我国智能建筑运行现状

我国智能建筑的建设始于20世纪90年代初，经过20多年的实践，已经取得了长足的进步，特别是消防系统、安防系统的发展与运行水平较高。但是，目前楼宇自控系统的运行状况不尽如人意。表2.2显示了北京、上海、青岛、深圳四城市楼宇自控系统的运行状况。

表2.2　北京、上海、青岛、深圳四城市楼宇自控系统运行状况调研结果

从表2.2的调研结果可以看出，北京、上海、青岛、深圳四城市的建筑智能化系统的运行效果均不令人满意，能够正常运行、起到智能化系统应有作用的所占比例不超过30%。

为了更加深入地掌握公共建筑智能化的现状以及存在的问题与原因，笔者对14栋公共建筑（主要位于北京地区）进行了现场调研。通过调研，对以下几个方面进行了更深入的了解：①目前安装的智能化系统有哪些；②系统运行维护管理人员对于智能化系统的观点；③智能化系统的运行效果、存在的问题及造成问题的原因；④对智能化系统的意见与建议。

14栋公共建筑的基本信息如表2.3所示，并对其中的5栋典型建筑的智能化系统的详细信息进行介绍。

表2.3　现场调研的公共建筑的基本信息

续表

1．典型建筑：FZ建筑

（1）基本信息

FZ建筑位于北京市朝阳区东三环北路，为一典型的出租用商业办公楼，一层设有银行、餐厅等配套商业设施。该建筑共20层，总建筑面积约为5.5×104m2。该办公楼的建设目标之一便是实现较高程度的智能化，因此在1990年首次投入使用时便已具有较高的智能化水平，而在二十余年的运行过程中，智能化系统、设施等也不断改进，目前仍具有较高程度的智能化水平。

（2）智能化系统

该建筑虽然建成年代较早，但智能化系统构成较为完备，楼宇自控自动化（BA）、安防自动化（SA）、消防自动化（FA）、通信自动化（CA）、办公自动化（OA）等5A功能均能实现，另外还具有信息发布系统。系统主要架构方式为传统的中控电脑监测控制各个DDC，再由DDC读取传感器、控制执行器。

楼宇自控系统方面，空调、冷热源、照明、电梯、给排水等子系统均能实现远程监控，其中电梯系统的监控是在后期单独增加的，能够监测轿厢位置并实现远程启停。空调系统于2003年进行了改造，更换了整套变风量系统［包括空调箱（Ain Handing Unit，AHU）和变风量箱（Variable Air Volume Box，VAV Box）］，以适应大楼的运行状况，VAV系统采用总风量法控制空调箱风机转速，基于房间温度控制各VAV Box的风阀开度。冷热源系统方面，冷站控制具有较详细的加减机控制策略，冷却塔、水泵等采用变频控制。同时，大楼采用了清华大学建筑节能研究中心研发的电能分项计量系统，详细记录大楼的分项用能情况。

安防系统包括常规的视频监控、门禁、对讲等功能；而消防系统具有可燃气体、烟感、温感、手动报警功能，以及自动喷淋、气体灭火功能，并有紧急出口指示系统。图2.6为FZ建筑主要智能化系统的现场照片。

图2.6　FZ建筑智能化系统

（3）运行维护管理人员访谈

笔者在调研过程中，对大楼物业管理人员进行了访谈。物业管理人员除了详细介绍了大楼智能化系统的状况以外，还提出了一些对于智能化系统的观点。他认为智能化系统能够使管理更便捷，能够减少管理人员工作量，甚至能减少管理人员数量，节约管理成本。同时，智能化系统能够为建筑使用者提供安全、舒适的工作环境，提高其工作效率，他认为“享受智能建筑的人能够最大地感受人的尊严”。智能化系统也能起到节能的作用，特别是空调、冷热源系统中风机、水泵变频运行能带来较大节能量。但是，良好的运行状况基于对系统定期的保养维护，楼内每半年对传感器、执行器等进行维护，自2003年更换改造VAV系统后，已更换了100多个风量传感器；另一方面，智能化系统也对管理人员在技能和知识方面有较高的要求。

总体来看，FZ建筑智能化系统的各方面状况较好。一是因为业主对建筑的智能化水平要求较高，产品和施工质量过关，运行维护管理到位；二是因为管理人员技术水平较高，根据建筑运行需要对智能化系统进行了合理的改造以及定期、及时的维护保养。

