本報記者 郭藝珺 陸綺雯

    智慧城市的建設(shè)已在全國各地如火如荼地鋪展開來，作為其主力建設(shè)之一的智能樓宇一座座拔地而起。何謂智能樓宇？如果把建筑物的結(jié)構(gòu)和裝修比成一個人健康的身體和俊美的外表，那么，通過各種現(xiàn)代化技術(shù)所構(gòu)建的智能化系統(tǒng)，則使樓宇具備了“聰明”的大腦和敏銳的視覺、感覺、聽覺以及觸覺，可對建筑物內(nèi)外的信息進行收集、處理，并通過智能化系統(tǒng)做出適當(dāng)反應(yīng)，為樓宇的管理者和使用者提供各種信息，提高人們的居住品質(zhì)，給住戶帶來多元化信息以及安全、舒適、便利的生活環(huán)境。

    智能建筑正給人們的生產(chǎn)生活方式帶來許多根本性的變化。在這一系列進程中，科技“筍盤”比比皆是。

水泥加鼠標的時代來了

    在西方發(fā)達國家，樓宇智能化早已興起。 1984年，美國聯(lián)合科技的UTBS公司在康涅狄格州哈伏特市將一座金融大廈進行改造并取名City Place（都市大廈），主要增添了計算機設(shè)備、數(shù)據(jù)通信線路、程控交換機等，使住戶可以得到通信、文字處理、電子函件、情報資料檢索、行情查詢等服務(wù)。同時，大樓內(nèi)的所有空調(diào)、給排水、供配電設(shè)備、防火、保安設(shè)備都交由計算機進行控制，實現(xiàn)綜合自動化、信息化。改造之后，大廈的功能發(fā)生了質(zhì)的飛躍，大樓用戶獲得了經(jīng)濟舒適、高效安全的環(huán)境，世界上第一座智能化樓宇就此誕生。此后，全球的樓宇智能化建設(shè)走上了高速發(fā)展的軌道。

    中科院自動化研究所研究員陳龍告訴記者，智能建筑的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟水平的綜合體現(xiàn)，它已成為一個國家、地區(qū)和城市現(xiàn)代化水平的重要標志之一。針對不同用途、不同人群、不同地域的差別，智能建筑將以人為本，為人們提供個性化的服務(wù)。據(jù)悉，我國智能建筑設(shè)計標準把智能建筑定義為：“以建筑為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、辦公自動化及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環(huán)境。 ”

    自20世紀90年代初智能建筑技術(shù)引入我國之后，智能建筑技術(shù)在國內(nèi)得到推廣應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域已從賓館、商務(wù)樓擴展到住宅、城市綜合體等建筑。目前，上海、天津、廣州、深圳等城市已全面進入智能建筑建設(shè)的新一輪高潮期，繼國內(nèi)第一棟智能建筑——北京發(fā)展大廈建成后，上海金茂大廈、上海世茂國際廣場、南京中信銀行大廈、首都機場新航站樓等智能樓宇也相繼建成。

    對普通住戶來說，智能樓宇的魅力或許在于更直觀自如地“操控”。上周，由西門子開發(fā)，用來遠程控制大樓自動化設(shè)備的手機應(yīng)用HomeControl在安卓（Android）市場上架，此前這款應(yīng)用只能在蘋果iSO系統(tǒng)上使用。安卓版的發(fā)布意味著，將會有更多用戶能夠通過智能手機“操控”智能樓宇。據(jù)西門子相關(guān)負責(zé)人介紹，HomeControl支持6種語言，這一應(yīng)用能實現(xiàn)遠程樓宇進行自動化操作。無論白天黑夜，用戶通過這一應(yīng)用都可以隨時監(jiān)測和調(diào)節(jié)樓宇的供暖、通風(fēng)、空調(diào)等設(shè)備和系統(tǒng)，從而使得樓宇的能源使用更加高效。

    有了這個程序，用戶能方便地掌握供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)前的運行狀態(tài)和重要指標。如果系統(tǒng)不能有效運行或發(fā)生故障，應(yīng)用會通知到用戶。這一能耗指示功能采用不同顏色的符號來告知用戶哪里有必要進行調(diào)整。如果發(fā)生問題，用戶也能直接通過HomeControl進行調(diào)整。對樓宇物業(yè)的工作人員來說，他們不用再駐守中控室，只要一機在手，都能在別處自如掌握大樓的通風(fēng)、空調(diào)、供暖等。不過，HomeControl本身不采取任何行動，只是提示客戶各種節(jié)能的可能。啟用遠程訪問，還能直接控制樓宇或住宅的舒適性。比如，當(dāng)人們度假回來，在到家之前就可以提前打開供熱系統(tǒng)；如果百葉窗忘記關(guān)了，屋主無論在哪里都可以“遙控”關(guān)閉它。

