二、我国智能建筑与家居的研究与发展现状

（一）我国智能建筑与家居研究现状

我国智能建筑的相关研究非常广泛，可以检索到近千篇探讨智能建筑的文献。这些文献可以分为智能建筑现状与展望、智能建筑节能、智能建筑设备控制策略、智能建筑工程管理四大类。其中，探讨智能建筑现状与展望的最多，占67%的比例；其次是智能建筑节能，占15%；智能建筑工程管理占12%（见图2.2）。这反映出了我国智能建筑相关研究的内容主要处在对智能建筑的初步探讨与展望的阶段。

图2.3显示了文献中对我国公共建筑的智能功能的研究频次分布。文献关注最多的智能功能依次为自动调节、设备管理、火灾报警、消防联动和出入控制。

图2.4显示了文献中对我国家居/社区的智能功能的研究频次分布。文献关注最多的智能功能依次为防盗报警、门禁对讲、三表抄送、家电控制和居民求助等。

图2.5显示了智能建筑相关文献的发表年代分布。2003—2007年为智能建筑相关文献的高峰期，2008年和2010年文献数量下降，2011年后又开始增长，反映出研究人员对智能建筑的关注度在2008—2010年一度下降，最近一两年随物联网、云计算等新技术的兴起，对智能建筑的关注度又开始上升。

（二）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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

（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%。

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。

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。

（三）我国智能家居与社区运行现状

为了清晰准确地掌握智能家居与社区的现状，笔者挑选了位于北京的普通、早期中档、近期中档、高档和养老五类典型住宅区，进行了现场调研。通过调研，笔者希望可以对以下几个方面有更深入的了解：①目前安装的智能化系统有哪些；②业主对于智能家居的认知程度；③物业管理人员对智能化系统的意见与建议；④智能化系统的运行效果；⑤业主和物业管理人员的使用需求。

五个典型住宅区的信息总结于表2.4。

1．普通社区：LQ社区

（1）基本信息

LQ社区位于北京市海淀区成府路，毗邻清华大学等高等学府，这里是各方高端人才和高新技术的聚集地。该社区总建筑面积为18.5×104m2, “四季常青、桃李满园、赏心悦目、怡情休闲”为其建设主旨。该社区从2000年开始作为高校教师的居住公寓，落成已有十余年时间。LQ社区的主要房型为普通板楼，地处黄金地段，该社区的绿化率只有30%。图2.14为LQ社区外观及其主要智能化设备。

（2）智能化系统

该社区建成年代较早，社区业主为高校教师，由于受建设成本限制，建造时并未过多考虑智能化的设计，所以安装时用的智能化系统并不多。笔者调查到的智能化系统有视频监控系统、单元门禁系统。2012年增设了社区门禁系统，并增设了更多的视频监控摄像头。这说明保障安全的视频监控与门禁系统是住宅区对智能化系统的最基本的需求。

（3）业主访谈

在社区中笔者随机采访了几位正在照看孩子的中老年人。通过交谈，笔者发现该社区的业主对于智能家居系统非常感兴趣，因为该社区大部分居住人群是高校上班族，平日里工作繁忙，对于做饭、洗衣这种生活小事希望有机器代为进行，节省宝贵时间，但是价格依旧是大家考虑的首要因素。如果家中有老人的，还需要自动清扫的机器，以解决老人不方便做家务的问题。参与调查者认为非常需要的智能化系统是户内紧急呼叫系统，因家中不具备专业的医疗知识，希望该系统与医院联动，及时对病人进行抢救。

关于家电的智能控制，参与调查者认为空调系统如果可以根据室外温度来调节室内温度或是控制启停是非常方便的，尤其需要在夜间根据睡眠情况对室内温度进行调节。这不但对人体健康有益，而且能够节约能源，避免浪费。对于新型的利用峰谷分时电价的储能空调，参与调查者认为技术成本高，加之白天需要靠电来蓄冰也许比晚上开普通空调更耗电，因此持观望态度，目前不会考虑使用。

在利用智能化系统实现节能或者节省费用方面，对于利用峰谷分时电价自动启动电器这一新兴系统，参与调查者表示要看电价差多少，如果相差不多感觉不太划算。此外，电价较低时段为夜间，如果夜间启动电器，噪声可能会影响家人及邻居休息，而且如果机器发生故障，不能及时处理怕会引发火灾等问题。

2．早期中档社区：LE社区

（1）基本信息

LE社区位于北京市海淀区上地，总建筑面积为19.7×104m2，容积率为1.67，绿化率为35%，为低密度、低容积率的高品质居住社区，其主要住宅户型包括联排别墅、五层低高度板楼、板式公寓等房型，竣工入住时间为2004年。图2.15为LE社区外观、视频监控及单元门禁系统。

（2）智能化系统

LE社区安装的智能化系统比较多，室内有红外传感器、可视对讲门禁、燃气泄露报警器，室外有电子巡更、电子信息发布、社区入口行人及机动车门禁系统。但是，由于某些智能化系统在实际使用中发挥的作用并不大，以及考虑到维护成本的原因，所以没有进行维护保养，最终废弃不再使用。图2.16显示了不再被使用的智能化系统，包括可视门禁对讲的视频部分、室内红外感应报警器、电子巡更系统、社区入口的机动车门禁（原来的刷卡自动抬杆系统变成人工手动抬杆）。

（3）业主访谈

LE社区的业主对智能家居表现出极大的兴趣，并提出了对智能家居系统功能的期望。内容包括：通过智能防盗系统的利用，取消影响美观的防盗网；水、电、煤气系统的方便使用与调节的智能功能；与空调联动的智能开关窗功能；通过集中控制面板，远程控制家电；类似医院病床那种床头控制功能，方便卧床老人在一个房间中解决所有的事情，对常人也可提供便利，如夜间去厕所时通过床头开灯等；提供家门锁了没有、灯关了没有等的信息反馈功能；自动定时开关洗衣机的功能；利用峰谷分时电价自动启动电器的功能，但要看电价差多少，并且担心夜间洗衣服太吵；残疾人轮椅与楼宇自控系统的通信遥控功能；重要的物品的智能管理功能等。这些功能需求，很多属于智能家居功能的前沿内容，有待今后通过技术的发展来实现，同时体现了智能家居发展的巨大潜力与美好前景。

3．近期中档社区：LN社区

（1）基本信息

LN社区位于北京市海淀区西二旗地区，总建筑面积为47.0×104m2，容积率为1.13，是中关村北部科技核心区的低密度、低容积率的高品质居住社区，户型包括独栋别墅、联排别墅、双拼别墅、情景洋房、宽景洋房、意境洋楼、阳光薄板七种类型，竣工入住时间为2011年。图2.17为LN社区外观、视频监控及周界报警系统。

（2）智能化系统

LN社区定位为中高档品质住宅，所以配套系统也相对完善。目前投入使用的智能化系统有视频监控系统、周界报警系统、社区入口门禁系统、可视对讲门禁系统、户内一键报警系统、窗磁报警系统。在社区的人员密集地区设有广播设施，社区内绿地每天早上会播放轻音乐。单元的门禁系统采用了可视对讲系统，但是视频功能已经损坏，无法接收到清晰的视频信号。

物业管理人员认为该社区的部分智能产品在设计上不够完善，例如，门禁系统没有设置避雷设备，经常出现因打雷损坏设备的情况。社区的门禁系统采用串联设计，一旦一个门禁出现故障，就会造成整片社区门禁瘫痪的现象，并且排查起来费时费力。让物业管理人员头疼的问题还有不同厂家产品间的不兼容性，出现故障时只能采用原厂家配件进行维修，周期长，价格高，受制约大。

（3）业主访谈

LN社区居住的都是相对高收入人群，所以对智能产品的功能需求较高。社区业主考虑到私密性以及安全性，希望社区中的门禁系统可以有人脸识别功能，这样可以省去输入密码的麻烦，也可以解决忘带门禁卡而不能回家的问题。但是由于数据采集量比较大，设备成本较高，数据库更新频率较快，目前还难以马上推广使用。同时，参与调查者还反映随着社会老龄化的加剧，将会出现更多的空巢老人，智能型的机器人代替子女照顾父母将成为未来发展的必然趋势。入户门禁系统设计过于复杂，对老年人的出行造成了障碍。那些腿脚不便的老年人尤其希望家中可以有自动清扫设备，帮助自己做家务。

对于利用峰谷电价自动启动电器，主要影响用户是否使用的因素是夜间会否影响到自己及邻居的休息，在价格上不会考虑过多。参与调查者还提出社区内频繁有房屋中介人员进入，很容易将密码泄露给外人，这样门禁系统就无法起到安防的作用。希望物业可以在一段时间内对这些人员进行授权，过期之后则不能随意出入。调研发现，LN社区的业主对智能化系统的认知程度、使用程度高，对期望改进的功能有明确的认识和需求。

（4）LE社区与LN社区的比较

LN社区与LE社区为同一开发商开发的住宅社区。由于两个社区开发商相同、定位相同、地理位置邻接、建成年相差近10年，因此，对这个社区的智能化系统设置及使用情况的比较，特别有利于分析出智能化系统的发展趋势及用户需求的变化趋势。在老社区采用了而在新社区没被采用的智能化设备有电子巡更系统、室内红外报警系统、室内可燃气体报警系统、公共信息发布LED屏。新社区新采用的智能化设备有周界报警系统、窗磁报警系统、室内一键报警系统。老社区采用、新社区仍然采用的智能化设备有视频监控系统、社区入口门禁、楼栋可视对讲门禁。虽然新社区采用了与老社区不同生产厂家的可视对讲门禁，但是两个社区的可视对讲门禁的视频功能均无法正常显示视频信号，反映出了这项技术的可靠性、使用寿命仍然有待进一步改进。老社区安装了的电子巡更、室内红外报警系统等在新社区没有安装，说明开发商认为这些智能化设备没有作用，而周界报警系统、窗磁报警系统等是新社区安装而老社区没有安装的智能化设备，说明开发商认为这些设备是有实际效用的设备。