2．典型建筑：SX建筑

（1）基本信息

SX建筑位于北京市海淀区玉渊潭南路，为某国有企业自用的办公楼。该建筑有地上12层、地下3层，总建筑面积约为5.7×104m2。该建筑于2011年9月投入使用。

（2）智能化系统

大楼智能化系统同样包括5A功能，并具有一卡通和信息发布系统。

楼宇自控系统的架构方式也是传统的“中控电脑-DDC-传感器/执行器”模式。楼宇自控系统的各个子系统中，由于大楼使用的多联机空调机组自带集中管理系统，所以楼宇自控系统仅对空调系统的新风、排风设备进行控制管理，根据季节和用户需求控制新风量。在照明方面，由上位计算机通过总线直接控制照明的供电、调光、开关等模块，并采用了微波人体感应的技术，能实现自动开关调光，用户也可以手动控制。给排水系统能实现监测与报警。而由于电梯生产商未提供接口通信协议，无法监测电梯系统运行情况。

大楼的安防系统具有报警、视频监控等常规功能，并与一卡通系统结合实现门禁系统的管理；消防系统也比较完备。图2.7为SX建筑的主要智能化系统的现场照片。

图2.7　SX建筑智能化系统

（3）运行维护管理人员访谈

笔者与SX建筑的物业管理负责人和楼宇自控系统总承包负责人进行了交流。当谈及对建筑智能化的观点时，他们认为，在远端便能对楼内状态进行监控，大大节省了人力资源，目前白天仅需2名管理人员便能较好地实现管理。他们同时也提出了几个问题或是需要改进的地方：一是部件维修的环节需要改进。目前损坏设备的维修需要争取经费（2000元以上的维修需要经过业主同意）和等待供货，维修周期长，若能和供货商签订协议，定期检修，则有问题能够及时解决。二是系统设计过于先进，导致与用户的行为习惯脱节，如用户可能不了解走廊照明的微波人体感应技术，想开灯时仍采用跺脚等方式。而在智能化系统专业人员培训等方面也需要加强。

管理人员提出的这两点问题，与文献调研所得的结论是吻合的。部件维修困难，是产品质量、维护管理方式存在问题的体现；而没有考虑用户习惯的设计，则反映出盲目追求系统先进性的现象。

3．典型建筑：GB建筑

（1）基本信息

GB建筑位于北京市中心，为一大型综合性展馆。展馆总建筑面积约为19.2×104m2，于2011年3月竣工投入使用。

（2）智能化系统

由于GB建筑面向全国乃至世界，因此其智能化水平较为先进，具有楼宇自控、安防、消防、办公自动化等功能。

楼宇自控系统同样采用传统的DDC系统架构方式。子系统设置完善，其中有热水系统供工作人员及游客使用。冷源采用冰蓄冷形式，电价低谷时段，4台双工况冷机全出力制冰；热源采用市政热网，但也自备热水锅炉；采用两台蒸汽锅炉用于冬季加湿；乙二醇泵、冷冻水泵均采用变频模式，而冷却水泵与冷却塔定速运行，冷源系统形式为一台冷机对应一泵/塔。展馆细化空调系统的控制，不同功能的场所采用不同的温湿度控制精度和控制策略，主要的控制策略是根据温度与设定值的偏差控制水阀开度。而在展厅、库房等场所，对湿度也有严格的控制要求：湿度高于上限时，冷水阀全开，调节热水阀开度控制室内温度；湿度低于下限时，调节冷水阀开度控制室内温度，开蒸汽阀加湿。照明系统细分为室内、景观和应急照明，同时设有晴天、阴天、开幕式、展览等多种照明模式，根据需求开启相应灯具；设有照度传感器，根据照度控制开启的灯具的台数，灯具无调光功能。图2.8为主要智能化系统的现场照片。

图2.8　GB建筑智能化系统

展馆的安防、消防系统也十分突出，仅安防系统的监控点数就达到上万个。其中，安防报警采用了红外感应、红外对射等多种形式，并设置了1000多处IC卡门禁。而消防系统也十分完备，以确保展馆的安全。

（3）运行维护管理人员访谈

访谈中，展馆工程处楼宇自控负责人表示，智能化系统对运行维护管理有很大帮助，由于需管理的点很多，如果没有智能化系统，日常的运行维护管理无法完成。智能化系统精细化的管理有助于节能，但不是建成投入使用即可节能，而是需要在运行过程中，不断摸索出节能的控制策略；相反，如果管理人员的意识和水平不到位，反而可能导致不合理的运行，引起额外的能耗。