    能如此輕松地在手機上“操控”樓宇內(nèi)設(shè)備的運作，除了樓宇的綜合布線、安防等主導(dǎo)性要素外，“樓宇自控”是智能建筑的核心系統(tǒng)之一。忽略晦澀難懂的專業(yè)術(shù)語，所謂的“樓宇自控”即對樓宇內(nèi)的電氣設(shè)備進行檢測、分析和控制以達到統(tǒng)一且高效管理的目的。由于建筑能耗過大的問題日益突出，這對量化降低能耗的要求變得越來越迫切，設(shè)計者不僅要把節(jié)能作為樓宇自控系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點，還要能夠有效地掌握和計量節(jié)能效果。另外，整個節(jié)能過程需要更加智能化，能將數(shù)據(jù)分析、自動決策等技術(shù)和人工控制用電、溫度控制、設(shè)備節(jié)能等措施結(jié)合起來，為節(jié)能提供更加完善、詳實的數(shù)據(jù)。

    近年來，設(shè)計上出現(xiàn)的新變化為樓宇自控企業(yè)帶來了商機。很多智能化產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)開始調(diào)整自己的經(jīng)營戰(zhàn)略，轉(zhuǎn)向節(jié)能領(lǐng)域。三菱電機相關(guān)負責(zé)人向記者介紹，三菱電機提倡“可視化節(jié)能”概念，不僅注重改善設(shè)備性能，還依靠可視化、透明的管理方式，把握能量消耗的動向，對建筑運行提出針對性的意見。在樓宇節(jié)能項目實踐中，三菱電機根據(jù)學(xué)校能耗的特點，將各類能耗集成到一套完整的能耗分析系統(tǒng)中，定期調(diào)整節(jié)能措施，達到良好的節(jié)能效果；通過分析學(xué)校建筑利用率的特點，對教室、宿舍等場所的空調(diào)、照明系統(tǒng)實現(xiàn)智能化程度較高的自動化控制，使學(xué)校的用電量有所下降。

    展望未來，西門子樓宇科技解決方案與服務(wù)負責(zé)人認為，安防和樓宇自動化之間的傳統(tǒng)劃分正在逐漸模糊，完善的、整體的危機處理和樓宇自動化解決方案及增值服務(wù)將是大勢所趨。為滿足這些需求，西門子提供的“全面樓宇解決方案”，能實現(xiàn)對多個技術(shù)基礎(chǔ)系統(tǒng)的整合：電氣安裝、供暖、通風(fēng)、氣溫控制、照明控制、門禁控制、視頻監(jiān)控、報警系統(tǒng)、火災(zāi)探測和疏散系統(tǒng)。

“智商”升級，綠色更“深”

    從快餐店到聳立的辦公樓，樓宇擁有各種各樣的形狀和尺寸。但是大多數(shù)建筑物有著兩個共同點：對能源的胃口很大、能效提升潛力很大。實際上，根據(jù)美國和德國政府的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，住宅和商用建筑消耗了全球40%的一次能源，并且排放了全球21%的二氧化碳。另一組研究數(shù)字顯示，全球用于建筑物供熱與照明的能耗占總能耗的比例高達40%左右。不過，隨著智能樓宇管理系統(tǒng)的廣泛采用，供電、供熱網(wǎng)絡(luò)的負荷將得以大大緩解。

    于是，這樣的場景越來越普遍：當(dāng)最后一個員工刷卡離開辦公室，辦公室里所有的照明就會自動關(guān)閉；炎炎夏日里，辦公室內(nèi)若只有兩三名員工在工作，空調(diào)會根據(jù)室內(nèi)人員數(shù)量自動調(diào)整室溫；如果某一房間的室溫過低或過高，系統(tǒng)會將報警信息送到相關(guān)管理人員的手機上以示提醒……還是那座鋼筋水泥筑成的樓宇建筑，但因為其中密布著的一張無形信息大網(wǎng)，而使樓宇的“智商”整體升級，從而變得更加綠色。實際上，智能建筑本身的發(fā)展，以及它經(jīng)過的歷程，也正朝著綠色建筑的方向行進著。