4．高档社区：XS社区

（1）基本信息

位于风景秀丽的京密引水渠畔的XS社区，建筑面积为17.6×104m2，建筑容积率为1.1。从社区规划到配套设施的建设，社区承袭了中国人对宅院生活的需求，由数个大院组成，又打破了传统宅院的封闭感，是中关村低密度住宅的典范。该社区于2004年建成入住。图2.18为XS社区外观、视频监控及周界报警系统。

（2）智能化系统

目前安装使用的智能化系统有视频监控系统、周界红外报警系统、社区入口门禁系统、车辆出入管理系统、公共信息发布系统、可视门禁对讲系统、可燃气体报警系统、红外探测报警系统、公共区域中央空调控制系统、消防控制系统。从智能化系统投入使用开始的近十年间，社区聘请了专业物业公司进行管理，系统运行良好。

社区物业公司管理人员反映智能化系统确实让物业公司节约了部分人力，但系统也经常出现异常情况。例如，周界红外报警系统在秋季落叶时节，常因落叶误触报警器而发出警报，每天物业管理人员都要到现场确认处理，既耗费大量精力又容易产生麻痹大意的心理，贻误了处理紧急情况的时机。如果可以对触发报警的物体进行识别，或者出现报警时自动把摄像头转向报警点，就可以迅速判断警报情况，并能减少工作量，节省人力，提高工作效率，防止应对动作的延误。此外，由于信号传输的滞后性，当系统报警后，反应时间过长，极易错过最佳采取措施时间，物业管理人员希望智能化系统在这方面能够改进。物业管理人员认为门禁系统最好还是能添加面部识别功能，方便取证、控制访客在社区内的进出，但开发商认为成本过高、性价比低而不愿投入使用，所以尚不能广泛普及。物业管理人员建议应加大在视频监控系统上的投入，因为案件多发期多为夜间，如果摄像头信号不稳定，分辨率不够，则对破案不能起到作用，建议更换彩色摄像头和夜视摄像头。门禁系统有时由于电脑的故障会整体瘫痪，只能靠断电开门。希望在电子锁的基础上保留机械开锁的方式，当断电后，依然可以用钥匙打开，这样既不耽误业主使用，又方便物业进行检修。

（3）业主访谈

关于智能家居系统，参与调查者的看法是：①社区内应该建立住宅设备的数据库，方便业主在维修时直接联系到厂家，而不是每次维修都需要物业管理人员重新联系，浪费财力、精力、时间；②在家中不需要照明、家电、门窗自动控制系统，性价比不高，产品的质量没有保证，后续维修花销大，并且过于专业，一旦电脑出现问题会导致电器无法使用；③希望可以将电视、手机、电脑、燃气设施联动，方便远程控制、查看信息文件，实现实时共享；④关于自动清扫工具，因为达不到一定的深度和精度，不如人工清理，所以没有这方面的需求；⑤家中有患病老人的业主则希望能有照顾老人的机器人，可以陪老人聊天、提醒老人吃药，通过摄像头还可以查看老人的行动，并且家中最好能有直接呼叫医院的联络系统，可以使医院在病人到达前提前做好准备，减少等待时间，为病人争取到最佳治疗时间。对现有智能化系统的不足，参与调查者提出了自己的希望：一是关于社区的自动停车管理系统，一旦忘带或丢失IC卡将不能进出地下车库，必须联系物业才能进门，但在地下车库没有信号，无法联系物业，步行路程又很远，非常不方便。二是业主希望能有多种方式启动门禁系统，以备不时之需。

5．养老社区：DF社区

（1）基本信息

坐落于北京市顺义区潮白河畔的DF社区占地234×104m2，而建筑面积仅为70.7×104m2。该社区是以“开退休社区之先河，立晚年幸福之标准”为目标建设的典型老年社区，共分为三期。其规划为一期主要包括联排别墅、点式公寓和板式公寓；二期以连体别墅、独栋别墅和四合院为主；三期则是由点式和板式公寓组成。该社区以其80%的高绿化率、对老年人贴心的设计吸引了大量的高知分子、高收入退休老人入住。图2.19为DF社区外观、视频监控、机动车牌照自动识别门禁。

（2）智能化系统

因为该社区主要是面向老年人，考虑到老人接受能力比较弱、记忆力不好等特点，该社区只安装并投入使用了部分智能化系统，分别是视频监控系统、社区入口门禁系统、单元门禁系统、可燃气体报警系统、户内报警系统。

物业公司对于智能化系统的使用感受是喜忧参半。在使用初期，这些电子设备的帮助节省了大量的人力开销，并且对于突发事件的处理更加及时，提高了工作效率。以社区门禁系统为例，智能化系统有效地控制了外来无关人员的进入，并可对进入社区的人和车辆进行图像采集，在发生案件时，可为公安机关提供详尽的影像资料。物业管理人员认为智能化系统的缺点是缺乏灵活性、部件易损坏等影响了其使用的便捷性。由于系统前期资金投入大，后期所需要的维护保养费用又很高，物业部门认为很难收回成本，所以对智能化系统的推广心存顾虑。

（3）业主访谈

笔者对在社区中休闲的老人进行了随机采访。由于住在这里的大部分都是老人，目前其最大的需求就是需要设置户内医护人员呼叫装置。而该装置并没有在社区内全面实施安装，而只是在最新一期楼盘中使用。老人大多没有儿女在身边照顾，发生紧急情况时如能及时得到救治，将能挽救一个家庭。

业主抱怨比较多的是楼栋门禁时常发生故障，读卡器不能正常使用，而作为替代的密码功能又因为所有楼门全部相同而让业主觉得没有安全性可言，业主希望维修人员能有更高的水平。

对于家居，如煮饭、窗帘开关的定时控制，业主认为实用性不高，且对老年人来说过于复杂。关于扫地机器人等智能化的家务产品，价钱是主要制约因素，而且老人认为适当做些家务可以锻炼身体，过分依赖机器反而容易生病。该社区总体智能化水平并不是特别高，只有一些基本的安防、家居服务，这是由于该社区主要面向老年人这一特殊人群，过于复杂先进的智能化系统并不必要。对于建筑、社区的智能化，用户的需求应摆在第一位，对客户进行准确定位，先进技术的采用只是更好地为用户服务。

6．调研结果总结

通过对五类典型社区的智能化系统的现场调研，可以总结出以下启示：

（1）业主与物业管理人员对家居与社区智能化系统显示出了极大的兴趣，持欢迎态度，说明智能家居与智能社区系统具有极大的用户需求与市场潜力。

（2）智能门禁、智能安防、一键就医、家居设备的远程监测是业主最希望使用的智能功能，这些实用性高的智能化功能很受欢迎；而家电的自动运行等智能功能没有受到大多数人的青睐。

（3）视频监控、报警与视频的联动、降低智能化系统维护保养成本、改善智能化系统设计与施工质量、提高产品兼容性是物业管理人员对社区智能化系统的希望。

（4）视频监控、周界报警、社区入口门禁、楼栋门禁是各类社区普遍采用的智能化系统，而社区电子巡更、LED信息发布、户内红外报警则逐渐退出了智能家居与社区的舞台。这体现了开发商对社区智能化的投入转向了具有更高实用价值的系统。

（四）我国智能建筑产业市场现状

英国建筑设备研究与信息协会（Building Services Research and Information Association, BSRIA）对我国与欧盟国家的智能建筑的楼宇自控系统发展水平进行了比较，指出我国与欧盟国家中楼宇自控系统发展最落后的西班牙相比，还有较大差距（Deng,2009）。图2.20显示我国智能建筑的楼宇自控系统发展状况与欧盟国家的比较，横轴的人均智能化系统销售额代表了对建筑智能化系统的接受程度（Penetration），纵轴的人均智能建筑建设和改造量代表了智能建筑是市场潜力（Potential），我国的智能建筑接受程度和市场潜力都比较低。

图2.21显示了我国智能建筑的楼宇自控系统市场规模与世界各国的比较（Deng,2009）。我国楼宇自控系统的营业额只占到全球总营业额的3.6%，相比于北美的29.0%、欧盟7个主要国家的29.6%来说，还相差较大。

图2.22显示了2008年我国智能建筑的楼宇自控系统市场营业额及各分项的数额（Deng,2009）。2008年，我国智能建筑的楼宇自控系统市场的总营业额约为34亿元，其中控制器、传感器、执行器费用，施工调试费用，第三方利润各占约20%，系统维护保养费用占10%。

图2.23显示了1996—2008年我国智能建筑的楼宇自控系统市场营业额的逐年变化情况（Deng,2009），每年约有11%～12%的增长。

表2.5显示了2008年我国智能建筑的楼宇自控系统各产品供应商的市场份额（Deng,2009）。市场份额的前七位均为国外厂商的产品，前三位的霍尼韦尔（Honey well）、西门子（Siemens）、江森（Johnson Controls）占了近60%的市场份额。排名前十位中，只有一个我国自主品牌——同方（THTF），排到第八位，市场份额为1.8%。智能建筑的楼宇自控系统产品市场份额的98%属国外厂商。

