1 前言
由于中国经济的高速发展，对能源需求（尤其是电能）日趋紧迫，尽管一些新的再生能源出现（如风能、太阳能等），缓解了部分能源供应，但是受到传输、储存以及国家政策的影响，成为主要的能源还需要走很长的路，能源的有效使用已经不仅是经济问题，更是关系到国家战略的问题。目前在中国，９０％以上的大型建筑是高耗能建筑，其中尤其是大型商业综合楼，是典型的耗（电）能大户，因此采用多种控制方式及手段实现建筑物节能，成为可持续发展绿色建筑的必然选择。
绿色建筑是现代建筑革命性的升级，通过ＢＭＳ 系统对楼宇能耗设备有效控制和优化，智能管理自然资源，创造对环境友善、节约能源的建筑，尽可能减少对自然资源的损耗和危害；显然，绿色建筑首先必须是智能建筑。
目前，国际上对绿色建筑有着严格的评估考核体系及设计标准，其中主要有以下几种。
（1）ＢＲＥＥＡＭ，建筑研究所环境评估法，由英国建筑研究所于19９０年提出，是世界上第一个绿色建筑评估法，目前其新的评估系统为ＢＲＥＥＡＭ９８.
（2）ＡＳＨＲＡＥ １８９．１Ｐ，是由美国ＡＳＨＲＡＥ组织制定的高效绿色建筑设计标准，该标准明确了绿色建筑的能效、室内空气品质和舒适性温度控制目标和手段，主要包含以下内容：
①绿色建筑管理和强制性内容
②能源优化策略
③室内空气品质要求和控制
④建筑运营管理体系的建立和计划
同时，美国ＡＳＨＲＡＥ组织也推出了配套的建筑能源标准和高级能源设计指导：ＡＳＨＲＡＥ９０．１－２００７大楼能源标准。
该标准同时提供了不同类型建筑物的高级能源设计指南：
①办公楼宇能源设计指南
②零售及商场能源设计指南
③学校能源设计指南
④ＡＳＨＲＡＥ１００－２００６现行大楼能源节能标准
（3）ＬＥＥＤ，能源环境设计先锋，是美国绿色建筑协会（ＵＳＧＢＣ）推出的绿色建筑评估体系，主要包含以下内容：
①ＬＥＥＤ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｉｎｔｅｒｉｏｒｓ商业装修ＬＥＥＤ标准
②ＬＥＥＤ ｆｏｒ Ｃｏｒｅ＆Ｓｈｅｌｌ建筑结构ＬＥＥＤ标准
③ＬＥＥＤ ｆｏｒ Ｇｒｅｅｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ：Ｏ＆Ｍ建筑运行和维护ＬＥＥＤ标准
④ＬＥＥＤ ｆｏｒ Ｎｅｗ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ新建楼宇ＬＥＥＤ 标准
⑤ＬＥＥＤ ｆｏｒ Ｓｃｈｏｏｌｓ学校ＬＥＥＤ标准
国际上包括中国大陆在内亚洲及太平洋地区，主要采用ＬＥＥＤ绿色建筑评估体系，因此在下文将详细阐述ＬＥＥＤ评估体系内容。
２ ＬＥＥＤ标准
２．１ ＬＥＥＤ标准内容介绍
ＬＥＥＤ针对绿色建筑的节能效果进行评估，有各项评估指标，每项指标又列出了具体目标、要求和技术策略，主要有以下评估指标组成：
（1）自来水
（2）公共照明系统
（3）ＨＶＡＣ空气处理系统
（4）冷热水循环泵系统
（5）测试、整定
（6）检测、计量和认证
（7）系统整合
ＬＥＥＤ对上述指标逐一进行考核评估，并给出得分点，根据得分的高低ＬＥＥＤ认证从低到高分列三个等级：
（1）认证级：得分点４０~４９
（2）银牌级：得分点５０~５９