    綠色建筑我們并不陌生，最直觀的釋義就是建筑能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗的目的。西門子樓宇科技技術(shù)總監(jiān)鐘慶華表示，國際協(xié)會對綠色建筑有正式的定義?！熬G色建筑要求對某個結(jié)構(gòu)及其周圍環(huán)境的設(shè)計、建造及運行首先要符合更加有效地使用資源（如能源，水，原料等）。其次，綠色建筑要減少浪費、污染和對環(huán)境的損害。再者，綠色建筑能改善居住者的健康與生產(chǎn)力的特點。綠色建筑的特點是它們都有綠色可持續(xù)場地評價，做到建筑節(jié)水、能源利用與大氣保護，它們合理利用資源，室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)并且采用創(chuàng)新的設(shè)計流程。 ”

    可見，對“綠色”樓宇的定義，不單單是將系統(tǒng)安裝在一棟樓，通過硬件達到節(jié)能降耗的效果，還要輔以能耗監(jiān)控，輔以節(jié)能措施，降低用電量。鐘慶華向記者介紹，樓宇真正的成本在于設(shè)計、建造、運營以及60年后的重建。一棟樓80%成本在運營中產(chǎn)生，其中能耗占40%，運營成本占60%。 “由此，我們對建筑有了新的思考。建筑物中，我們可以對絕緣材料、供熱與制冷、照明和電器進行減排投資?！苯?jīng)西門子測算，供熱與制冷以及照明的減排投資回報率最高。

    “西門子從上世紀90年代就開始關(guān)注建筑節(jié)能。”鐘慶華表示，“通過西門子合同能源管理的方式，客戶無需承擔(dān)任何費用，西門子對建筑物的供熱制冷、照明減排等進行科學(xué)合理的設(shè)計和改造，從而實現(xiàn)降低能耗、提高運行效率，并通過以此節(jié)約的成本來支付項目所需費用。 ”據(jù)了解，目前西門子已廣泛參與到綠色節(jié)能建筑領(lǐng)域，參與了香港第一個零碳建筑、北京市朝陽區(qū)政府辦公樓等項目。

    據(jù)悉，2011年投入使用的西門子上海中心獲得了美國綠色建筑委員會頒發(fā)的LEED金獎?wù)J證，與國內(nèi)同等規(guī)模的樓宇相比，可節(jié)能30%，年減排二氧化碳1400噸。整個園區(qū)采用了多項西門子節(jié)能技術(shù)，通過能源管理和控制系統(tǒng)、高效泵機和風(fēng)扇變頻器、節(jié)水衛(wèi)生設(shè)施、熱量回收以及智能高效的照明和遮陽系統(tǒng)等，有效地提高并優(yōu)化能源及自然資源在樓宇中的使用。 “上海西門子大樓采用了最大化的日光照射，燈光控制系統(tǒng)，我們力爭盡量采用自然光照明等等?！辩姂c華補充說，僅從大樓第一年的運行數(shù)據(jù)來看，就節(jié)電105萬千瓦時，減少二氧化碳排放340噸，節(jié)約電費113萬元，比不采取節(jié)能措施節(jié)約20%。

    近年來，大城市里的城市綜合體如雨后春筍般多起來。城市綜合體就是將城市中的商業(yè)、辦公、居住、旅店、展覽、餐飲、會議、文娛和交通等城市生活空間的三項以上進行組合，并在各部分間建立一種相互依存、相互助益的能動關(guān)系，從而形成一個多功能、高效率的綜合體。其與多功能建筑的區(qū)別就在于，城市綜合體是將各種功能的建筑優(yōu)化之后組成的有機體，也就是說，它本身就是一種能效節(jié)約的產(chǎn)物。事實上，城市綜合體還可以實現(xiàn)更高效的能源集約化。

    據(jù)了解，城市綜合體的能耗隨著各功能區(qū)的不同組合而呈現(xiàn)不同的變化趨勢。一般而言，空調(diào)耗電占到總能耗的50%左右。而城市綜合體的節(jié)能挑戰(zhàn)在于：第一，業(yè)態(tài)多樣，客戶需求差異大，能耗特點各不相同；第二，冷熱負荷波動范圍大，用能峰值處于用電高峰期；第三，系統(tǒng)龐大繁雜，運營方案復(fù)雜多變。