（五）建筑能耗分项监测系统现状

适用于大型公共建筑的能耗分项计量与监测的概念于2004年被提出，在随后的5年内，各级政府、高等院校和科研单位合作开展了一系列试点工程。与此同时，建筑能耗监测相关的政策和标准也逐步推行。2006年《全国民用建筑工程设计技术措施——节能专篇（电气分册）》中提出电气回路要加装电能计量装置。同年出台的《绿色建筑评价标准》在“公共建筑节能与能源利用”章节中规定“新建的公共建筑，冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量”。2008年印发的《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则》对建筑分项能耗数据采集、传输，计量系统设计、施工、验收与运行维护进行了系统化的规定。2009年起，全国各级政府开始实施每年报送政府办公建筑和大型公共建筑节能监管体系工作进展情况。根据该报送信息统计结果显示，截至2012年年底，全国累计对3860余栋建筑进行了能耗动态监测；共23个省（区、市）先后分五批被列为能耗动态监测平台建设试点；共209所高等院校被列为节约型校园建设试点，其中校园能耗监测平台建设作为试点工程的一项重要内容。

随着相关政策和标准的逐步推进，在政府、高等院校及科研单位的大量示范工程带动下，自2009年起，涌现出大量以公共建筑能耗计量与监测为主营业务的企业。就国家发改委公布的节能服务公司备案名单统计显示，自2010年至今，以公共建筑能耗计量与监测为主营业务的节能服务公司每年新增约80家，现总备案公司有225家，占备案节能服务公司总量的6.9%。其中，在经济发展程度较高的地区，此类企业较多；北京占25%，上海、江苏、浙江占22%，广东省占10%，而西部省份仅占6.7%。这表明，建筑能耗计量与监测系统作为可以满足实时监控能耗状况、加强运行监管、发现节能潜力、衡量改造效果等细致多样化的管理和节能需求的节能管理技术，已经广泛被市场接受和应用。随着经济发展水平的不断提升，对建筑节能的需求也将变得日益迫切，建筑能耗监测平台的建设和应用也将越来越广泛。

1．建筑能耗分项计量的发展背景

随着我国当代经济的高速发展，大型公共建筑与日俱增。自2000年以来，我国大型公共建筑的建筑面积以逐年平均12%的速度在增长；2000年全国公共建筑面积只有32×108m2，到2008年就达到78×108m2（见图2.24）。这种高速的发展在创造更多城市地标和新颖的公共空间的同时，也带来了巨大的能源消耗。有专家曾研究大型公共建筑的能耗特点与其他类型建筑的区别，研究对比了大型公共建筑与普通公共建筑和住宅建筑，表明虽然大型公共建筑的建筑总面积不足总体的10%，但其能耗强度（即单位面积耗能量）是住宅建筑的10～15倍，普通公共建筑的4～6倍（清华大学建筑节能研究中心，2010；江亿，薛志峰，2004）。这意味着在城市化的高速进程中，大型公共建筑将带来比城市化进程更快的能源需求增长，这对我国的自然资源和长期稳定发展都将构成威胁。

对此，我国学者和政府都予以高度重视，自2005以来，国家及地方各级政府出台了一系列针对大型公共建筑节能的政策，将此列入建筑领域节能工作的重点来抓。然而大型公共建筑不同于住宅，其能耗水平具有很大的差异性，即便是同类型、同规模的建筑，其能耗水平也能相差50%；这是由大型公共建筑系统复杂、设备繁多、运行维护管理水平差异大等因素导致的。这种相互之间的巨大差异表明大型公共建筑具有较大的节能潜力，并且通过许多学者的大量调研发现，大型公共建筑普遍存在10%～30%的节能潜力（江亿，薛志峰，2004；龙惟定，2007；杨晓敏，2007）。

大量的大型公共建筑节能诊断案例表明，建筑中存在的能源浪费的问题千差万别，难以统一度量与解决，并且一些问题竟发生在建筑设计之初的“节能措施”上，通过实地测试可知这些“最新的节能技术”在实际运行中适得其反（清华大学建筑节能研究中心，2010；薛志峰，等，2005）。这样的问题在大型公共建筑中普遍存在，也是大型公共建筑节能项目与住宅等其他类建筑的重要区别。可以看出，如不了解建筑的实际用能状况，不知道能源都消耗在什么地方，就很难对建筑的用能情况有基本的认识，也很难有针对性地开展节能工作，而很容易走到“堆砌节能技术”的歧途上。

在国家大力倡导建筑节能的环境下，对建筑能耗的认识水平提出了新的要求，传统的能耗管理模式已经不能适应新形势的需求。同时，面对大型公共建筑系统的复杂性和能耗水平的多样性，简单地由运行维护管理人员每个月抄总电表的数据和每日在机房里抄设备面板上的参数，已经完全不能满足“发现节能潜力”“衡量改造效果”的建筑节能基本要求。并且在能耗数据记录过程中有大量的人员手工操作，很容易出现丢数、错数、时间不精准等问题，使得对建筑能耗水平的认识产生许多无谓的偏差。

针对上述大型公共建筑节能工作中的问题，清华大学的江亿院士于2004年首次提出要对大型公共建筑建设能耗分项计量系统。该年10月，江院士与薛志峰在《科技潮》上撰文《审视北京大型公共建筑节能》，以北京居民建筑、普通公共建筑和大型公共建筑三类建筑的统计能耗数据为基础，分析指出大型公共建筑用电是节能重点，用电分项计量与能耗定额管理是有效途径。从此，全国各类院校、各级政府部门和许多企业开始了对建筑能耗分项计量全方位的研究和实践工作。

近些年在对能耗数据的研究上，产生了许多颇有成效的研究成果与工程实践。首先，对于建筑能耗分项计量的重要性，全社会予以了一致的认可，并由此开始催生一片新的市场，也有越来越多的企业投入建筑能耗分项计量的研究工作上来[霍尼韦尔（中国）有限公司，2008]。其次，能耗数据为政府的节能管理工作提供有力的技术支持，也跳出单纯的技术应用和设计评分的路线，开始采用能耗定额管理的模式（江亿，2007；梁境，2009）。第三，能耗分项计量和监测系统已经从实验室走向市场，现阶段已有不少科研院所和企业专门开发建筑能耗监测平台体系，也取得了阶段性的成果（魏庆芃，2009）。

建筑能耗分项计量的工作，国外起步更早。在此方面，美国于20世纪80年代就开始了相关研究；1985年美国西北太平洋实验室（PNL）向美国能源部（DOE）提交了一份名为《公共建筑终端用能计量清单》的报告，报告中指出开展建筑分项计量的重要性（Heidell, et al,1985）。但基于此报告的研究表明，广泛开展分项计量的成本极高，故此项工作搁浅。这项研究虽然是从总能耗拆分出发寻求分项能耗，但是一个良好的方向性尝试。从90年代开始，美国劳伦斯伯克利实验室（LBL）提出了适用于逐时能耗拆分的EDA （End-use Disaggregation Algorithm）方法，该方法仍然是从建筑总能耗数据出发，将建筑总能耗与外温线性拟合和DOE-2模拟两种方法相结合（Akbari, 1995）。EDA方法在能耗数据拆分方法上的一个重大进步是提出了一套以分项能耗预估计为前提、支路实际能耗为基准的拆分方法。有了这样一套能耗拆分办法，LBL开发了建筑能耗信息系统（EIS），重点对建筑的分项能耗运行状况和节能改造收益进行监测。

虽然国外在建筑能耗分项计量方面的工作比中国起步要早，但基本停留在研究阶段，没有大范围开展，明确了能耗分项计量的重要性，但由于受限于技术成本而没有普遍应用，多见于对建筑总能耗拆分的分析和对单体建筑的案例分析。同时，由电力和计量公司为导向的分表计量（或称分户计量）也基本在20世纪的后20年才广泛开展。与分项计量不同的是，分表计量很快被市场接纳，并得到广泛应用。

2．建筑能耗分项计量工作的政策轨迹

2004年10月，江亿院士与薛志峰撰文指出，大型公共建筑用电是节能重点，用电分项计量与能耗定额管理是有效途径。2005年，以北京市政府为先导，开展节能示范工程，在2005年完成中央国家机关10座办公建筑、北京市10座办公建筑节能诊断，旨在初步建立一套多建筑能耗共享的数据交流平台。

2005—2006年，清华大学完成部分中央国家机关办公建筑节能诊断工作，分析整理北京市10家试点政府机构节能诊断结果，先后向国务院机关事务管理局和北京市政府谏言推行大型政府办公建筑能耗分项计量系统。并承担了北京市科委“大型公共建筑耗电量实时统计、分析、发布与定额管理系统”课题。

2006年3月份起，清华大学建筑节能研究中心设计、研发了建筑能耗分项计量系统硬件、软件平台，并在民政部、中联部、国家发改委等政府办公大楼，以及北京发展大厦、清华大学节能楼等公共建筑中，进行分项计量电表安装改造、数据网络传输、数据库搭建、实时动态数据展示、能耗数据分析与节能诊断等一系列的试点工作，初步解决了该系统的技术、经济、工程等实际应用中的关键问题。

2007年1月，财政部经济建设司领导在调研中听取了江亿院士关于在北京、上海、深圳三大城市中率先建立大型公共建筑能耗分项计量实时分析系统的建议。2007年4月，财政部、建设部在北京召开了专题研讨会，拉开了建立建筑节能监管体系的序幕。2007年6月，国务院印发《节能减排综合性工作方案》，对全国范围各个行业的节能工作给出明确的指导性意见（国务院，2007）。

2007年10月14日，财政部印发关于《国家机关办公建筑和大型公共建筑节能专项资金管理暂行办法》的通知，明确指出专项资金使用范围包括安装分项计量装置、数据联网等搭建建筑能耗监测平台的补助支出（财政部，2007）。同年10月23日，财政部、建设部联合下发了《关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见》，以及《国家机关办公建筑和大型公共建筑节能监管体系建设实施方案》，在北京、天津、深圳三个城市率先建立动态监测平台，并由中央财政给予适当支持（财政部，建设部，2007）。