总体而言，展馆的智能化水平较高，特别是冷热源系统采用冰蓄冷的形式，空调系统按分区不同需求控制，消防安防管理严格，都体现了展馆的高定位、高标准。

4．典型建筑：SJ建筑

（1）基本信息

SJ建筑位于北京西三环与西四环之间，为一高档、现代化的商务酒店。酒店及其商业、办公区的总建筑面积约为18.7×104m2，于2002年9月开业并投入使用。

（2）智能化系统

SJ建筑的智能化系统具有楼宇自控、安防、消防、办公自动化等功能。系统主要架构形式为传统的DDC控制模式。

楼宇自控系统包括空调、照明、电梯、给排水等子系统，而冷站的集中控制系统于2006年单独增设，该系统能够实现与冷机通信，获取冷机运行参数、设定值等功能，但冷机不支持远程启停，仍需现场启停。冷机台数、冷冻水泵的供回水温差等均由运行维护管理人员根据天气和经验手动设定；水泵可变频，转速由上述冷站集中控制系统依据供回水温差、压差模糊控制；冷却塔风机则根据冷却水出水温度变频调节。空调系统主要控制温度，根据室内温度与设定值偏差调节水阀开度。图2.9为SJ建筑主要智能化系统的现场照片。

图2.9　SJ建筑智能化系统

由于条件限制，酒店的消防、安防系统未能进行实际调研，但据管理人员称，两者运行情况较为良好。

（3）运行维护管理人员访谈

笔者与酒店工程处负责暖通部门的工程师和为酒店提供冷站集中控制系统的厂商的工程师进行了交流。访谈发现，酒店的楼宇自控系统没有专门的弱电人员维护管理，而是由暖通运行人员操作，除了设定好空调设备的启停时间表外，基本没有其他操作，智能化系统并未发挥出更大的作用。

而楼宇自控系统自2002年投入使用后，从未校正过传感器、维修过控制系统设备，导致约有10台空调设备与中央监控通信中断，但由于维修费用较高、控制厂商产品更新换代等，未进行维修，靠DDC的本地设置进行启停及控制调节。

可见该酒店的智能化系统并未能发挥出便捷、节能的优势，相反，由于维护管理力度不足、专业运行维护人员缺乏，智能化系统运行情况不佳。

5．典型建筑：SW建筑

（1）基本信息

SW建筑位于北京石景山路，集购物、娱乐、休闲、餐饮等于一身。调研针对该商业综合体的商场部分，建筑面积约为10.0×104m2，于2008年12月投入使用。

（2）智能化系统

调研中发现，该建筑具有较完备的消防、安防系统，而在楼宇自控系统施工完成之后，调试没有完成，楼宇自控系统最终没有投入使用，空调、冷热源等系统均未实现自动控制，对照明、电梯等也未进行监控。对冷热源的控制由管理人员根据客户量、天气情况等，靠经验控制冷机供回水温度、开启台数；水泵定转速，多台水泵并联运行，1台冷机对应1台水泵，根据回水温度手动控制水泵运转台数；冷却塔也为定速运行，台数依据其出水温度控制。空调系统中的AHU也未能实现自动控制，运行人员手动调节空调箱水阀开度，使室温高于26℃以满足节能标准，并采用最小新风量；风机盘管（FCU）的风机挡位由用户自己调节，水阀则根据室温与设定值的偏差控制。

安防系统则较为完善，能实现视频监控、红外感应报警等功能，并有门禁管理系统；消防系统也具有温感、烟感、自动喷淋等功能。图2.10为该建筑主要智能化系统的现场照片。

图2.10　SW建筑智能化系统

（3）运行维护管理人员访谈

工程处的工程师表示，该建筑的楼宇自控系统虽然安装了，但是从来未投入使用，安装完成后通信、设备远程动作都没有实现。主要原因是弱电系统的总承包单位对于楼宇自控系统的设计、施工、调试不到位，只是根据建设单位的任务书，靠经验搭建楼宇自控系统，而未对其进行施工图深化设计，导致通信无法实现，系统完全运行不起来。

同时他们认为，智能化系统对运行维护管理有些帮助，特别是在减轻管理人员工作量方面很有优势；但是运行维护比较麻烦，该建筑采用的方式是传感器、执行器出故障时进行维修，而没有定期保养；而且维修费用偏高，更换一个传感器可能需要上千元，自己维护技术不高的话，外包给专业公司管理，费用也很高。

