基于iopeNet技术的建筑能源管理

松下电器研究开发（中国）有限公司 PEW中国系统技术中心 满容妍

引言

“到2020年单位GDP碳排放比2005年下降40%～45%。”这是我国政府在2009年11月最新提出的控制温室气体排放的行动目标。与此同时，国家发改委也明确提出了要加快建设以低碳为特征的工业、建筑和交通体系，促进低碳经济发展。在这样的背景下，“低碳建筑”的思想在国内越来越受到重视。所谓“低碳建筑”，不仅需要在施工建造阶段采用各种手段减少能源的使用，还需要在建筑物使用过程中，通过科学的手段进行能源管理，实现更高效的节能。因此，我们提出基于iopeNet技术实现建筑能源管理的概念，从综合管理和节能服务的角度提升建筑能源管理水平，为推动“低碳建筑”的发展提供强有力的支持。

1 建筑能源管理

以往我们提到的建筑节能，更多的是通过设备本身和提高个人的节能意识来实现。但这种方式产生的节能效果有限，如果想要进一步地提高节能效果，就比较困难了。

那么如何实现持续高效的节能呢？那就需要通过建筑能源管理来实现。建筑能源管理本身包括了利用太阳能、风能的“创能”、利用蓄电池的“蓄能”和“节能”。本文所提到的基于iopeNet的建筑能源管理，是指通过对设备进行一元化管理的方式实现的建筑能源管理（不包括创能和蓄能），包含了非住宅和住宅在内。从广义上来看，非住宅和住宅所包含的系统（设备）都是相似的，比如照明、空调等，只是控制的复杂度、手段有所不同而已，从能源管理的角度讲，两者是相通的。

2 关于iopeNet

为实现建筑能源管理，我们提出了对于建筑物（包括住宅和公共建筑）或特定区域实施一元化设备管理的全新理念，而实现这一理念的便是中国建筑设计研究院与Panasonic历时3年共同研发出来的iopeNet开放式建筑机电设备控制网络，如图1所示。通过该网络，可以在住宅、办公楼、公园以及其他特定区域内，针对照明、空调、安防等各子系统提供开放式的建筑机电设备管理平台。iopeNet采用可以轻松支持嵌入式产品的轻量化协议，通过多协议实现对各厂商/各类别设备的综合管理，实现多系统间的相互通信，通过这种一元化管理将产生规模管理效益，从而提高节能效果。

iopeNet是构建在IP技术上的综合设备控制网络。为满足日益增长的远程管理需求，iopeNet支持IPv6。IPv6相比IPv4，具有广泛的地址空间，安全性也更有保障。因此，通过iopeNet不仅可以对单个建筑实施能源管理、更可以将管理的范围扩展到体育场馆、各类公共建筑、社区乃至整个城市。iopeNet以能源技术与信息技术的结合为建设生态友好型城市提供了有效的手段。

图1 iopeNet开放式建筑机电设备网络

3 基于iopeNet实现建筑能源管理的方式

为实现建筑能源管理，至少需要具备以下两个条件：①能够准确掌握（监测）能源管理中所需的数据；②能够根据掌握的准确信息采取具体的处理（控制）措施。

在非住宅领域，目前智能建筑中由于通信协议的不统一，不同协议的设备底层数据难以采集，这已成为掌握管理数据的一大障碍，因此迫切需要一种开放式通信协议，而iopeNet正符合这种需求。不仅如此，iopeNet还将技术与服务相结合的理念引入到建筑物能源管理中。我们将节能周期划分为四个阶段，即计划、测量、分析、改善：

① 对要测量的负载进行分类，确定节能推进计划；

② 之后对目标负载的使用现状进行测量；

③ 通过采集数据，对数据进行分析，选择最合理的控制方法；

④ 最后根据实际情况对设备进行改善、维护。

这种能源管理方式也可在家庭、小区网络化的条件下，引入到住宅能源管理领域。例如通过无线或其他技术，将家用电器接入网络，通过物业管理中心对家庭能耗进行监测、管理，以及提供相关的服务。

下面，我们把通过构筑iopeNet开放式设备通信网络环境进行能源管理的方式分为监测型和控制型两大类[2]，分别对它们的特点进行介绍。

3.1 “监测型”节能

监测型节能通过长期不断地监测能源使用状况、设备使用信息等，检查出设备老化、调试不佳以及设备使用过程中出现的问题，对其进行改进、实现优化配置。根据情况，有时还要通过更换、改造设备来提高节能效率。

这种“监测型”模式还可通过IPv6技术延伸为远程建筑群管理模式，不仅可以成为那些在各地分布有办公机构的企业的管理工具，更可以使用户通过远程享受到由专业人员提供的能源管理服务。

随着我国政府对建筑节能重视程度的加深，一些地方政府也开始实施建筑电能监测试点工程。基于iopeNet的能耗动态监测系统可以满足上述需求，如图2所示。底层计量设备对各个建筑的照明插座、空调、动力、特殊用电分别进行测量，通过iopeNet开放式网络平台将采集上来的数据统一转换为iopeNet数据通信，最终汇总到节能总控制中心。不仅可以在网页上看到当日月季年的电量统计，还可以清晰地看到用电量的数据对比，方便管理部门了解建筑用电的整体情况，制定节能计划。

3.2 “控制型”节能

图2 iopeNet能耗动态监测系统

“控制型”节能是指除了根据掌握的实际情况采取合理措施之外，还能充分发挥开放式设备管理平台优势的节能应用。下面介绍的是利用日光节能方面的应用实例。日光利用是一项被认为今后很有发展潜力的应用自然资源型节能技术。该技术通过在白天开关百叶窗的方式,积极利用日光,削减照明能耗。但是,存在的问题是,如果积极利用日光,将会导致热量流入室内,进而增加空调能耗。

传统的照明系统与空调系统之间缺乏相互协调,不能对它们同时进行控制使总能耗最小。但在开放式系统平台条件下，通过专用算法实现设备之间的协调控制则变成了可能，不同设备间能够相互通信，联动自然成了一件轻而易举的事。如图3所示，协调控制系统能够对每个楼层的百叶窗、空调、照明系统进行集成化处理，使之相互协调联动，实现“控制型”综合节能。

图3 协调控制示意图

4 结束语

随着我国节能减排力度的不断深入，建筑能源管理必将成为一个不可或缺的重要环节。iopeNet作为建筑能源管理的解决方案，通过运用开放式通信协议，灵活对应各种设备，保证系统使用安全，为用户提供兼具节能和管理的高附加值服务。

[1]Panasonic集团.绿色创意报告[M].2009.

[2] 寺野真明，十河知也，福永雅一，黄吉文.开放式通信协议与节能[J].智能建筑电气技术,2008,2(2): 31-33.