（3）金牌级：得分点６０~７９
（4）白金级：得分点８０以上
２．２ ＬＥＥＤ标准评估指标介绍
自然水：根据ＡＳＨＲＡＥ组织20０９年统计资料显示，在北美地区（美国、加拿大）近８％的能耗是用于水的输送和处理；并且在水资源有限而且分布又极不均匀的情况下，存在水资源被浪费的情况，明显表现在高质量的饮用水经常被不恰当应用在生活排污水系统中。
ＬＥＥＤ针对上述现象提出了以下技术策略：
（1）废水创新应用
（2）雨水的收集
（3）冷凝水的收集
将这些收集的再生水资源用于下列应用场合，最大限度有效利用水资源：
（1）各类管道的冲洗
（2）灌溉用水
（3）冷却塔水的制作
ＬＥＥＤ对自然水评估的得分点的主要内容：
（1）减少自然水的使用，如能减少３０％~４０％的用量，可以得分２－４/６－１１
（2）有效使用景观用水，如能减少５０％~１００％的用量，可以得分２－４/１－５
（3）创新废水技术，减少５０％自然水不恰当的用在污水处理上，可以得分２
（4）冷却塔水的管理，减少化学处理的用量，可以得分１
照明系统：根据ＡＳＨＲＡＥ组织20０９年统计资料显示，商业大楼大约１１%~３５％电能是用于楼宇照明；同时，照明产生的热能又使ＨＶＡＣ空气处理系统需要更多负荷，而且也存在较为严重的用电浪费现象，最为常见的就是在非需要用电的时间和地点经常让照明处于常亮的状态；不经常使用最佳占有模式程序控制照明开启，产生严重光照污染。
ＬＥＥＤ针对上述现象提出了以下技术策略：在非必要状态程序性关闭灯光照明系统
１）根据时间表程序启/停灯光照明系统
ＡＳＨＲＡＥ ９０．１标准提出，ＢＡＳ系统根据时间表基准关闭非必要状态的楼宇照明，在４小时之内都是可接受的；同时，可关闭将近５０％的室外照明回路。
２）以判断是否为工作占有模式启停灯光照明
ＡＳＨＲＡＥ ９０．１标准提出，当工作模式处于非占有模式就可关闭照明回路３０min；１８９．１标准要求工作房间必须采用占有模式探测器自动和人工关闭照明系统。
３）对独立区域采取个性化控制
减少亮度，保证最低限度光照需求。
１）采用光照度控制照明回路启/停
２）最大限度利用太阳光
通过光照度传感器设定目标区域的亮度等级，并根据等级的不同来调整设定亮度。
ＬＥＥＤ对照明系统评估的得分点主要内容：
１）对于非紧急照明采用户外照明来保证可视度，并减少约５０％照明回路，同时减少１１：00－17：00区间内的能耗，得分为１.
２）对５０％~９０％工作区间占有模式控制采用个性化控制策略，可得１分。
３）采用光照度控制实现节能效果，得分为１~３
ＨＶＡＣ空气处理系统。
ＡＳＨＲＡＥ组织０９年统计资料表明，商业楼宇楼层空间采用能源计量的不足２５％，有１３％的ＢＡＳ系统因并没有达到４%~２０％节能效果。
ＬＥＥＤ针对ＨＶＡＣ节能提出了以下技术策略：
①大面积使用时间表程序以及其他控制策略来
控制设备启/停；
②仅在需要时再启动风机；
③选用更有效率的制冷和加热控制策略；
④减少设备的运行时间，延长设备使用寿命；
⑤有效卸载设备负荷；
⑥采用自动侦测和诊断技术来实时检测系统通讯，一旦失效，马上发出报警信号。
ＡＳＨＲＡＥ９０．１标准比较详细描述了非工作时间风机控制模式策略，其中比较典型的有：
时间表程序：每周７天设置时间表，时间间隔不超过２h.
