（海思技术部提供）
一、智能建筑节能概述
在与客户探讨建筑节能时，海思经常强调的是，当我们实施楼宇的节能时，不仅仅为了降低楼宇的寿命周期成本，我们需要更加注重的是我们所生存的星球可持续性发展。作为楼宇自控行业的专业人士，不论是业主还是系统服务商都应为节约能源、改善环境和保持可持续发展作出一些贡献。我们所运用能源管理及控制系统就是为了实现上述的目的。
二、影响楼宇能效的因素
楼宇的生命从包含四层因素。第一层即最底层，代表了建筑设计，包括建筑朝向、外立面和空间设计等。第二层表示设备设计，包括暖通负荷估算以及暖通系统的设计。第三层表示控制系统的设计。第四层即最顶层则是运行与维护。
低阶系统将影响到高阶系统的表现。例如房屋的外立面设计及其建筑材料的选择将影响到建筑冷暖要求。一个清晰的而长远的计划可以使暖通系统的设计者精确评估设计负荷，正确选择的合适的暖通系统。一个配置适当的制冷方案可以通过冷冻机组的优化组合，满足部分负荷下的高能效比。最后，运行和维护在建筑节能方面发挥着非常重要的作用，关键在于建筑的运行和维护在设计开发阶段就要纳入考虑。
由于不同的专业对建筑能耗有着不同的影响，所以对于他们在设计初期的参与就显得尤为重要。这样的合作不仅减少了由于考虑不充分而限制其他专业节能设计的开展，而且通过人员的专业知识的结合还将带来更加完善的设计。
三、楼宇自控系统令楼宇更节能
能源的可持续利用和环境健康问题是楼宇自控系统的主要发展推动力，早在七十年代初期它就被引进到建筑业发展中。在其他一些国家，楼宇自控系统还被称为EMCS——能源管理和控制系统，阐明了它的最重要的功能，即控制楼宇的能源消耗和操作楼宇设备。EMCS对于提高建筑能效有着直接的影响。EMCS的设计者成为了建筑设计小组中的一员。对于房屋的业主、开发商和其他专业设计者认识到EMCS的必要性是很重要的。环境控制设备，例如照明、供暖、制冷和通风设备，是按建筑最大需求量设计的，但每幢楼宇都有一个复合峰值曲线，它包括上中午波峰、下午波峰以及夜晚和凌晨的低负荷波谷。EMCS通过对建筑设备的控制来适应不同的峰值曲线。
EMCS通过控制设备的如下运行，节省并且管理了能源：
1.只在必要时运行设备；
2.在满足要求的最低容量下运行；
3.调节设备的开启，以降低运行费用。
A. EMCS的运行调度
根据空间使用率及用途进行运行调度是EMCS的基本功能之一。运行调度既可以基于设备不同的用途，又可以基于不同的时间段：一天、一周中的一天、假日或不在计划内的一天，还可以基于室内外空气的条件，控制设备的开关以及温度的升降。
1. 分区的控制提供了更多节能的可能，合理清晰的空间设计使得通风空调系统和照明系统的节能更易实现。例如一个开放的办公空间可被分割成多个区域，每个区域由一个VAV终端箱（变风量调节箱）和一个照明线路控制。销售员工、服务员工和其他员工有时需要离开他们工作岗位，就可以通过工作区域的暂时控制来进行温度升降和照明设备的开关。
2. 提供灵活的控制
在一栋办公楼中，一些住户经常需要加班。EMCS可以使得这些人员通过网络、电话、门禁卡或者按钮来延长时间。额外的使用将按照时间或实际使用负荷的耗电量以帐单形式发给住户。
3. 夜间低负荷控制
为了满足在夜间继续运行的设备的要求，将温度控制在室内外最小温差，这样可以使得围护结构的热损失保持最小。
4. 优化的开启
最优化的开启，就是在上班之前，先行开启暖通设备。关闭新风阀门，使室内空气温度迅速达到设定值。这个过程称为预冷或预热。
5. 优化的停止
在大楼内的人员离开前，且能够维持设定点温度一定时间的情况下，尽可能早地关闭暖通设备。
6. 夜间换气
在凉爽季节的夜间或清晨的室外空气凉爽且干燥的情况下，引进室外的新风来净化室内，可以延迟设备在早上开启的时间以节省能源。
B. EMCS的容量调节
建筑的采暖、制冷及通风的需求量取决于占有水平、室外气候及其他因素。然而设备的选型和设计始终应满足最大需求量。至关重要的是，整个系统的设计，包括暖通及楼宇控制系统，必须能够通过控制调节以满足建筑的瞬时要求。
1. EMCS的VAV（变风量）调节
拥有智能DDC（直接数字控制器）的VAV终端装置是一个很好的例子。在建筑设计的早期就应开始此系统的设计。重要的是应保持空间尽可能的开放，避免不必要的划分以减少系统阻力。开放式的普通办公区域、购物商场、大型饭店、会议室、多数大厦的前厅以及任何普遍的大型公用空间，这些区域在时间和空间上的要求是十分多样化的。VAV系统可以根据使用空间传感器测到的实际温度与设定的温度的差别，计算需要的冷/热风量，以使空间温度达到设定值。根据每块区域所需冷、热量来调节空气的温湿度，以减少能源的消耗。未经使用的空气循环回到AHU（空气处理机）以减少能量的损失。新、回风在经过表冷器前混合，然后经过加热/冷却盘管，然后进入送风管。在低负荷情况下，VAV系统与CAV（定风量）系统或FCU（风机盘管）系统相比，节约的能源是巨大的。通过使用室内空气的循环利用，减少了AHU的热交换，也就节约了冷冻水能耗。