2008年4月1日，修订后的《中华人民共和国节约能源法》正式施行，条文指出“县级以上地方各级人民政府有关部门应当加强城市节约用电管理”。2008年6月，住建部颁发《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则》，对能耗数据采集对象、采集方法、数据处理方法、编码规则等首次做出了具体而详细的规定（住建部，2008）。2008年10月1日，《民用建筑节能条例》开始施行，条例中明确提出对新建公共建筑应当安装用电分项计量装置，对既有公共建筑的节能改造也应当安装用电分项计量装置（国务院，2008）。

2011年7月11日，住建部印发《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统数据上报规范》，在明确建筑能耗层级上报的基础上，更加规范了能耗数据的收集方法和定义命名（住建部，2011）。

从政府对于能耗分项计量的一系列政策可以看出，建筑能耗分项计量工作在政府的大力倡导下从试点到推广、从方案到规范，已经逐步走上了良性发展的道路（见图2.25）。但同时值得注意的是，现阶段分项计量在全国范围内的开展还多是停留在面上，即重工程数量轻质量，重产品推广轻研究；并且国家层面的能耗管理还只是在关注建筑年总能耗的水平上，虽然各级地方已经逐步建设了分项计量系统，但更大规模的计量数据平台仍然是一个空缺，也成为更进一步集中管理的羁绊。

3．建筑能耗分项计量的现状

大型公共建筑能耗分项计量工作经历近七年的发展，在科研和工程实践两大方面均取得了一定的成果。下面笔者仅从文献调研的角度对现状做一个小结，需要说明的是，这种小结会遗漏一些规模较小的研究单位和企业，所以只能算作一个抽样调查，选取代表单位来总结。

高等院校在能耗分项计量的整体工作中扮演着引领者的角色。在2008年以前，能耗监测平台体系尚未被社会广泛接受，这个时间段内基本是以高等院校为核心在一边研究一边实践。清华大学、同济大学、重庆大学、湖南大学、西安建筑科技大学、大连理工大学等学校率先在各自所在的城市，通过当地政府及相关部门的支持与配合，进行能耗分项计量平台系统最初期的实践。在这个时期，深圳建筑科学研究院、上海建筑科学研究院、长三角研究院也与高校合作，开展了一些该方面的初步工作，积累了宝贵的经验。这一时期处于对平台系统的数据结构的摸索阶段，各地急于给大楼安装电表，尚未系统研究数据平台的结构与构成，经常出现丢数、错数、计量数据不知属性等问题；这些经验和教训为后一阶段形成标准的能耗分项计量数据库认识奠定了基础。在能耗数据的认识方面，主要有两方面的工作：其一，在初步前期调研的基础上，利用建筑热过程模拟软件（如DeST、EnergyPlus）计算建筑能耗，并与计量得到的实测数据进行比较；其二，能耗指标体系被提出，并初现雏形。这两方面的工作在日后都有进一步的发展。

在此基础上，分项计量系统进入一个快速发展的阶段。至今公开学术成果的科研单位就有30余所，广泛分布于全国各地。2006年，由同济大学提供技术支持，上海市初步建立了商用建筑信息数据库，集成了95栋商用建筑的基本信息和全年总能耗，有效地辅助了政府的能源监管工作（陈晨，等，2006）。2007年，福建省建筑科学研究院调研了100多栋建筑的能耗状况和装表情况，指出需要尽快加强能耗监测和计量管理工作（林卫东，2008）。2008年，武汉科技大学调研了23栋大型公共建筑的能耗状况（张春枝，等，2008）；东南大学调研了40家机关单位，指出调研能耗的同时调研人员密度的重要性（陈程，等，2009）。2009年，中国建筑科学研究院总结了北京市已完成的107栋楼宇的分项计量表具安装和数据上传的工作（刘肖群，等，2009）；重庆大学完成20栋楼的总能耗审计和其中3栋楼的总能耗拆分（刘慧芳，等，2009）。2010年，重庆大学调研了400栋公共建筑，系统地总结了管理问题（李百战，等，2010）；西安建筑科技大学调研了45栋建筑的用能状况（魏子东，霍小平，2010）。

在建筑能耗工作深入开展的同时，也遇到了很多问题。第一，审计多，计量少。能耗审计是建筑节能全盘工作中的一部分，也是计量系统的一项基本产物。由于起步阶段大量工作由政府部门引导，能耗审计工作开展得比计量本身更多，在项目执行过程中有将审计与计量两者概念混淆之嫌（陈晨，等，2006；刘慧芳，等，2009；谭敏，2008；魏子东，霍小平，2010）。同时，在多方的调研中发现，虽然国家此方面政策在逐步深化，但地方上落实的情况却较为缓慢，装表建筑的比例仍然较低，而安装了电表又能长期正常运行的建筑则是更少（林卫东，2008；张春枝，等，2008；李百战，等，2010）。第二，建筑运行维护管理水平普遍跟不上计量系统的要求。大型公共建筑能耗分项计量系统不是一个傻瓜相机，而是需要细致的日常维护，运行过程中要求管理人员及时对系统出现的各类问题做出回应和处理。然而现实情况是许多大楼的运行维护管理人员对计量系统知之甚少，日常的运行维护管理质量都较低（张春枝，等，2008；李百战，等，2010）。这样的现状势必给计量系统的深入实施带来困难。第三，工程发展迅速，但对系统的认识不够深刻。有国家政策和各地政府的大力支持，近些年计量系统工程的发展是十分迅速的。以北京为例，2009年北京市已完成107栋楼宇的分项计量表设计安装和数据上传，到2010年北京市完成各类大型公共建筑装表近400×104m2 （王虹，等，2010）。然而计量中暴露出来的能耗定义、支路能耗拆分、节能服务模式等问题只得到了少数学者的重视，并且这些问题大多停留在探讨层面，做了一些实验性质的尝试，没有给出明确的解决方案（杨晓敏，2007；刘慧芳，等，2009；魏庆芃，2009）。

除了高等高校和科研院所开展了大量调研和实践工作外，能耗计量企业也蓬勃发展起来。这些企业中，一方面，有以施耐德、江森、霍尼韦尔为代表的大型控制公司，它们以传统的建筑自动控制系统（BMS）为基础，提出“智能建筑”的概念，力推建筑信息高度集成化；另一方面，大量专营建筑能耗计量的小公司在这样的背景下产生。笔者以至今国家发改委公布的三批节能服务公司备案名单（国家发改委，2010,2011a,2011b）为分析样本（部分节能服务公司没有备案，也没有网站），备案的节能服务公司共有1734家，其中涉及建筑能耗计量的有151家，占总数的9%，其中有56家还同时进行节能诊断的业务。这些备案的节能服务公司广泛分布于全国各地（见图2.26），但主要集中在京、上、广地区，151家企业中，此三地就有69家，占46%。

现阶段这些计量企业存在两大问题：其一，能耗计量的技术水平参差不齐，平均水平较低。虽然本书只以国家发改委的节能服务公司备案名单为分析对象，遗漏了大量名单以外的企业，但从调研的情况来看，这151家能耗计量企业的总体技术水平与科研单位相去甚远。能够对能耗分项计量平台的数据库结构有正确的认识、明确能耗分项计量平台的功能、提供科学而较全面的建筑节能建议的企业只有18家，只占151家企业的12%；这几家企业的工程量普遍都有20个以上。而大多数企业对能耗分项计量平台并没有全面和正确的认识，只是把能耗分项计量作为一个推销的概念，并没有在工程中具体落实，也缺乏一定量的工程实践。其二，这些以计量为核心业务的节能服务公司的区位分布很不均匀，集中在京、上、广三地，不利于全国建筑能耗分项计量工作的全面发展。图2.27显示了能耗计量公司数量与地区经济水平的关系，可以看出人均生产总值越大，经济发展水平越高，能耗计量公司的数量越多。

随着近些年节能减排工作的全球化，建筑用能越来越受到人们的关注，建筑能耗分项计量工作备受重视，与此相关的研究和工程实践也广泛开展。在这个发展过程中，政府导向和高校示范起到了十分重要的作用。近年来，分项计量在我国的发展进入了一个快速膨胀阶段，这与前些年由部分高等院校和科研院所完成的示范工程所起到的推动作用息息相关。

高速发展也伴生了大量的问题，主要集中在两大方面：第一，对能耗数据平台的系统结构认识不足，对能耗分项没有深入的认识；第二，尚未形成完善的数据分析方法体系，使得业界对建筑能耗数据的认识水平不能有效地深化。另外，建筑能耗分项计量受到从地方政府到个体物业的重视，但市场上的分项计量服务产品却是“百花齐放”，真正符合国家能源审计要求、具有研究价值的计量服务产品却相对较少。

下文将从能耗数据平台的结构和功能两大方面来回顾现阶段的研究成果和工程进展，并对主要观点、方法和问题做一些小结。

4．建筑能耗分项计量平台建设的技术发展历程

（1）对建筑能耗分项计量平台结构的认识

建筑能耗分项计量平台整合了大量建筑的大量逐时能耗信息，大概一年就要汇集上亿个能耗数据点，同时要对海量的能耗数据做综合性的处理和分析，并将结果同时向客户、管理者（如政府）和专家展现；是一个多采集对象、多服务对象的综合系统。要完成这样的体系，沿袭楼宇自控系统的单机模式，即每栋楼的数据采集、存储、分析和展示是一套独立封闭的体系，是行不通的。对于数据的采集、储存和传输，很多学者做过相关讨论，意见也相对统一：建立一个基于互联网、采用TCP/IP通信协议，具有开放性的数据平台系统（Motegi and Piette,2002；金飞，2009；方林，龙徽，2008；李俊，2008；李铁牛，等，2008；季柳金，等，2009；尤章金，2010；王远，2008；王莎，2011；王鑫，2010；张亚男，等，2009；钟衍，等，2008）。其基本结构形式如图2.28所示。典型的建筑能耗分项计量平台案例见图2.29。