负荷惯性保持：在气候区域热水系统能维持区域温度（１３℃），冷水系统维持区域温度（３２℃）或者更高，以防湿度过大。
最佳启动程序：对大于１００００ＣＦＭ加热和制冷系统要求采取最佳方式启动程序进行控制。
温度的再设定：制冷和加热水系统应根据大楼负荷或者室外温度的变化自动再设定供水温度。
风量需求控制：对大空间区域的风量采用需求控制策略，通过在相关区域设置ＣＯ２传感器检测空气质量来判定区域所需风量，以满足区域空间通风换气的最小风量值。
风量监测：对ＶＡＶ系统，直接采用总风量监测，当发现与设计风量误差超过１０％时可实时报警。
经济控制模式：尽量使用室外新风用于室内新风供应，通过采用模拟量的风阀来连续性调节所需风量。
区域控制：在相关区域，通过有效的控制策略防止区域处于再加热、再制冷或者两者混合作用，造成区域能量浪费。
ＬＥＥＤ对空气处理系统评估得分点的主要内容：
①通过采用恰当区域设置以及有效的控制策略使ＨＶＡＣ达到设定节能效果，得分点５；
②在人口稠密地区和采用自然通风地方选用ＣＯ２传感器监测空气质量，得分为１；
③独立区域采用个性化控制模式，得分为１；
④冷热水循环系统。
根据ＡＳＨＲＡＥ９０．１标准要求，对所有冷热水循环系统不得采用普通回水系统，要求采用：
①根据室外温度实现冬夏模式冷热水转换方式，并将变化死区温度设定为１５华氏度；
②在实现冬夏模式转换功能之前，系统已运行４小时以上；
③冷热水供水温度在转换分离之前不大于３０华氏度；
④能源计量、测试方法和认证。
ＡＳＨＲＡＥ１８９．１标准明确要求计量、验证大楼水量、能量消耗水平：
所有楼宇的用水量，包括自然水、可回收的再生水以及各类能源消耗总量，必须纳入ＢＡＳ系统进行监测和辅助计量
ＢＡＳ应将上述监测信号与水量、能量消费信息实时通信更新数据，同时对所采集的历史数据进行记录，产生各类数据报表，最小时间间隔应为小时、每天，并产生相应数据报表
ＬＥＥＤ对能源计量、认证评估得分点主要内容：
①辅助计量出租区域的能量消耗、或者在最终用户端安装连续性计量监测仪表，得分为２~５；
②监测送风系统能效比，当实际风量与设计风量偏差超过设定范围时，系统设有报警功能，得分为１；
③计量、记录自然水的使用量，并且附加记录计量监测点数据，得分为１~２；
④每次间隔不超过１５min计量记录温度、湿度变化，得分为１；
⑤必须计量所有能源消耗水平，并且附加记录计量监测点数路，得分为１~１８；
⑥ＢＭＳ系统中央管理系统设置楼宇能源计量系统，得分为１~２.
３ ＢＡＣnet的应用
如上文ＬＥＥＤ认证指导所述，绿色智能建筑要从ＢＡＳ／ＢＭＳ获取最大节能效率，设计师必须首先评估在多个异构设备系统如何达到最佳节能效果，然后通过集成技术使各个系统信息共享实现节能最佳边际效率。ＢＡＣnet标准是专门用于楼宇自控网络的数据通信协议，也是国际ＩＳＯ标准化组织认可的楼宇标准开放协议（ＩＳＯ１６４８４－５），其作用是将各厂商的楼宇自控设备以及其它楼宇自控子系统如照明、消防、安全防范（ＣＣＴＶ）等系统集成在一个高效、统一的ＢＭＳ自控平台上，通过降低管理成本实现节能。
ＢＡＣnet采用先进的面向对象的分析和设计方法，用对象（Ｏｂｊｅｃｔ）来模型化表示楼宇自控设备的基本元素，对象模型是楼宇自控设备“网络可见”表示，从网络的角度看，楼宇自控设备均是由不同“ＢＡＣnet对象”实例组成的集合，对对象实例的访问和操作就可以间接实现对楼宇自控设备的控制和访问，通过对象间的交换互操作信息的命令实现互操作。
ＢＡＣnet标准定义了一套完整的标准对象，共定义了２３个标准类型对象：
有些标准对象是与硬件基本控制功能单元直接相对应的，而其它大多数对象反映系统的控制逻辑和控制参数。
跟节能控制直接相关的ＢＡＣnet对象主要有：
①区域（ＺＯＮＥ）对象
②时间表（ＳＣＨＥＤＵＬＥ）对象
③需求限制（ＤＥＡＭＥＮＤ ＬＩＭＩＴＥＤ）对象