2. EMCS的变静压调节
在常规VAV系统设计中，送风管道的静压是固定的一个值，这将确保该系统能够满足系统最不利的末端入口的资用压力。而高静压是系统所需的最高需求风压，但低负荷需求在大多数情况下，却几乎占了系统运行时间的75%，这就导致了低效率。变静压控制根据系统总风量的需求改变静压，并且使压力能够满足最不利变风量调节箱的需求。AHU的送风机的压力只需维持VAV调节箱的需求。
3. VAV的AHU送风温度的调节
当所有区域的温度都达到设定温度，并且所有VAV调节箱都在供应最小风量时，若空气处理机在制冷模式下，其送风温度将被调节至一个较高设定点；若其在供暖模式下的话，其送风温度则被调节至一个较低设定点。
4．根据需要控制新风量
AHU负责为其服务区域摄取新鲜空气。新风可以直接由室外引入，或者先通过一个可进行空气预热或预冷的PHU（空气预处理机组）再引入送风管。两种方式的AHU都有一个控制区域新风量的新风阀门。建筑规范中要求最小新风量来保证室内空气质量指标。为了符合这一规定，一些设计师用假设最大人数乘以25CMH。这样，计算所得的新风量总是在大部分时间远远高于大楼所必需的新风量。多余的新风处理将导致了能源和成本的浪费。根据需要对风量的控制是根据室内外CO2浓度的比较来控制新风阀门的开启。
5．冷冻机房的容量控制
机房内的设备的选型和配置需要对于一天中不同时刻的负荷变化来设计。大型建筑的负荷曲线通常更加多样化。设备的效率随负荷而变化，不同型号设备的效率曲线的走势有时会相去甚远。大型建筑需要多种不同型号的设备来确保高效或低KW/RT冷水机房的总效率。机房的容量调节的目的在于确定总负荷，比较所有设备的局部负荷效率和容量，并确定最高效的设备组合。为了避免不必要的设备的开启与关闭所造成的能源浪费，实际所需的负荷量必须由终端开始计算，而不仅是在送水管中测量热量。送水管中热量的测量是一个能量传递中的瞬时值，它往往滞后于实际值。
6．冷凝水温度的调节
进入冷却器的冷凝水温度越低，冷却器的效率越高。为了降低冷凝水温度，必须提高冷却塔风机转速而使得更多的能源消耗在冷却塔。然而冷凝水温度不可能低于室外空气湿球温度。节能的方法是将水温控制在室外湿球温度以上4℃至3℃左右。例如，在70%部分负荷下，冷却水进水温度在32℃时，冷凝器的能耗比在0.92（KW/RT），若将冷却水进水温度降至26℃，其能耗比将达到0.7（KW/RT），能耗比降低了0.22（KW/RT），即效率提高了24%。
C．EMCS的主要特性
在EMCS中，大楼中的所有设备分散的安装在大楼的不同位置，而且每种设备都有其独立的控制程序。因此EMCS系统的设计必须是分散式的（distributed），给每个设备都由一个个专用的DDC独立控制，而现场总线就必须高效的连通,以使DDC信号能够不经由其他服务器或主控制器实现对等通信。
一个好的节能方案必须能够分析并兼顾到不同设备的特点。比如，提高冷却水供水温度可以节省冷却机组的能耗，但是将导致风机的高速运行。一个好的EMCS系统必须有能力分析各种实时参数来确保整栋大楼处在最佳的运行工况。主从式的沟通方式是不可能达到同样的效果。
控制措施的编程是复杂而繁琐的。集成工程师必须同时掌握实际应用和编程的经验。找到同时具备两项技能的人员是很困难的，因此开发集成的成本是高昂的。通过运用ASDDC（应用模块化控制器）可以大大缩短开发的时间。ASDDC具有先进的控制技术嵌入芯片，集成工程师只需配置正确的参数即可。
你或许无法在单一的供应商处获取所有系统所需的产品。重要的是选择一个可以允许来自不同供应商的产品互操作的通信协议。开放系统这一术语在今天被广泛运用，有时开放系统表示系统与系统之间的连通。EMCS需要的是不同厂家控制器之间的实现互操作。我们所选择的是通过CSMA媒体通道控制方式的对等LonWorks通信协议以及LonMark功能对象属性所构成的平台。
本文通过对一些有效控制措施的描述，非常浅显的阐述了EMCS系统的重要性。这并不是要像向导一样来指导系统的执行。集成的EMCS系统的计划、编程和实施必须由合格的专业人员开展。一个成功的EMCS需要不同专业领域人员较早的互动与紧密的合作以及通过由EMCS所收集数据的调试和重调试。