当今互联网时代，业界在计量平台的结构上达成这样的共识实属必然。经调研亦可知各科研院所和企业对平台结构的认识也是十分接近的，基本形式都与图2.28所示的结构类似。但是，从计量系统的数据库结构和内容上来看，依然存在许多差别。

在数据库结构方面，大多数学者和工程实践并没有深入讨论这个问题，原因可分为两大类：一是大型企业开展建筑能耗计量基本依托于原有的楼宇自控体系，只是增加采集点和外连接功能；二是单纯研究建筑分项计量的科研院所或小型企业工程实践较少，没有深刻认识数据库结构的重要性，也没有系统地总结能耗采集过程中的各类问题。

实际上，计量系统在设计配置和运行过程中会出现很多问题：电表类型错误、互感器变比错误、电表读数错误、电表精度不足、配电系统拓扑结构变化、突发错数、数据延迟、电表清零等。这些突发问题如不及时发现和处理，将使得计量结果失去监测和研究的意义。然而在工程实践中，这些问题在设计之初往往被忽视，用一套或两套数据库来完成所有的功能，到了应用阶段又采取临时处理的方式，最终导致数据维护工作既难以执行又效果不佳。

针对上述数据采集过程中的问题，王鑫博士提出采用层级筛选和处理的方式，逐步精细，逐级存储，将整个系统分为5级数据库，各级数据向下一级流动的过程中有相应的数据处理算法，这样可以有效地保证数据质量和数据库效率。具体流程参见图2.30所示的结构和计算流程。

（2）对建筑能耗模型的认识

建筑能耗分项计量平台在构建之初就提出了一个较为宽泛的目标：一方面能够整合大量同类建筑的能耗信息，另一方面能够实现时时在线节能诊断。这个目标的核心在于集合大量的建筑能耗信息，构建一个平台体系；而当大量的信息被集合后，统一能耗信息的表达方式就是第一重要的事情。有许多学者对此提出了设计原则，并基于模型设计原则给出了相应的能耗模型。然而制定一套能耗分类模型所依循的原则不同，能耗模型就会有所差别，并且各种原则之间存在着矛盾，这就导致最优的能耗分类模型是不存在的。相应的，现阶段所提出的各种模型也是基于特定的研究和应用需求背景而制定的。

对此，王鑫在其博士论文中将设计原则总结为四项：可比性、完备性、易用性和适应性；并详细分析了这四项原则之间的联系和矛盾关系。另一方面，从2008年至今，住建部、重庆大学的李俊、清华大学的王远和王鑫先后提出了具有普适性的公共建筑能耗模型（住建部，2008；李俊，2008；王远，2008；王鑫，2010）。这些模型内容和结构相近，都采用树状结构、层级定义，将建筑总能耗分为暖通空调、一般动力、照明插座和特殊设备四大部分，这作为第一层拆分，每个部分向下还有若干分层与分叉。可见能耗模型的统一性和可比性是平台系统的核心价值，学界对这一点的认识是很一致的。

这些模型都将“可比性”作为第一重要的原则，这就使得四项原则中，可比性与易用性，可比性与适应性，两类矛盾变得尤其突出；笔者通过调研部分建筑的能耗分项计量系统配电情况，在工程实践中同样发现这个问题。

可比性与易用性的矛盾是指，在能耗分项计量系统设计中设置“租户区能耗”和“公共服务区能耗”。这样的设置符合公共建筑运行维护管理者的管理需求，对其管理工作而言能够划清责任，有针对性地提高管理效率；但对于建筑能耗特征的分析和大量建筑对比而言，没有太大的价值。如图2.31所示的某大型商场能耗分项计量模型，为配电设计和管理方便，设置了“商户用电”这个分项，其中包含了“主力店”“次主力店”和“步行街”这三个子分项。这些以用户为基准的分项设计与其他以功能设备为基准的分项设计完全不符，用户分项中包含了暖通空调类的设备、照明、插座设备，甚至还可能有炊事房、机房这样的特殊设备，致使这样的分类模型只适合对单体建筑管理使用，而无法正确统计该建筑各种功能和各个类型设备的能耗，没有与其他同类建筑对比的可行性。

可比性与适应性的矛盾是指，为适应配电系统的实际情况，将多种不同功能的设备合并到一个采集点，设置“复合节点”。典型的例子是将“照明”“插座”和“风机盘管”合并作为一个复合节点，这样虽然设计简便，但使得以风机盘管为空调末端的建筑无法与以空调箱或分体机为末端的建筑相比较，如图2.32所示。

从以上两类矛盾的分析中可以看出，易用性与适应性是相类似的，都可以理解成广义的复合节点；但易用性相对于适应性而言具有更明确的实际意义。易用性通常指的是一个商铺、一家租户；而适应性通常指的是某一层或若干层的用电。前者来源于管理和最初的配电设计，后者则来源于最初的配电设计得过于简单化。

（3）国外在建筑能耗分项计量工作上的进展

如前文所述，国外在公共建筑分项计量方面的工作早在20世纪80年代就开始了，主要由美国能源部、西北太平洋实验室和劳伦斯伯克利实验室进行了此方面的研究。这些研究的基础虽然只是逐月的建筑总能耗，但已经认识到能耗拆分的重要意义，并尝试了一些建筑安装分项计量电表的工程，但终究因成本过高而没有大范围推广（Heidell, et al,1985）。同时，为降低因大量安装分项电表而带来的初投资和运行成本的激增，劳伦斯伯克利实验室提出了一种适用于逐时建筑总能耗的拆分方法EDA（Akbari,1995）。EDA方法综合线性回归和模拟计算两种方法，从计算原理的角度来说比简单的比例拆分要准确许多；但笔者在对国外建筑能耗计量企业的调研中却发现这种方法并未得到广泛应用，这与线性回归和模拟计算需要大量前期调研和先验知识所带来的巨大前期成本有关。

虽然建筑能耗分项计量在公共建筑上的尝试遇到了很多困难，但是建筑能耗计量的重要性却得到了社会的广泛认同，这种社会共识催生了住宅能耗计量市场的诞生与发展。进入90年代以后，有很多学者和企业开始着手研究与住宅能耗相关的系列问题，其中核心的问题仍然是如何通过只计量建筑总能耗，而分析出住宅内各类设备的运行能耗。由此发展出一套以条件需求分析模型（Conditional Demand Analysis, CDA）为核心的能耗分析方法。CDA模型通常写成如下形式：

式中：yi是i时间段（可以是一年、一个月、一天或一个小时）内建筑的总能耗；UECij是i时间段内第j个设备的平均能耗；Dij是i时间段内第j个设备是否运行的开关量（只能取值0或1）; vi是i时间段内能耗计算的误差。有学者认为在住宅建筑中，设备的能耗水平可以看作是一个常量，即UECij与时间无关，所以CDA模型通常转化为线性拟合问题来处理。

需要注意的是，将CDA模型转化成线性拟合问题是将yi和Dij作为观察量，将UECij作为拟合对象；然而这样的思路却往往不太现实。在设备能耗水平为常数的前提下，UECij是可以通过短期的调研而获得并作为长期有效信息使用的；相反，Dij则没有那么显著的规律，需要每时每刻的观察，成本是很高的。因此，以CDA模型为基础发展的能耗识别技术就是走了与线性回归分析相反的道路，将设备能耗水平作为先验已知量，通过逐时总能耗曲线来判断Dij的取值（Wood and Newborough,2003; Hannu,1998; Marceau and Zmeureanu,2000），如图2.33所示。

这种方法以图形识别为基础，现阶段已发展出谐波分析、小波分析、模糊判断等辅助手段，有效增强了该方法的适用性、稳定性和准确性，在住宅能耗分析方面逐步走向成熟。但这种方法没有成功应用于公共建筑的根本原因是，大型公共建筑系统庞大，用能设备数量多、类型多，大量因素复合之后导致识别的有效程度大为降低，因而此方法不可能作为公共建筑能耗分析的一种通用手段。

然而，公共建筑能耗分项计量的需求并没有因为EDA和CDA两种方法尝试的失败而减少，而是随着住宅计量发展同时增长着。但为了能够清晰地表达建筑能耗的情况，多末端的计量仍然是不可或缺的，故此公共建筑计量的市场被网络化高效管理撕开了一条口子。以控制公司和电子硬件公司为代表，智能建筑控制系统（Intelligent Building Manage System, IBMS）和智能计量系统（Smart Metering System）被提出。这些基于电子信息和网络技术的建筑能耗计量产品，旨在为单体建筑或集团建筑群提供高度集成化的能源监测服务，希望通过信息的高度集成化来提高管理者的工作效率（Piette, et al, 2001; Doukas, et al,2007; Laughman, et al,2003）。甚至有学者认为集成化本身就是在提高效率。这种思想随着国外大型控制公司在我国的发展传播开来，国内一部分学者也开始倡导建筑信息集成化，并且进行了一些工程尝试（沈薇，2006；常侃，杨知深，2010；周海云，2010；徐义，2010；万美慧，孙琳，2010）。图2.34显示了智能建筑能源管理系统的一个案例。

IBMS的本质与传统意义上的BMS没有太多差别，只是在集成信息量和集成手段上跟随着现代电子和网络技术有所发展而已，并且把建筑末端能耗作为采集对象纳入系统中。从这个角度来看，单纯地在建筑自控系统中增加末端能耗采集点与前述的建筑能耗分项计量是大相径庭的。前者从常规运行维护管理的角度出发，若要达到后者的要求，势必导致在建筑中安装数以百计的能耗采集点。实际情况也的确如此。笔者了解，到一栋约4×104m2的商场办公综合建筑，安装末端能耗采集点达到600个有余；而如果能够做好前期调研，精细配电设计，是可以将总采集点控制在100个以内的。

