（海思技術部提供）
一、智能建筑節能概述
在與客戶探討建筑節能時，海思經常強調的是，當我們實施樓宇的節能時，不僅僅為了降低樓宇的壽命周期成本，我們需要更加注重的是我們所生存的星球可持續性發展。作為樓宇自控行業的專業人士，不論是業主還是系統服務商都應為節約能源、改善環境和保持可持續發展作出一些貢獻。我們所運用能源管理及控制系統就是為了實現上述的目的。
二、影響樓宇能效的因素
樓宇的生命從包含四層因素。第一層即最底層，代表了建筑設計，包括建筑朝向、外立面和空間設計等。第二層表示設備設計，包括暖通負荷估算以及暖通系統的設計。第三層表示控制系統的設計。第四層即最頂層則是運行與維護。
低階系統將影響到高階系統的表現。例如房屋的外立面設計及其建筑材料的選擇將影響到建筑冷暖要求。一個清晰的而長遠的計劃可以使暖通系統的設計者精確評估設計負荷，正確選擇的合適的暖通系統。一個配置適當的制冷方案可以通過冷凍機組的優化組合，滿足部分負荷下的高能效比。最后，運行和維護在建筑節能方面發揮著非常重要的作用，關鍵在于建筑的運行和維護在設計開發階段就要納入考慮。
由于不同的專業對建筑能耗有著不同的影響，所以對于他們在設計初期的參與就顯得尤為重要。這樣的合作不僅減少了由于考慮不充分而限制其他專業節能設計的開展，而且通過人員的專業知識的結合還將帶來更加完善的設計。
三、樓宇自控系統令樓宇更節能
能源的可持續利用和環境健康問題是樓宇自控系統的主要發展推動力，早在七十年代初期它就被引進到建筑業發展中。在其他一些國家，樓宇自控系統還被稱為EMCS——能源管理和控制系統，闡明了它的最重要的功能，即控制樓宇的能源消耗和操作樓宇設備。EMCS對于提高建筑能效有著直接的影響。EMCS的設計者成為了建筑設計小組中的一員。對于房屋的業主、開發商和其他專業設計者認識到EMCS的必要性是很重要的。環境控制設備，例如照明、供暖、制冷和通風設備，是按建筑最大需求量設計的，但每幢樓宇都有一個復合峰值曲線，它包括上中午波峰、下午波峰以及夜晚和凌晨的低負荷波谷。EMCS通過對建筑設備的控制來適應不同的峰值曲線。
EMCS通過控制設備的如下運行，節省并且管理了能源：
1.只在必要時運行設備；
2.在滿足要求的最低容量下運行；
3.調節設備的開啟，以降低運行費用。
A. EMCS的運行調度
根據空間使用率及用途進行運行調度是EMCS的基本功能之一。運行調度既可以基于設備不同的用途，又可以基于不同的時間段：一天、一周中的一天、假日或不在計劃內的一天，還可以基于室內外空氣的條件，控制設備的開關以及溫度的升降。
1. 分區的控制提供了更多節能的可能，合理清晰的空間設計使得通風空調系統和照明系統的節能更易實現。例如一個開放的辦公空間可被分割成多個區域，每個區域由一個VAV終端箱（變風量調節箱）和一個照明線路控制。銷售員工、服務員工和其他員工有時需要離開他們工作崗位，就可以通過工作區域的暫時控制來進行溫度升降和照明設備的開關。
2. 提供靈活的控制
在一棟辦公樓中，一些住戶經常需要加班。EMCS可以使得這些人員通過網絡、電話、門禁卡或者按鈕來延長時間。額外的使用將按照時間或實際使用負荷的耗電量以帳單形式發給住戶。
3. 夜間低負荷控制
為了滿足在夜間繼續運行的設備的要求，將溫度控制在室內外最小溫差，這樣可以使得圍護結構的熱損失保持最小。
4. 優化的開啟
最優化的開啟，就是在上班之前，先行開啟暖通設備。關閉新風閥門，使室內空氣溫度迅速達到設定值。這個過程稱為預冷或預熱。
5. 優化的停止
在大樓內的人員離開前，且能夠維持設定點溫度一定時間的情況下，盡可能早地關閉暖通設備。
6. 夜間換氣
在涼爽季節的夜間或清晨的室外空氣涼爽且干燥的情況下，引進室外的新風來凈化室內，可以延遲設備在早上開啟的時間以節省能源。
B. EMCS的容量調節
建筑的采暖、制冷及通風的需求量取決于占有水平、室外氣候及其他因素。然而設備的選型和設計始終應滿足最大需求量。至關重要的是，整個系統的設計，包括暖通及樓宇控制系統，必須能夠通過控制調節以滿足建筑的瞬時要求。
1. EMCS的VAV（變風量）調節
擁有智能DDC（直接數字控制器）的VAV終端裝置是一個很好的例子。在建筑設計的早期就應開始此系統的設計。重要的是應保持空間盡可能的開放，避免不必要的劃分以減少系統阻力。開放式的普通辦公區域、購物商場、大型飯店、會議室、多數大廈的前廳以及任何普遍的大型公用空間，這些區域在時間和空間上的要求是十分多樣化的。VAV系統可以根據使用空間傳感器測到的實際溫度與設定的溫度的差別，計算需要的冷/熱風量，以使空間溫度達到設定值。根據每塊區域所需冷、熱量來調節空氣的溫濕度，以減少能源的消耗。未經使用的空氣循環回到AHU（空氣處理機）以減少能量的損失。新、回風在經過表冷器前混合，然后經過加熱/冷卻盤管，然后進入送風管。在低負荷情況下，VAV系統與CAV（定風量）系統或FCU（風機盤管）系統相比，節約的能源是巨大的。通過使用室內空氣的循環利用，減少了AHU的熱交換，也就節約了冷凍水能耗。
