jié)構(gòu)，其中最主要的是：使系統(tǒng)能效最大化，使需求最小化。BEMS的目標(biāo)是：以全面準(zhǔn)確的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)監(jiān)測，進(jìn)行精確優(yōu)化的運(yùn)行控制，然后進(jìn)行全局合理的管理調(diào)度，同時(shí)要有一個(gè)友好便捷交互界面。這些功能實(shí)現(xiàn)后，就能達(dá)到設(shè)備的最優(yōu)運(yùn)行，能量的最低消耗，管理的最高率，成本的有效控制。價(jià)值不僅僅是能源消耗的價(jià)值，還有很多的環(huán)境價(jià)值，如果是公共建筑節(jié)能，系統(tǒng)可以減少能耗，同時(shí)減少十幾萬噸二氧化碳的排放。
所以BA系統(tǒng)是942A的工作基礎(chǔ)，BA系統(tǒng)的正常運(yùn)行可以有效實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，提高建筑物的能效和服務(wù)質(zhì)量。科學(xué)組BA系統(tǒng)的調(diào)試，能夠節(jié)省建筑設(shè)備能耗的20%-40%。在中國大力推行節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展的方向下，BA系統(tǒng)的態(tài)勢將形成一個(gè)新興的行業(yè)。