从分项技术的角度来说，现阶段IBMS的设计并不考虑建筑能耗的分项模型，所以也不会出现因模型设计而产生的设计原则之间的矛盾。IBMS将建筑已有的配电状况作为一个不可更改的边界条件，即全面接受了易用性和适用性，而基本不考虑可比性；这也与系统本身是为单体建筑或集团建筑群而设计的初衷相吻合，即一个独立封闭的系统是不需要考虑可比性的。这也是各类智能计量和智能能源控制系统与本书谈论的分项计量系统最为本质的差别。

当然，国外也有小部分学者致力于公共建筑能耗分项计量方面的研究，他们主要采用的方法是CDA模型、多元线性回归和建筑模拟，也讨论了能耗拆分方法和基于数据的节能诊断方法。

以上对系统的认识在2007—2008年就基本形成，在网络信息技术平行化的现代，建筑能耗分项计量平台的基本结构很容易达成共识；但这只是系统最基本的框架，当深入到能耗模型层面时就出现了研究与实践的分歧。大量的“复合节点”导致计量平台的工程蓝图在实践中被打折，开放平台只是在极小的范围内实现而已；工程实践中暴露出的难以与理论相接轨的问题仍然将矛盾直指能耗数据拆分问题，而现有的拆分方法都各有其局限性，缺乏针对大型公共建筑的系统方案。

国外在建筑能耗分项计量上已经形成了一套以“条件需求分析模型”为基础的方法，并提出了能耗与气象参数拟合、建筑模拟等方法。这些方法最初是为分析公共建筑总能耗而提出的，但在实际应用中因前期调研成本太高而难以推广。随后这些能耗分析的方法，在系统规模较小的住宅中得到了有效的应用。智能建筑和智能计量的概念是为解决公共建筑能耗分项计量的问题而提出的，但没有跳出原有楼宇自控系统的概念，单纯强调信息集成而没有充分认识到能耗分项的意义。

（六）我国智能建筑与家居用户需求问卷调研

1．公共建筑智能化需求问卷调研

随着经济、科技的发展，智能化系统已逐渐成为大型公共建筑的标准配置之一。目前，智能化系统已能够实现建筑的安防、消防系统的自动化，室内环境自动控制等基本功能，但如何为用户提供更舒适、更安全的建筑环境，为管理人员提供更有效的协助，为建筑运行带来更明显的节能效果，都是智能化系统在设计、施工、调试过程中需要考虑的问题，并需要在实际运行过程中保证预期功能的实现。为了了解人们对智能化系统的需求，笔者通过发放调查问卷的方式，调查了公共建筑智能化系统的运行维护管理人员、设计人员、施工人员等对建筑智能化系统的现状、问题、对策、需求等方面的意见，以期为提高建筑智能化系统的水平提供参考。

本调研分析采用发放调查问卷的方法，调查问卷的问题包括参与调查者信息、建筑智能化系统的现状、建筑智能化系统的建设流程、建筑智能化系统的架构、建筑智能化系统的需求共5个方面、82个问题。调查问卷的部分内容样例如图2.35所示。

参与调查者主要为建筑智能化系统的运行维护管理、设计、施工等相关人员，其中男性占83%，女性占17%，参与者的年龄主要集中在20～50岁，学历主要为大专（占75%）和大学本科（占25%），所学专业包括暖通空调（占9%）、自动化（占46%）、电子与电气（占36%）、管理（占9%）等，参与调查者的职业包括物业管理（占54%）、楼宇自控系统设计（占15%）、楼宇自控产品开发（占8%）等。参与调查者的主要信息如图2.36所示。

调查结果如下：

（1）智能建筑的现状

关于智能建筑的现状，问卷中调查了人们对智能建筑的看法，以及智能建筑的功能、维护保养等方面的现状。图2.37显示了人们对于智能建筑与普通非智能建筑所持有的观点，有2/3的人认为智能建筑比普通建筑好，也有1/3的人认为智能建筑与普通建筑差不多。认为智能建筑比普通建筑好的原因主要有提高室内环境舒适度、更安全、方便管理等。认为智能建筑比普通建筑不好的原因主要有出故障时影响大、维护管理点太多等。

图2.38显示了参与调查者所管理或者设计施工的建筑智能化系统是否达到预期功能，有33%认为远未达到，有50%认为基本达到，只有17%认为完全达到。关于没有达到预期功能，58%的参与调查者认为施工质量问题是重要原因，50%的参与调查者认为是因为调试与性能检验不充分，42%的参与调查者认为是因为运行维护人员培训不足。关于实现预期功能的措施，83%的参与调查者认为全过程的性能检验是有效措施，其余备受关注的措施有传感器、执行器的定期校正与保养（占50%），相关规范标准、政策法规的制定与完善（占42%），运行维护人员的定期培训（占42%），标准化的功能描述（占42%）（王美婷，等，2012）。

图2.39显示了建筑智能化系统施工相关状况。施工中5项主要工作——深化设计、本地控制器软件编程、本地控制器软件调试、系统集成软件编程、系统集成软件调试所占时间比例基本差不多，各占20%左右。智能化系统的各项费用所占比例中，硬件费用最大，占了接近一半；软件、设计、调试费用差不多，各占15%左右；检测占不到10%。施工工人的技术资质中，没有资质的人所占比例最大，为30%；中级工、高级工、工程师各占20%左右。

图2.40显示建筑智能化系统运行维护相关状况。对于智能化系统的传感器等的定期校正、保养，有接近40%的建筑没有定期校正、保养，只有出故障时才维修；有40%的建筑按照半年到一年一次的频率进行维护保养。关于楼宇自控系统数据的保存时长，接近60%的建筑保存半年到一年的数据。关于数据记录时间间隔，40%的建筑为1～10分钟。关于运行维护管理人员的技术资质，初级工、中级工、高级工、助理工程师各占20%左右，工程师及以上占10%左右。

在调查过程中，发现有些建筑的楼宇自控系统或者自动控制设备有放弃不用的现象，对其放弃不用的原因进行了调查，结果如图2.41所示。放弃使用楼宇自控系统的主要原因是与本地控制器等未能实现通信，占超过40%的比例；此外，传感器等异常导致楼宇自控系统运行异常、没有设置与被控设备本地控制器进行通信协议转换的网关、增设了子监控系统，各占20%左右的比例。放弃使用电动阀等自动控制设备的主要原因为设备故障或通信异常导致系统运行异常，占45%的比例；此外，驱动电机等易损坏，冷机等贵重设备使用手动阀更可靠、保险，各占20%左右。

这些数据显示了目前建筑智能化系统存在重硬件、轻软件、重投资、轻维护的问题，只有解决了这些问题，才能真正实现建筑智能化系统应有的功能，不再使智能化系统成为一种摆设，避免投资浪费与重复投资。

（2）对建筑智能化系统的需求调查

1）室内环境控制系统

为用户提供舒适的建筑室内环境，是建筑智能化系统最重要的目的之一。目前，室内环境的控制方式主要基于设定值，而设定值由管理人员给出，或是用户通过本地开关、控制器进行设置。两者均存在一定的缺陷，前者难以满足用户对环境的不同喜好，而后者则可能存在不合理的控制参数设定（Wang, et al,2014）。因此，笔者对室内温湿度、照度等室内环境参数的控制形式进行了调查，结果如图2.42所示。其中，用户通过按键或给系统发送指令来控制室内环境调节设备的运行的方式较基础、直接，有80%的总体需求率，说明在使用智能化手段取代用户操作时，允许用户具有操作控制权是非常重要的。这一情况也可以从图2.42所示的第三行的调查结果看到：对于这种不提供用户主动操作设备的手段，而是通过人体感应器、时刻表等自动开关设备的控制形式，需求率稍低，且有认为不需要的观点出现。

图2.42的第二行显示了一种基于用户感觉的环境控制方式，它根据用户输入的“冷、热、干、湿、吹”等不舒适感来调节室内环境参数（Wang, et al,2014）。对于这种形式，总体需求率与直接输入的总体需求率相同，为80%，但非常需要的比率稍高，达到了60%，表明这种基于感觉的控制方式具有较高的用户接受度和需求度。

图2.42的第四行显示了一种完全不需要用户干预、系统全自动调节环境参数的、智能化程度非常高的控制形式，用户对这一功能的需求率不大，非常需要的比例只有35%，还有10%的比例认为完全不需要。

2）消防、灾害预警系统

自动消防系统关系到生命财产安全，是公共建筑中最基础、最重要的智能化系统之一。虽然灾害预警系统目前在建筑中应用不多，但它能起到的提前防备、减小损失的作用也十分重要。图2.43总结了对消防、灾害预警功能的需求情况。

可以看出，超过90%的参与调查者认为需要有自动检测起火并进行消防报警的功能。而对于紧急时刻最佳疏散路径指示的功能，有超过80%的参与调查者认为非常需要。对于最佳疏散路径的规划，需要综合考虑建筑不同区域人员密度、逃生通道位置等各方面的因素。相比目前建筑内多采用的用固定标志指示逃生通道位置的方法，最佳疏散路径能够避免踩踏等事故，因此是十分必要的。

对于地震等灾害的预警功能，由于参与调查者主要在北京地区，地震等自然灾害较少，因此对这一功能表示非常需要的稍少，但总体需求率也达到了80%，表明防患于未然是保证建筑安全的重点所在。