2. EMCS的變靜壓調節
在常規VAV系統設計中，送風管道的靜壓是固定的一個值，這將確保該系統能夠滿足系統最不利的末端入口的資用壓力。而高靜壓是系統所需的最高需求風壓，但低負荷需求在大多數情況下，卻幾乎占了系統運行時間的75%，這就導致了低效率。變靜壓控制根據系統總風量的需求改變靜壓，并且使壓力能夠滿足最不利變風量調節箱的需求。AHU的送風機的壓力只需維持VAV調節箱的需求。
3. VAV的AHU送風溫度的調節
當所有區域的溫度都達到設定溫度，并且所有VAV調節箱都在供應最小風量時，若空氣處理機在制冷模式下，其送風溫度將被調節至一個較高設定點；若其在供暖模式下的話，其送風溫度則被調節至一個較低設定點。
4．根據需要控制新風量
AHU負責為其服務區域攝取新鮮空氣。新風可以直接由室外引入，或者先通過一個可進行空氣預熱或預冷的PHU（空氣預處理機組）再引入送風管。兩種方式的AHU都有一個控制區域新風量的新風閥門。建筑規范中要求最小新風量來保證室內空氣質量指標。為了符合這一規定，一些設計師用假設最大人數乘以25CMH。這樣，計算所得的新風量總是在大部分時間遠遠高于大樓所必需的新風量。多余的新風處理將導致了能源和成本的浪費。根據需要對風量的控制是根據室內外CO2濃度的比較來控制新風閥門的開啟。
5．冷凍機房的容量控制
機房內的設備的選型和配置需要對于一天中不同時刻的負荷變化來設計。大型建筑的負荷曲線通常更加多樣化。設備的效率隨負荷而變化，不同型號設備的效率曲線的走勢有時會相去甚遠。大型建筑需要多種不同型號的設備來確保高效或低KW/RT冷水機房的總效率。機房的容量調節的目的在于確定總負荷，比較所有設備的局部負荷效率和容量，并確定最高效的設備組合。為了避免不必要的設備的開啟與關閉所造成的能源浪費，實際所需的負荷量必須由終端開始計算，而不僅是在送水管中測量熱量。送水管中熱量的測量是一個能量傳遞中的瞬時值，它往往滯后于實際值。
6．冷凝水溫度的調節
進入冷卻器的冷凝水溫度越低，冷卻器的效率越高。為了降低冷凝水溫度，必須提高冷卻塔風機轉速而使得更多的能源消耗在冷卻塔。然而冷凝水溫度不可能低于室外空氣濕球溫度。節能的方法是將水溫控制在室外濕球溫度以上4℃至3℃左右。例如，在70%部分負荷下，冷卻水進水溫度在32℃時，冷凝器的能耗比在0.92（KW/RT），若將冷卻水進水溫度降至26℃，其能耗比將達到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，大樓中的所有設備分散的安裝在大樓的不同位置，而且每種設備都有其獨立的控制程序。因此EMCS系統的設計必須是分散式的（distributed），給每個設備都由一個個專用的DDC獨立控制，而現場總線就必須高效的連通,以使DDC信號能夠不經由其他服務器或主控制器實現對等通信。
一個好的節能方案必須能夠分析并兼顧到不同設備的特點。比如，提高冷卻水供水溫度可以節省冷卻機組的能耗，但是將導致風機的高速運行。一個好的EMCS系統必須有能力分析各種實時參數來確保整棟大樓處在最佳的運行工況。主從式的溝通方式是不可能達到同樣的效果。
控制措施的編程是復雜而繁瑣的。集成工程師必須同時掌握實際應用和編程的經驗。找到同時具備兩項技能的人員是很困難的，因此開發集成的成本是高昂的。通過運用ASDDC（應用模塊化控制器）可以大大縮短開發的時間。ASDDC具有先進的控制技術嵌入芯片，集成工程師只需配置正確的參數即可。
你或許無法在單一的供應商處獲取所有系統所需的產品。重要的是選擇一個可以允許來自不同供應商的產品互操作的通信協議。開放系統這一術語在今天被廣泛運用，有時開放系統表示系統與系統之間的連通。EMCS需要的是不同廠家控制器之間的實現互操作。我們所選擇的是通過CSMA媒體通道控制方式的對等LonWorks通信協議以及LonMark功能對象屬性所構成的平臺。
本文通過對一些有效控制措施的描述，非常淺顯的闡述了EMCS系統的重要性。這并不是要像向導一樣來指導系統的執行。集成的EMCS系統的計劃、編程和實施必須由合格的專業人員開展。一個成功的EMCS需要不同專業領域人員較早的互動與緊密的合作以及通過由EMCS所收集數據的調試和重調試。