    不難發(fā)現(xiàn)，這些既是節(jié)能的難點，也可以是提高能效的突破點。鐘慶華介紹說，以上海鬧市的中信泰富廣場為例，這個城市綜合體是集大型購物廣場、商場、商務(wù)辦公等功能于一體的地標性建筑，通過最近實施的節(jié)能改造，實現(xiàn)了降低大樓運營成本、提高設(shè)備可靠性以及提高環(huán)境舒適性等多個目標。西門子在對中信泰富廣場的能耗情況進行詳細審計、調(diào)研和評估后，為其量身定做了相應(yīng)的節(jié)能解決方案，對相應(yīng)的設(shè)備和系統(tǒng)進行了升級改造，主要包括鍋爐節(jié)能控制系統(tǒng)、蓄冷/蓄熱空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)、燈具及照明控制系統(tǒng)、自動扶梯節(jié)能控制系統(tǒng)等，采用了城市綜合體能效監(jiān)控平臺、能量按需分配控制、新風(fēng)按需送風(fēng)控制、排風(fēng)余熱回收等新技術(shù)。

    如今的中信泰富廣場已然是一座高效節(jié)能型城市綜合體，改造后第一年即節(jié)能達到185萬千瓦時，節(jié)約人民幣折合153萬余元；第二年節(jié)能達到172萬千瓦時，節(jié)約人民幣折合142萬余元。據(jù)記者了解，雖然節(jié)能改造的花費代價不菲，但投資回報超出預(yù)期，僅需3.5年即可收回全部投資。

智能樓宇，聰明用電

    隨著智能樓宇技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，這兩者也碰撞出新的火花。

    在阿聯(lián)酋的沙漠中，一座未來的環(huán)保之城呼之欲出。這座名為馬斯達爾的城市毗鄰阿聯(lián)酋首府阿布扎比，匯集了來自全球的能工巧匠。該城市在建成后能夠容納5萬名居民，其能源需求將完全由可再生能源滿足，同時還能實現(xiàn)二氧化碳零排放。據(jù)了解，該市的電力將主要由太陽能熱電廠及光伏裝置提供。

    馬斯達爾的規(guī)劃者希望能夠通過提高能源效率，來沖抵部署先進能源解決方案的高額成本。事實上，馬斯達爾居民的人均用電量預(yù)計僅為目前水平的1/5。

    如果將極具前瞻意識的規(guī)劃與現(xiàn)代技術(shù)完美結(jié)合，這一目標完全可以實現(xiàn)。遵循這一理念，馬斯達爾的建筑物相對較為集中，如此便能夠相互遮光，進而減少對空調(diào)的使用需求。除此之外，城市所有的建筑物都將建于混凝基座之上，這樣有助于在樓宇底部形成空氣流通，從而保持涼爽的室溫。統(tǒng)計顯示，目前空調(diào)占阿布扎比總能耗的比例高達70%，而規(guī)劃中的這些建筑措施則有望使馬斯達爾的這一比例大大降低。

    馬斯達爾的綠色環(huán)保、高新技術(shù)理念由英國建筑師諾曼·福斯特提出，預(yù)計這座城市將于2016年竣工。一旦這一理念經(jīng)證明是行之有效的，那么世界各地的城市規(guī)劃者與建筑師就能根據(jù)這個項目中的新技術(shù)，制定并調(diào)整規(guī)劃。馬斯達爾當(dāng)然非常獨特。畢竟，這種能夠從城市建設(shè)最初就著眼于最大程度地降低環(huán)境影響的機會極為難得。

    對于智能樓宇管理技術(shù)的需求倒是無處不在。以工業(yè)化國家為例，建筑物已經(jīng)開始從純粹的能源消費者定位朝著電力市場的積極參與者轉(zhuǎn)變——在市場上出售自身生產(chǎn)的電力。供職于瑞士楚格西門子樓宇科技集團、專攻能源效率技術(shù)的沃克·爵根指出，“越來越多的建筑都配備了自己的光伏發(fā)電系統(tǒng)或小型風(fēng)力發(fā)電廠，而智能電表的應(yīng)用將帶來諸多變化。 ”