总体来看，该建筑的楼宇自控系统运行状况不佳，由于缺乏合理的设计、施工、调试、验收，楼宇自控未能正常运行，冷站、空调等的调节基本依靠手动操作，自动化、智能化未能实现。

6．调研结果总结

从对14栋公共建筑的智能化系统的现场调研及与运行维护管理人员访谈中，可以总结出目前公共建筑智能化系统的现状：

（1）智能化系统目前最受欢迎的功能是能够使建筑的运行维护管理变得方便，减轻人员工作量；也在一定程度上提高了建筑的安全性、舒适性。

（2）由于安防、消防系统关系到生命财产安全，且结构组成较为简易，并有明确的法规标准要求其审核、检查过程，因此在安防和消防系统方面智能化水平较高，不同建筑在安防和消防系统的架构方面都大同小异，且基本功能齐全，运行状况较为良好。

（3）在楼宇自控方面，实现的功能和预期功能有较大差距，而各建筑之间楼宇自控智能化水平存在较大差异。主要问题体现在以下几个方面：

①部分子系统功能缺失。以冷热源系统为例，调研的14栋公共建筑中，仅有4栋将冷热源系统集成到楼宇自控系统中，其余建筑的冷热源系统因通信问题无法接入楼宇自控系统。而对冷热源的控制也基本停留在“只监不控”的水平，即在控制室能够监测到冷机等的开关机状态、进出水温度等参数，但无法实现对其的远程控制。此外，控制多数只实现了远程启停，加减机等控制策略由操作人员根据天气、经验等手动进行，没有实现自动加减机。

②传感器等设备需要定期维护保养，较少的建筑能够做到这一要求。通风空调系统中的传感器容易产生漂移或损坏是不少技术人员指出的典型问题，这与产品质量和设计施工质量、使用环境均有关。传感器的异常对于节能运行可能是极其不利的，有时会造成比没有自动控制更费能的尴尬结果。由于智能化系统监控点数多、设备维护成本较高，加之一些进口品牌的设备在更换维修时需要等待厂商供货、征求业主意见等原因导致维护周期长，使智能化系统的维护不及时，这是造成智能化系统被弃用的一个主要原因。

③设计、施工、调试、验收水平存在差异。一些建筑由于有较高的定位，在设计、施工、调试、验收方面的要求较为严格，因此其楼宇自控系统较为完善，且运行较为良好；而也有一些建筑由于缺乏合理的设计、施工、调试、验收，导致楼宇自控系统智能化水平低，甚至出现子系统未接入、无法通信、无法投入使用等严重问题。

④运行维护管理人员技术水平参差不齐。部分大楼智能化系统的运行维护管理人员具有较高的专业水准，有能力进行系统的更改甚至添加；而与之相反的是，一些大楼的智能化系统管理人员专业水平较低，很多运行维护人员不懂英文，而市场上90%的楼宇自控产品为国外厂商生产，产品、系统软件的深层说明为英文，使得运行维护人员无法维护、操作出现英文界面的楼宇自控系统软件。

⑤节能运行实现状况差。节能运行作为智能化系统的重要作用之一，需要系统中各个环节的相互配合，需要建立在正确的传感器测量和正确的执行器动作的基础之上。然而，上述问题的存在无疑使智能化系统的功能大打折扣，无法实现其应有的节能效果。如果将楼宇自控系统功能的从低到高分为四个级别：状态监测、远程动作、自动调节、优化运行，那么调研的14栋建筑的楼宇自控系统的功能如图2.11所示，约 60.0%的建筑的楼宇自控系统仅能实现环境参数和设备运行状态监测、远程动作的功能，实现自动调节、优化运行的建筑不到7.0%。

图2.11　调研建筑的楼宇自控系统的功能

在与各建筑运行维护管理人员进行交流的同时，笔者也调查了他们对建筑智能化系统现状等的观点。其中，对于智能建筑未达到预期功能的原因，结果如图2.12所示。从中可以看出，大家认为造成目前智能建筑未达到预想功能的主要原因是施工质量问题、测试与性能检验不充分、运行维护人员培训不足等。

图2.12　运行维护人员认为的智能建筑未达预期功能的原因

对于“哪些措施有助于实现智能建筑预期的功能”这一问题，大家的观点如图2.13所示。其中超过80%的人认为是全过程的性能检验，也有50%左右的人认为对于设备的定期维护、相关规范标准与政策法规的制定与完善等措施有利于改善智能建筑的现状。

图2.13　运行维护人员认为的有助于智能建筑实现预期功能的措施