智能楼宇自动化系统的能耗监测与节能控制策略集成应用实践

一、引言

随着城市化进程加速与建筑智能化水平提升，智能楼宇在满足人们高品质办公、居住需求的同时，也面临着严峻的能耗挑战。据统计，我国建筑能耗占社会总能耗的比重已超过 30% ，其中智能楼宇因集成大量电气设备，能耗密度远高于普通建筑。在此背景下，依托自动化系统实现能耗的精准监测与科学管控，成为降低楼宇能耗、提升能源利用效率的关键。智能楼宇自动化系统通过对各类设备的集中监控与智能调度，可将能耗监测数据与节能控制策略深度融合，打破传统楼宇设备独立运行的 “ 信息孤岛”问题，实现能源利用的最优化，对于推动建筑领域的低碳转型具有重要现实意义。

二、智能楼宇自动化系统中的能耗监测体系

2.1 体系架构

智能楼宇能耗监测体系采用 “ 分层分布式” 架构，由感知层、传输层、数据层和应用层构成。感知层作为数据采集的基础，通过部署在配电系统、空调机组、照明回路等关键位置的智能电表、水表、气表、能耗传感器及智能控制器，实时采集电压、电流、功率、能耗总量等参数，实现对电、水、气、热等多种能源消耗的全面感知。传输层借助以太网、LoRa、4G/5G 等通信技术，将感知层采集的能耗数据安全、稳定地传输至数据层。数据层基于云计算与大数据技术搭建能耗数据库，对原始数据进行清洗、筛选、存储与分类处理，为后续分析应用提供可靠数据支撑。应用层则通过能耗监测平台，以图表、报表等可视化形式呈现能耗数据，并提供能耗分析、异常预警、能效评估等功能，为节能控制策略的制定提供决策依据。

2.2 核心功能

能耗监测体系的核心功能体现在三个方面。一是实时监测，能够动态跟踪楼宇各子系统、各区域的能耗变化情况，实现从整体到局部的精细化能耗监控，例如精准统计某楼层照明系统的小时能耗、某台空调机组的日耗电量等。二是能耗分析，通过对比分析、趋势分析、定额分析等方法，挖掘能耗数据背后的规律，识别高耗能设备与能耗浪费环节，明确节能潜力。三是异常预警，当能耗数据超出预设阈值或出现异常波动时，系统自动发出报警信号，提醒管理人员及时排查故障，如线路漏电、设备空转等问题，避免能源的不必要损耗。

三、智能楼宇核心子系统节能控制策略

3.1 中央空调系统节能控制

中央空调系统能耗占楼宇总能耗的 40%-50% ，是节能控制的重点。采用 “ 按需调控” 的节能策略，通过温度传感器实时采集室内外温度、湿度数据，结合人员密度传感器反馈的信息，由自动化系统动态调整空调机组的运行参数。例如，在人员稀疏的时段，自动提高空调设定温度（夏季）或降低设定温度（冬季），减少压缩机运行时间；利用变频技术调节水泵、风机的转速，根据空调负荷变化匹配输出功率，避免 “ 大马拉小车” 的能耗浪费；同时，通过全热交换器回收排风中的冷量或热量，预处理新风，降低空调系统的负荷需求。

3.2 照明系统节能控制

照明系统节能以 “ 智能感应 + 分级调控” 为核心。在公共区域如走廊、楼梯间，部署人体感应传感器与光照度传感器，当检测到有人且光照不足时，自动开启照明设备；人员离开后，延时关闭或调至低亮度模式。在办公室等区域，采用智能面板与手机 APP 结合的控制方式，员工可根据需求调节局部照明亮度，同时系统根据室外光照强度自动调整室内灯具的输出功率，实现自然光照与人工照明的协同互补。此外，将照明系统与楼宇安防系统联动，在夜间安防布防时，自动关闭非必要照明，仅保留应急照明，进一步降低能耗。

3.3 电梯系统节能控制

电梯系统节能主要通过 “ 智能调度 + 能效优化” 实现。自动化系统根据电梯内重量传感器、楼层呼叫信号，优化电梯运行路径，减少空驶、绕路情况；在人流低谷时段，自动减少运行电梯数量，将闲置电梯停靠在中间楼层，缩短呼叫响应时间的同时降低能耗。采用能量回馈装置，将电梯制动过程中产生的电能回收转化为交流电，反馈至楼宇配电系统供其他设备使用，实现能源的循环利用。

四、能耗监测与节能控制策略集成应用实践

4.1 项目概况

某智能商务写字楼总建筑面积约 5 万平方米，共 28 层，集成了中央空调、智能照明、电梯、新风等多个子系统。为降低能耗，该项目基于楼宇自动化系统搭建了能耗监测与节能控制集成平台，实现对各子系统的统一管控。

4.2 集成应用路径

在数据融合层面，能耗监测体系采集的各类能耗数据与各子系统设备运行参数实时传输至集成平台，平台通过数据接口实现信息的互联互通，打破子系统间的壁垒，为协同控制提供数据基础。在控制执行层面，平台根据能耗分析结果，自动下发节能控制指令至各子系统。例如，当能耗监测发现某楼层中央空调能耗异常偏高时，系统自动排查该区域的温度设定、设备运行状态，若因人员密度低导致负荷过剩，则自动调整空调运行模式；当光照度传感器反馈室外光照充足时，平台同步控制办公室照明设备调至低功率运行。在管理优化层面，管理人员通过集成平台的可视化界面，实时掌握楼宇能耗动态与设备运行状态，根据能耗分析报告定期优化节能控制策略，如调整空调温度设定阈值、优化电梯调度逻辑等。

4.3 实践效果

该写字楼集成应用能耗监测与节能控制策略后，取得了显著的节能成效与管理提升。能耗数据显示，项目运行一年后，中央空调系统能耗降低22% ，照明系统能耗降低 30% ，电梯系统能耗降低 15% ，楼宇总能耗较改造前下降 20% ，年节约电费约 80 万元。在管理效率方面，集成平台实现了能耗数据的自动统计与报表生成，取代了传统的人工抄表与分析模式，管理人员工作效率提升 40% ；同时，通过异常预警功能，累计排查设备故障 30 余次，避免了因设备故障导致的能源浪费与安全隐患。此外，该项目的室内舒适度未受影响，员工对室内温度、照明条件的满意度达到 90% 以上，实现了节能与体验的双赢。

五、结论与展望

智能楼宇自动化系统中能耗监测与节能控制策略的集成应用，是实现楼宇绿色化、智能化发展的有效途径。通过构建完善的能耗监测体系，针对核心子系统制定科学的节能控制策略，并依托集成平台实现数据融合与协同管控，可显著提升能源利用效率，降低楼宇运营成本。

参考文献

[1] 于 成 龙 . 自 动 化 系 统 在 智 能 楼 宇 中 的 应 用 [J]. 中 国 信 息界,2024,(06):68-70.

[2] 张 拓 . 智 能 建 筑 中 的 自 动 控 制 系 统 分 析 [J]. 集 成 电 路 应用,2022,39(10):162-163.DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2022.10.070.

[3] 路文双. 自动化系统在智能楼宇中的应用[J]. 集成电路应用,2021,38(04):108-109.DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2021.04.044.