李冬 林诺 徐凌杰 | 吉林建筑科技学院       

随着我国绿色建筑快速发展，建筑节能改造有序推进。据住房和城乡建设部数据，截至2020年底，全国累计建成绿色建筑面积超66亿平方米，累计建成节能建筑面积超过238亿平方米，节能建筑占城镇民用建筑面积比例超过63%。且智能控制系统已在各个领域中广泛应用，并取得良好效果。

智能控制系统的发展背景及应用现状

随着人们对于自动化和智能化的需求以及物联网、人工智能和大数据等技术的快速发展，智能控制系统得到了更好的支持和实现条件。它结合了传感器、执行器、算法和人工智能技术，使得系统能够根据环境变化和用户需求自主地做出决策和调整。智能控制系统在建筑节能领域中通过互联网收集建筑能源数据与算法远程监控并优化能源利用效率，降低成本，推动绿色建筑可持续发展。

据调查，目前国内外建筑领域对智能建筑控制系统应用广泛。在国内，例如一些大型商业综合体、办公楼和酒店会集成智能化的建筑管理系统，提供智能化的服务和便利。一些智能住宅项目也开始兴起，提供智能家居控制系统，采用现有的IoT中央控制的Web服务方式，使用图形化界面配置IoT设备的智能控制参数，方便简单。实现对家庭设备的远程控制和自动化管理。同时，国内的研究机构和高校也在智能控制系统的研究方面投入了大量的精力，如清华大学 KEG 实验室和智谱 AI 合作研发了一种基于人工智能的智能建筑控制系统,可以通过分析建筑内外的环境数据,自动调节建筑内部的温度、湿度、照明等,从而实现节能和舒适度的优化。在国外，一些先进的国家和地区，如美国、欧洲和日本等，已经在建筑领域中大规模应用智能控制系统。例如，德国的被动房研究所（PHI）通过对建筑内部和外部的数据进行分析和优化,研发出了一种高效的智能控制系统,可以对建筑内部的能源使用情况进行监测和分析,并自动调节建筑内部的温度、照明等,从而实现能源的节约。

智能控制系统应用于建筑节能领域的意义

应用的理论意义

智能控制系统的应用可以提供科学、精确的节能方案。通过实时监测和分析建筑内部和外部的环境参数，智能控制系统可以根据需求和条件自主地调节建筑的能源消耗。这种基于数据和算法的精确调控，可以最大限度地减少能源的浪费，提高能源利用效率。智能控制系统的理论研究和模型建立，也为建筑节能技术和策略的发展提供了科学依据和指导。

应用的实践意义

智能控制系统的应用可以显著降低建筑的能源消耗。通过智能化的监测和控制，建筑系统可以根据实际需求进行精确调节，避免了传统静态控制所带来的能源浪费。智能控制系统在建筑节能领域应用的实践意义不仅仅体现在能源消耗的减少上，也体现在以下方面。

1.提高舒适性和居住体验：智能控制系统可以根据人们的需求和偏好，自动调节室内环境参数，提供更舒适的居住和工作环境。

2.降低运营成本：通过智能控制系统的应用，建筑的能源消耗得到优化，从而降低了能源和维护成本，提高了建筑的经济效益和竞争力。

3.促进可持续发展：智能控制系统的应用可以减少能源的浪费和环境污染，推动建筑行业向可持续发展的方向转变。

智能控制系统在建筑节能领域的应用

照明控制方面的应用

智能建筑照明节能控制系统是智能建筑发展中的重要组成部分，其良好的经济适用性和绿色环保性与可持续发展战略非常吻合，建筑从业人员须秉持智能建筑照明节能控制系统的设计原则，对包括检测模块、控制电路及无线通信模块等在内的硬件，以及检测模块的软件进行优化设计，为智能建筑照明节能控制系统的安装和具体应用提供科学指导，促进建筑行业绿色发展。

1.光照感知。智能照明系统通过光敏传感器感知室内或室外的光照强度，根据实时的光照情况自动调节灯光的亮度。当光照较暗时，系统会自动增加灯光亮度，而当光照较亮时，系统会自动降低灯光亮度，从而实现对光照的合理利用。

2.人体感知。智能照明系统通过人体红外传感器检测室内是否有人员活动，根据人员的存在与否自动开启或关闭灯光。当系统检测到室内有人时，灯光会自动开启；当系统检测到室内无人时，灯光会自动关闭，以避免不必要的能源浪费。