3）设备管理功能

一栋公共建筑中通常具有空调、照明、电梯等多个系统，以及相关的大量设备，在设备的运行、管理、维护方面，采用智能化系统能够大大减轻人员的工作量。图2.44显示了对设备管理功能的需求。

智能化系统在设备管理上的基本功能便是远程监测环境、设备状态，并能够远程启停设备，而保证设备与建筑的安全运行也是智能化系统必须要达到的目标之一。因此，对这两个功能，均有90%的参与调查者选择了非常需要，而总体需求率达到了100%。

通过智能化系统的数据库功能记录设备的信息资料，如设备位置、运行状态、故障信息等，便可提高设备运行维护的效率，这也是实现建筑内各系统高效运作的重要手段之一，因此，对提高设备运行维护、资料管理等工作的效率这一功能的总体需求率也超过了90%。

目前公共建筑中，不同类型、不同系统的设备通常是相对独立运作的，且各个系统分别有各自的控制策略。而若不同的设备之间能够实现相互协作运行，那么能够带来的节能潜力是相当大的。比如空调与照明系统若能够协调运行，便可以实现空调负荷、人工采光负荷总体最优化，以达到最节能的运行效果。因此，对于设备的协调节能运行，总体需求率也达到了100%。

4）智能化功能

对更高级别的智能化功能的需求如图2.45所示。

一套能够自动检测与诊断故障的专家系统能够及时找出系统中的问题，从而避免设备故障等造成的能耗浪费，因此对其的总体需求率超过了80%。而对于能够针对电价不同时段的峰谷差异，考虑用户在不同时段不同程度的用能需求，分别采用不同的能源供给策略，以获得很大的节省费用效果，能够细化在建筑内不同区域、不同时间用能情况的能源智能控制系统，总体需求率也达到了80%。

目前公共建筑中的智能化系统通常采用“中控电脑-DDC-传感器/执行器”这样的系统架构，其存在人工配置工作量大、易出错、计算能力有限等缺陷。因此，基于自组织的新型系统平台，可以使各监控点实现自动配置、自动寻址、即插即用，能有效避免传统系统的缺陷。另外，这种自组织平台以房间为单位集成系统，并采用分布式的计算方法，突破了传统系统用中央计算机集成造成的通信、计算能力的限制。此外，自组织系统相比传统系统的有线通信方式，更能适应无线通信、物联网等新技术趋势。对于这种新型的系统形式，有超过70%的参与调查者认为需要。

5）规范制度

调研发现，目前公共建筑智能化系统存在许多问题。例如，子系统功能缺失、设备维护管理不到位等，在很大程度上与当前规范标准不全面、不严格有关。对建筑智能化行业制度规范的需求进行的调研和分析结果如图2.46所示。

智能化系统的施工是最容易出现问题的环节之一：一方面可能是由于施工人员的素质较低导致施工质量差；另一方面可能是因为施工方与设计方、验收方等缺乏交流导致系统施工未能达到预期要求。因此，超过80%的调研对象认为需要完善技术规范、制度，确保施工质量。

在系统的设计、调试及验收过程中，很多建筑没有选择专门的智能化系统设计单位，调试、验收也没有委托专业单位进行。这种现象在某种程度上是因为专业单位收费较高，建设单位出于节约成本的考虑选择了上述设计、调试、验收的方式，但这样容易导致设计不到位、调试检验不细致，令后期系统运行产生问题。因此，70%的调研对象认为需要改善收费制度，确保系统设计、调试、检测检验质量。

智能化系统的运行维护管理是保证系统寿命和建筑正常运行的关键，同样需要有资质的专业人士参与。调研中发现，一些建筑的智能化系统运行维护管理人员专业素质较低，英语水平不高，当软件界面出现英文时不会操作。运行维护管理人员专业水平不高导致了智能化系统运行效率降低，出现问题也无法得到及时解决。因此，对于改善运行维护管理制度，由有资质的专业单位进行维护管理，确保运行维护质量这一需求，选择非常需要的比例超过80%，总体需求率为90%左右。

（3）调研结果总结

问卷调研结果总结如下：

超过2/3的参与调查者认为智能建筑具有提高室内环境舒适度、更安全、方便管理等优势，比普通非智能建筑更受欢迎。但是由于存在施工质量问题、调试与性能检验不充分、运行维护人员培训不足等问题，只有17%的参与调查者认为所管理的智能建筑完全达到了预期的功能。参与调查者认为建筑智能化系统实现预期功能的保障措施主要有全过程的性能检验，传感器、执行器等的定期校正与保养，相关规范、标准、政策法规的制定与完善，运行维护人员的定期培训、标准化的功能描述等。对建筑智能化系统的各项费用调查显示，硬件费用占了接近一半，软件、设计、调试费用各占15%左右。而对施工工人的技术资质调查显示，没有资质的人所占比例最大，为30%，中级工、高级工、工程师各占20%左右。对建筑智能化系统的运行维护状况调查显示，有接近40%的建筑没有对执行器等进行定期校正、保养，只有出故障时才维修；关于运行维护管理人员的技术资质，初级工、中级工、高级工、助理工程师各占20%左右，工程师及以上占10%左右。这些数据显示出目前建筑智能化系统存在重硬件、轻软件、重投资、轻维护的问题，迫切需要解决，以避免智能化系统成为一种摆设，避免投资浪费与重复投资。

对智能化系统功能的调研结果显示，在改善室内环境控制形式、保障建筑安全、提高设备管理效率、实现新的系统功能、完善规范制度等各方面，显示出对智能化系统的较大需求，具体如下：

对室内环境控制比较大的需求有：①能够直接通过按键或给系统发指令主动开关空调等设备；②系统根据用户输入的“冷、热、干、湿、吹”等不舒适感自动调节。对②表示非常需要的比例较高，表明这种基于舒适感的新控制方式具有比较高的可接受度。

对消防、灾害预警系统的主要需求有：①能够自动检测起火，并进行消防报警；②火灾、地震等紧急时刻能够指示最佳疏散路径，快速引导人员安全疏散到室外。对这两者非常需要的比例均超过80%，表明对智能化系统的保障生命财产安全的需求比较大。

对设备管理功能方面的主要需求有：①能够远程监测环境、设备状态，启动停止设备；②保证建筑与设备的安全运行；③提高设备运行维护、资料管理等工作的效率；④实现各种设备的协调节能运行。这几项的需求度均较高，表明保证设备的高效、协调运行是智能化系统备受期待的功能。

对更高级别的智能化功能的主要需求有：①自动检测与诊断故障、实现优化节能的专家系统；②响应分时电价、用户需求，实现优化运行的分布式能源智能控制系统；③即插即用、方便扩展、自组织、自识别、无须配置的全新自控系统平台。这些功能有助于实现建筑节能，而自组织的系统形式有助于改善传统系统人工配置量大、计算能力有限的缺陷。

对规范制度的主要需求有：①完善技术规范、制度，确保工程施工质量；②改善收费制度，确保系统设计、调试、检测检验质量；③改善运行维护管理制度，由有资质的专业单位进行维护管理，确保运行维护质量。智能化系统的设计、施工、验收、运行维护管理等每个环节，均需要有全面、严格的标准、制度，以约束建筑智能化各个行业的行为，特别是在改善运行维护管理情况方面有很高的必要性。

通过上述对公共建筑智能化系统需求的调研分析总结，可以看出建筑智能化系统的发展趋势，即更规范、更便捷、更安全、更节能。笔者希望通过本书，能为智能化系统的改进提供参考方向，引导智能建筑的良性发展。

2．家居与社区智能化需求问卷调研

随着经济的发展、人们生活水平的提高，以及商家宣传的增多，“智慧家庭”“智能家居”等字眼越来越为人们所熟知。一套完整的智能家居系统能够实现哪些功能？它能给生活带来什么样的变化？人们对智能家居的真正需求又是什么？同时，有文献认为现在市场上的很多产品虽然功能很多，但是大多都不实用，有些产品还要具备许多培训和专业知识后才能学会复杂的操作，将会引发消费者的抵触情绪（中国智能家居网，2011）。为了探明人们对智能家居系统的主要观点，找出现有智能家居系统的不足和用户的真正需求，笔者以居住于北京的居民为对象，进行了调查，以期为智能家居行业提供基础参考数据。

本次智能家居用户需求调查采用发放纸质调查问卷的方式进行。问卷内容包括参与调查者信息、安全防范、环境控制、信息通信、视听娱乐、费用共6个方面、55个问题。本次调查共发放问卷270份，回收问卷249份，其中有效问卷217份，有效率为87.15%。

参与调查包括男性95人，女性122人；参与者的年龄跨度从20～60岁不等；参与调查的人员来自机关、服务业、餐饮业、建筑工程业、文教、公共事业、金融业等单位。参与调查者的主要信息如图2.47所示。

调查结果总结如下：

（1）对智能家居系统的需求调查

1）安防系统

现在的业主在挑选房子的时候不仅仅只是看中房子本身的品质，小区的环境、安全等因素都要加以考虑，尤其安全性更是重中之重。调查显示，认为小区需要安装门禁系统的人超过40% （见图2.48）。而关于门禁系统的形式，参与调查者更倾向于选择刷卡式的进出方式；遥控和面部识别方式因为价格昂贵、维修费用高、技术不成熟等，未得到大家的认可；而密码的形式，对老年人来说比较不方便，也存在密码泄露导致安全性降低的问题，没有得到很多人的青睐。

图2.49统计了小区内是否需要周界监控系统。超过90%的参与调查者认为非常需要该系统。参与调查者认为最为有效的监控方式为360°摄像机，与此接近的选择是保安巡逻。360°摄像机可以全方位、24小时不间断地进行监控，还可以事后调查留下的证据。由于周界报警系统有可能发生误报，使用摄像机也有可能存在监控不到的死角，所以同时需要保安巡逻来人为判断报警真伪。这两种方式相结合会极大提高小区的安全水平。