这些都是ＢＡＣnet系统对象，和其它ＢＡＣnet对象一样，也有唯一对象号和属性，由于每个生产厂商楼宇自控设备的内部配置、控制逻辑以及产品结构参数的不同，不是所有产品都支持节能策略相关的ＢＡＣnet对象，Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ环境自控产品部主推的Ｗｅｂｓ楼宇自控系统全系列则支持上述ＢＡＣnet对象。
区域（ＺＯＮＥ）对象在ＢＡＣnet系统中驻存在Ｗｅｂ网络控制器中，管理每个设定区域信息，ＢＭＳ系统中跟绿色节能控制策略相关的功能：时间表安排设定、最佳启/停、出租表能源计量激活都需要绑定设定的区域对象的历史数据。
时间表（ＳＣＨＥＤＵＬＥ）对象表示在一段时间内以一个星期为周期的控制过程；允许对特定的日期定义不同的操作，根据优先级高低有事件时间表、假期时间表、工作日时间表；既定义了日期，又定义操作过程，且要求在定义的日期和时间上自动进行操作。
最佳启/停（ＯＰＴＩＭＵＭ ＳＴＡＲＴ）定义了工作时间占用期间确保区域舒适温度。例如，在时间表程序运行启动之前，设备需间隔多长时间提前启动；根据节气的不同改变预热和预冷的时间；区域对象（ＺＯＮＥ）基于历史数据的分析每天核对和调整设备启动时间，Ｗｅｂｓ系统通过对以下数据信息分析：
①目前所设定区域内的环境温度；
②室外温度，当室外温度较低时，对所在区域ＨＶＡＣ设备开启进行预热；
③目标区域的温度设定值；
④湿度，不同地域环境湿度不同，可能会对设备预冷时间提前。
区域对象（ＺＯＮＥ）对上述数据信息进行计算，然后会在合适的时间发出正确预热和预冷的输出命令。
需求限制功能模块监测能耗的使用，并根据能源需求限制自动调节设备的运行数量或负载，依此实现限制能源消耗并达到降低成本的目标。
通过特征预算中的负荷（ＬＯＡＤ）的选定，能量需求限制功能程序模块对实际的能源需求进行计量，当需求量接近负荷值时（也称该需求量为需求阀值），能量需求限制功能程序开始自动调节设备运行数量以限制能源消费，则称之为ＬＯＡＤ ＳＨＥＤＩＮＧ（卸载）。
４ 应用案例介绍
目前在中国大陆，绿色节能建筑已越来越被大众接受，许多大型建筑物尤其是新的建筑物均采用ＢＭＳ系统要求进行ＬＥＥＤ评估，以达到节能控制目标；国际知名企业尤其是国际顶级金融机构办公场所优先选用ＬＥＥＤ金牌大楼，ＨＳＢＣ搬出了非ＬＥＥＤ认证的办公大楼，上海总部就入住了ＩＦＣ国金中心，该大楼为ＬＥＥＤ金牌认证。
ＩＦＣ国金中心为双子塔楼，其北塔楼选用了Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｗｅｂｓ楼控系统，控制对象众多：
（1）冷水机组
（2）ＨＶＡＣ空气处理系统、ＶＡＶ变风量系统
（3）照明系统、给排水系统
（4）第三方设备信息集成
控制节能目标为：
（1）减少能源使用，遵守该公司降低温室气体排放政策
（2）降低大楼运行维护成本
（3）为使用者创造更好的环境
该项目选用了ＢＡＣnet的整体解决方案，管理层采用ＢＡＣＮＥＴ/ＩＰ，现场控制层选用基于ＲＳ４８５总线ＭＳ/ＴＰ协议，主要采用以下控制策略：
（1）ＨＶＡＣ采用舒适性控制，区域温度夏天设为２３℃，冬天温度设为２０°Ｃ，将区域控制精度保持在：温度＋２℃，湿度±１０％；数据中心控制精度保持在：温度±１°Ｃ，湿度±１０％；通过串级回路ＰＩＤ控制实现控制精度。
（2）ＶＡＶ采用总风量控制法，ＶＡＶ控制器直接连接在ＭＳ/ＴＰ总线，充分利用ＢＡＣnet协议所具有的信号反馈快的优势，确保在１０s之内将风门开度反馈在中央管理主机上，当实际风量与设计风量不匹配时，系统可实时报警。
（3）采用时间表程序和光照度逻辑连锁控制公共区域照明，尽量利用太阳光照明。
（4）采用时间表程序以及最佳工况程序启/停空调设备，时间表程序设有工作日时间表、节假日时间表、事件时间表，以事件时间表为动作最高优先级，节假日时间表次之。
（5）采用需求限制策略，根据重要性、安全性不同设置等级不同的５级负载，将数据中心负荷设定为最高级负载，进行有效卸载。
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