    這些小巧的智能電表除用于顯示用電量之外，還將能夠與家用電器及電力公司實現(xiàn)互聯(lián)互通。根據(jù)歐盟的一項指令以及德國的法律法規(guī)，自2010年起，所有新建的現(xiàn)代化樓宇都必須配備智能電表。通過這種方式，消費者能夠更清楚地了解自己的用電成本，而電力公司也能更準確地預(yù)測用電需求，進而推出新產(chǎn)品，包括每15分鐘調(diào)整一次的動態(tài)定價機制。由于能夠更方便地“疏散”用電需求，這使得所有電網(wǎng)的供電壓力得以緩解。事實上，據(jù)專家預(yù)測，通過這種方式，可節(jié)省高達20%的電能。

    當(dāng)然，智能建筑借助智能電網(wǎng)可實現(xiàn)的節(jié)能比例 “因樓而異”，一般來說，建筑物均能實現(xiàn)20%-25%的節(jié)能幅度。爵根舉例說明：“購物中心的節(jié)能潛力通常可高達50%，寫字樓介于20%至30%之間，而醫(yī)院則為5%至10%。 ”這些差異主要取決于建筑物的用途。以歐洲為例，當(dāng)?shù)卦S多購物中心每天開放時間通常為10至12個小時，且逢周日休息。但醫(yī)院則不同，必須全天候地運轉(zhuǎn)?！斑@就是為什么醫(yī)院節(jié)能空間不大的原因。同樣的，寫字樓的暖氣可以關(guān)，但醫(yī)院仍然行不通。 ”位于美國的西門子零售與商業(yè)系統(tǒng)公司（RCS）專門從事大型連鎖商場的能源管理，來自該公司的數(shù)據(jù)證實了這一點。盡管電力成本不斷攀升，但是該公司客戶的電費卻降低了15%-30%。鑒于美國商用建筑占樓宇總能耗的比例高達46%，因此RCS對能源需求的潛在長期影響將是巨大的。

    先進技術(shù)不僅能夠幫助熱帶和溫帶地區(qū)實現(xiàn)節(jié)能，在嚴寒地區(qū)同樣也能夠發(fā)揮成效。以瑞士阿爾卑斯俱樂部新建的羅薩山小屋為例。這幢坐落于海拔2883米的建筑將在很大程度上實現(xiàn)自給自足——這還得歸功于西門子提供的先進樓宇技術(shù)與組件。樓宇的電力平常將由光伏系統(tǒng)提供，而配備的熱電聯(lián)產(chǎn)機組將能提供應(yīng)急電力。為了最大限度地提高能源效率，該建筑的控制系統(tǒng)將根據(jù)天氣預(yù)報及預(yù)定信息，對電力與供暖系統(tǒng)以及儲能與用電需求進行協(xié)調(diào)。與此同時，控制系統(tǒng)還將采用巧妙的算法，定期計算出最佳的終點溫度，以求以最少的資源消耗來實現(xiàn)舒適的室內(nèi)環(huán)境，從而杜絕能源浪費。

延伸閱讀

當(dāng)“智能”來敲門

    智能家居是以智能住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通訊、訊息家電、設(shè)備自動化功能，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。而這一切都是在家庭產(chǎn)品自動化、智能化的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)按擬人化的要求實現(xiàn)的。智能家居可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)，利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、無線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機地結(jié)合在一起。智能家居在國內(nèi)已經(jīng)起步，我們先去發(fā)展更快的國外一掠精彩。

    【澳大利亞】澳大利亞智能家居的特點是讓房屋做到百分之百的自動化，而且不會看到任何手動的開關(guān)。大多數(shù)房間的視頻設(shè)備都隱藏在房間的護壁板中。澳大利亞的智能家居保安系統(tǒng)里傳感器數(shù)量更多，即使飛過一只小蟲，系統(tǒng)都可以探測出來。

    【美國】比爾·蓋茨的家是智能化的典范，隨處可見高科技的影子。整個建筑根據(jù)不同的功能分為12個區(qū)，通道出口處都裝有機關(guān)。其中智能化程度最高的部分首推會議室，這個房間可隨時高速接入互聯(lián)網(wǎng)，24小時為蓋茨提供一切他需要的信息。同時，豪宅內(nèi)部安裝了強大的電子安防系統(tǒng)，沒有身份識別胸針就會被確認為入侵者。

    【韓國】韓國電信用4A描述他們的數(shù)字化家庭系統(tǒng)（HDS）的特征，即：Any Device，Any Service，AnyWhere，AnyTime，以此表示這套系統(tǒng)能讓主人在任何時間、任何地點操作家里的任何用具、獲得任何服務(wù)。還有一種叫做Nespot的家庭安全系統(tǒng)，無論身處何處，都可以控制你的各種家庭狀況。