3.场景模式。智能照明系统可以根据不同的场景需求设置不同的灯光模式。例如，通过预设的场景模式，可以实现阅读模式、休息模式、聚会模式等不同的灯光效果，以满足不同场合下的照明需求。

4.远程控制。智能照明系统可以通过手机APP或其他远程控制方式实现对灯光的远程控制。用户可以通过手机或其他智能设备随时随地控制灯光的开启、关闭、亮度调节等，提高使用的便捷性和灵活性。

温度控制方面的应用

温度控制系统能够根据室内温度变化、用户需求和时间设定等因素自动调节空调或供暖设备的运行状态，从而实现温度的智能化管理和节能效果。

1.自动调节温度。智能控制系统可以根据室内温度的变化自动调节空调或供暖设备的运行状态。当室内温度超过设定范围时，系统会自动启动空调或供暖设备，使室内温度恢复到舒适的范围。当室内温度达到设定范围时，系统会自动关闭空调或供暖设备，以节约能源。

2.个性化温度设定。智能控制系统可以根据不同用户的需求，设定个性化的温度范围。针对不同的用户，系统可以设置不同的舒适要求，从而符合市场需求。

遮阳控制方面的应用

建筑设计中有必要针对不同的导则采取适当合理的遮阳措施，以改善建筑内部环境，减少空调能耗，提高节能效果。近年来通过智能或半自动化的方式对建筑进行的遮阳设计，已逐渐被广泛应用。

1.光照感知。智能控制系统通过光敏传感器感知室外的光照强度，实时监测光照情况。根据光照强度的变化，系统可以自动调节遮阳设备的开合程度，以达到室内光照的合理利用和控制。

2.温度感知。智能控制系统通过温度传感器感知室内温度的变化，结合光照情况进行综合分析。根据室内温度和光照强度的关系，系统可以自动调节遮阳设备的开合程度，以实现室内温度的调节和控制。

3.场景控制。智能控制系统可以根据不同的场景需求设置不同的遮阳模式。例如，在夏季炎热时，系统可以自动调节遮阳设备的开合程度，以降低室内温度；而在冬季寒冷时，系统可以根据光照强度和温度情况自动调节遮阳设备的开合程度，以保持室内温暖。

智能电气管理

智能建筑电气节能系统不仅需要确保建筑电气的节能环保性以及用电的安全性等，还需确保建筑智能系统能够进行稳定以及安全地工作，确保居民生活环境的舒适性。

1.设备监控与维护。智能控制系统可以对建筑电气设备进行实时监测，包括设备的运行状态、工作温度、电流负载等信息，当设备出现异常或故障时，系统能够及时发出警报，并提供维护建议，以避免设备故障对生产和工作造成影响。

2.安全管理。智能控制系统可以通过对建筑电气设备的监测和控制，实现对电气设备的安全管理。例如，系统可以监测电气设备的漏电情况，当检测到漏电时，系统能够自动切断电源，避免电气事故的发生。

3.远程控制和操作。智能控制系统可以通过网络连接，实现对建筑电气设备的远程控制和操作。用户可以通过手机或电脑等终端设备，随时随地对电气设备进行监控和控制，提高工作效率和便利性。

能源监测与管理

绿色建筑的能源管理技术，实时监测各弱电子系统的运行状态，并将数据汇集到中心数据库，系统自动分析各设备的能耗、能效情况并给出合理建议，从而进一步对设备进行优化，，以实现整个弱电系统信息资源的合理共享与分配，确保建筑内所有设备处于高效、节能的最佳运行状态。

1.能源监测。智能控制系统通过传感器实时监测和收集建筑物或设备的能源使用情况，包括电力、水、气等。通过数据采集和分析，可以了解能源的消耗情况，发现能源的浪费和潜在的节能机会。

2.能源分析。智能控制系统可以对能源数据进行分析和统计，生成能源使用报告和趋势分析，帮助用户更好地理解能源消耗的模式和趋势。通过分析能源的使用情况，系统可以提供节能建议和优化方案，帮助用户制定节能策略和管理措施。

3.能源控制。智能控制系统可以根据能源的需求和优化目标，自动调节建筑物或设备的能源使用。例如，通过智能照明系统、智能温控系统等，可以实现对灯光、空调等设备的精确控制，以达到节能的目的。

4.能源预测。智能控制系统可以利用历史能源数据和机器学习算法，预测未来能源的需求和消耗趋势。这有助于用户合理规划能源使用，避免能源的浪费和不必要的成本。

智能控制系统应用于建筑节能的障碍与挑战

1.技术难题：智能控制系统需要集成多个技术，如传感器技术、数据分析技术和自动化控制技术等。这些技术的开发和应用需要大量的研究和投入，并且需要解决各种技术难题，如传感器的准确性、数据的处理和分析等。

2.成本问题：智能控制系统的建设和运营成本较高，包括硬件设备、软件开发和维护等方面的费用。这对于一些中小型建筑来说可能是一个较大的负担，限制了其应用智能控制系统的能力。

3.缺乏标准和规范：目前智能控制系统在建筑节能领域缺乏统一的标准和规范，导致不同厂商生产的产品之间互不兼容，难以实现系统的集成和协同工作。这也限制了智能控制系统的推广和应用。

智能控制系统应用于建筑节能的效益与前景分析

建筑节能效益分析

1.能源消耗降低：智能控制系统通过实时监测和控制建筑内各种设备和系统的运行，可以精确调整能源的使用，避免不必要的能源浪费。例如，通过智能照明系统和光照感知技术，可以根据光照强度自动调节灯光亮度和开关状态，降低不必要的照明能耗；通过智能温控系统和温度感知技术，可以根据室内温度自动调节空调设备的运行，减少能源的消耗。

2.节能效果显著：智能控制系统可以根据建筑内部和外部环境的变化自动调节能源的使用，使能源的利用更加高效。通过智能控制系统的精确调节和优化，建筑的节能效果显著，能够降低能源消耗，提高能源利用效率。

3.环境友好：节能是减少温室气体排放和环境污染的重要手段。智能控制系统的应用可以减少不必要的能源消耗，降低温室气体的排放量，对环境具有积极的影响。

成本效益分析

在智能控制系统应用于建筑节能的研究中，成本是其重要的影响因素之一，合理控制成本，提高节能效益与节能率之间的综合分析也是非常有必要的。

1.初始投资成本：智能控制系统的安装和部署需要一定的初始投资。这包括硬件设备、传感器、控制器、软件开发和集成等费用。初始投资成本是应用智能控制系统的一项重要成本，但可以通过选择适当的供应商和技术方案来控制成本。

2.节能效果：智能控制系统应用于建筑节能可以显著降低能源消耗和运营成本。通过精确调控设备和系统的运行，避免不必要的能源浪费，实现能源的高效利用。节能效果的好坏将直接影响成本效益的大小。

3.节能成本节约：智能控制系统的应用可以降低能源消耗和运营成本。根据能源消耗和成本的降低幅度，可以计算出节能成本节约的金额。这将是应用智能控制系统所带来的直接经济效益。

综合前景分析

1.能源管理优化：智能控制系统可以通过实时监测和分析建筑物的能源消耗情况，提供数据和趋势分析，帮助用户了解能源使用情况并制定合理的能源管理策略。系统可以自动控制灯光、空调、暖气等设备的运行，根据不同时间段和需求，调整能源使用模式，从而降低能源消耗。

2.结合智能电网的综合应用：智能控制系统可以与智能电网相结合，实现建筑与电网之间的互动和协调。通过与电网的通信，建筑可以根据电网的供需情况，进行能源的调配和优化，以达到最佳的节能效果。建筑可以利用电网的低峰时段进行能源的储存和积累，以备高峰时段的使用。

3.可再生能源的利用：智能控制系统可以与可再生能源设备结合，如太阳能电池板、风力发电机、地源热泵等。系统可以根据可再生能源的供给情况，智能地调整建筑的能源使用，从而最大限度地利用可再生能源，降低对传统能源的依赖。

结语

智能控制系统在建筑节能方面的应用是一个具有巨大潜力的领域。通过采用先进的传感器和自动化技术，智能控制系统可以实现对建筑能源的精确监测和调节，从而最大限度地减少能源的消耗。这不仅有助于保护环境，还可以降低建筑运营成本，并提高居住者的舒适度和生活质量。然而，要充分发挥智能控制系统的优势，我们需要解决一些挑战。例如技术的成熟度和可靠性、与现有建筑设施的兼容、数据安全和隐私保护等。为了推动智能控制系统在建筑节能领域的应用，这需要设计师、科学家和政策制定者等各方共同努力，推动技术的发展和创新。虽然智能控制系统还面临一些挑战，但随着技术的不断进步和各方的共同努力，相信未来智能控制系统将在建筑节能领域取得更加广泛的应用，为绿色建筑的发展做出更大贡献。效、环保和智能建筑的需求，推动建筑行业迈向更高水平的发展。