家对于每个人来说是放松、休憩的温馨港湾，享受这宁静的时光的前提就是安全要有保障。图2.50显示了参与调查者对单元门禁系统的需求状况。超过八成的参与调查者认为需要该系统，这说明单元门作为家的第二道防线也很受人们重视。关于单元门禁方式，刷卡型最受欢迎。这种方式既保证了开启权限，又兼具了方便性。不过这种形式很容易因为电子锁的故障而无法开启，加上采用钥匙等机械的打开门禁的方式，在提高安全性、便利性的同时增加可靠性，是很多参与调查者表示出的需求。

北京的部分中高档小区已经实现了专户专梯，即通过刷卡授权启动电梯，电梯只能停在自家所在的楼层。但是调查发现对这种设计有需求的人仅为40%，大部分人还对这个设计持观望态度（见图2.51）。对于户门是否安装门磁进行防盗，大部分参与调查者认为需要安装。这说明家庭安全的最后一道防线得到了大家的重视，而门磁这种报警手段为用户提供了安全保障。

由于窗户不像户门那样安装有防盗装备，所以这成为容易被窃贼入侵的薄弱点。调查结果显示，人们对解决这一问题表示了很强烈的愿望。在为窗户选择的安防措施中，金属防盗窗依然是大家的首选（见图2.52）。这是因为金属防盗窗的价格相对低廉，并且简单可靠。但是防盗窗容易成为盗贼的攀登跳板，侵入没有安装防盗网的邻居，而且视觉上并不美观。因此，有些城市要求强制拆除防盗窗，改装了红外感应报警器。这种依靠感温原理设计的报警器可以实现准确报警，但不足就是无法对入室者起到阻拦的作用。这是选择这一措施的参与调查者比选择金属防盗窗的少的原因之一。选择窗磁报警的参与调查者也比较少。

关于家中是否需要安装烟感报警器和可燃气体报警器，大多数参与调查者认为这两种报警器都是十分需要的（见图2.53）。而且如果家中的报警器可以与物业中心相连，还可以对家中无人时发生的意外情况进行紧急处理（见图2.53）。这一措施对于解决因老年人忘记关闭燃气阀门而引起火灾这一问题非常有效，受到大多数参与调查者的青睐。

在北京的很多住宅小区中已经安装了户内报警系统，当户内发生危险时，可以进行报警。多达74%的参与调查者认为需要这一功能（见图2.54）。

医疗救护一直是大家颇为关心的话题，当家中有人发病时可以及时通知医院做好接受准备，就可以减少等待时间，为病人争取到治疗时间，84%的参与调查者认为需要户内紧急呼叫与医院联动的功能（见图2.54）。

窃贼趁家中无人时入室行窃的案件很多，有些参与调查者反映在他们将要离家时总是要反复确认是否关好门窗，非常担心自己的疏忽招致失窃。关于“家中是否需要安防监控设备，当您离家后，一旦发生情况，可以及时给您发出信息并通知物业部门进行紧急处理”这一问题，77%的参与调查者选择了需要（见图2.54）。

2）环境控制系统

人们生活的室内环境主要涉及声、光、热、湿环境，以及空气品质。本节总结了用户对人性化、智能化、节能化的室内环境控制方面的需求。

图2.55显示了用户对家中是否需要安装人体感应器，以便实现灯具自动开关、节约电能的需求。46.5%的参与调查者认为需要，这表明现代人不仅在追求方便的生活，节能的意识也在逐步增强。

不同的灯光环境会对人的情绪、想法产生不同程度的影响。图2.56显示了参与调查者认为最需要的灯光情景模式，位列前三位的分别是普通模式（客厅中基本灯开启，营造出温馨的氛围）、离家模式（家中所有灯具均处于关闭状态）和起夜模式（房间、走廊、卫生间灯缓缓开启）。这三种模式是日常家居生活所必需的，而选择其他几种模式的人相对较少。

在浴室安装人体感应灯具本是出于方便用户和节约电能的考虑，但调查发现需要此功能的参与调查者只有约1/3（见图2.57）。他们认为频繁的开启会缩短灯具使用寿命，出现故障后不易维修，反而会造成使用不便。对于感应器与换气扇的联动需求，接近半数的参与调查者认为需要（见图2.57）。

对于是否需要安装窗帘遥控装置及灯与窗帘联动功能，60%～70%的参与调查者认为不需要。参与调查者认为如果连这等小事也要靠机器来完成，人将会变得越来越懒惰，甚至丧失基本的生活能力。一旦有了这种依赖，恐怕身体健康会进一步受损（见图2.58）。

如果家中的窗户可以根据室内外温差而自动调节开启幅度，将会给用户带来更贴心的保护。例如，再也不用担心夜风太凉而使老人孩子生病；避免家里没人时下雨造成潲雨；夏天屋内闷热，自动开窗通风可缓解暑气。大家对这个功能的认可度达到了半数。对于是否需要在家中安装温度与湿度传感器以调节空调，超过半数的参与调查者认为需要（见图2.59）。但是也有人担心家中的空调使用过频，会缩短使用年限，维修、更换费用会比之前付出更多。

水表、电表等的自动抄表功能，既可以为自来水公司、电力公司等省去人工费的支出，又可使用户不再需要家中留人或省掉自行抄写表数的麻烦。因此，该功能得到半数以上的参与调查者的支持（见图2.60）。

炎炎夏日，下班或是外出归家，如果可以立刻享受到丝丝凉爽，是非常惬意的享受。这一功能可以通过远程启停空调系统实现。调查结果显示，选择需要此系统的参与调查者占42%，认为有没有均可的参与调查者占34%，认为不需要的参与调查者占24%，如图2.60所示。

图2.61显示了用户对自动煮饭功能的需求，选择不需要和有没有均可的参与调查者占到了59%，认为需要的参与调查者占41%。对于自动定时开关洗衣机功能只有39%的参与调查者认为需要，认为不需要的主要原因有：①不易控制洗衣量、用水量、洗涤剂用量；②无法自行进行晾晒。关于利用峰谷分时电价自动启动洗衣机等设备，在夜间电价便宜时运转，42%的人表示需要，有36%的人表示要根据电价差决定是否需要。

对于家中电器是否需要集中控制，64%的参与调查者认为不需要或有没有均可（见图2.62）。这其中的原因有：①担心系统越集中，一旦一处出现故障，则全部家电都处于瘫痪状态；②生活水平还未达到；③做家务也是一种锻炼与生活的乐趣。对于自动清扫器，老年人比年轻人更需要，尤其是腿脚不便的老人。但是他们一方面担心操作太过复杂，无法使用；另一方面也担心这种家电的售价高昂，如果价格相较普通家电贵1000～2000元还是可以接受的。

3）信息通信系统

图2.63显示了是否需要建立户内电话网的调查结果，超过六成的参与调查者认为并不需要该系统。主要原因是：①该系统适合别墅类的大型住宅，居家小户型不太需要；②有手机就已足够。至于手机是否需要与家中座机绑定的功能，超过60%的人认为需要，而该功能也已经可以实现。

将家中的门禁系统通过网关与手机相连，当有人忘记带钥匙时，其他家庭成员可以远程开锁的功能受到了大家的欢迎。但是也有人担心万一手机丢失，被他人捡拾，个人信息泄露，甚至威胁家庭安全（见图2.64）。

对于小区信息公示电子牌，物业公司可以刊登小区日常通知、维修通知，一些生活类的广告也可以在公示电子牌上显示，这样就不用在单元门口张贴纸质广告，保护了环境。参与调查者对这一功能也表现出了极大的兴趣，66%的参与调查者认为需要。对于小区背景音乐系统，52%的参与调查者认为需要（见图2.64）。这是因为这样不仅可以营造温馨的氛围，还可以在发生紧急情况时指挥小区业主做好疏散或是准备工作。不过参与调查者也提出：①音乐声音不能过大，最好放些纯音乐；②严格控制播放时间，以免影响他人休息。

4）视听娱乐系统

对于家中的各个视频终端是否需要通过家庭局域网相连接，以便在客厅、卧室、浴室等各终端可以随意收看喜欢的节目，只有40%左右的人认为需要。认为不需要的主要原因有：①担心电路受潮，导致洗浴时触电；②对线路进行改造，成本太高；③一般家庭中都是淋浴，如果不专心，容易发生危险受伤；④休息时需要安静的环境，不想有声音打扰。对于电视是否需要预约录影功能和家中是否需要专业的家庭影院系统，约有一半的参与调查者认为需要（见图2.65）。

5）费用

如图2.66所示，对于是否需要安装智能化系统，表示需要的参与调查者有42%。对于智能化系统费用，55%的参与调查者的意愿是接受1万元以下，34%的参与调查者可以接受1万～3万元的费用，这两部分参与调查者占89%。

图2.67显示了倾向于以何种途径安装智能化系统的调查结果。倾向于由开发商提供套餐，业主自行选择，加收安装费的参与调查者最多，占52%。

调查发现，参与调查者最关心的智能家居功能是安防报警、对讲、灯光控制和空调控制等，一些超前的控制功能好像并没有引起广泛的兴趣。调查发现，影响智能家居系统普及的关键因素是价格。有资料显示，目前豪华住宅项目智能家居费用为30万～100万元，一般在70万元左右，开发商选购的品牌多为国外知名品牌。这些品牌一般价格较高，但都有完整的一体化的智能家居系统产品，保证了整个系统的兼容性与稳定性。中高档住宅的智能家居费用为3万～15万元，一般在10万元左右，开发商选购品牌多为国内知名品牌。国内知名智能家居系统市场较为成熟，一般也会有一体化的智能家居系统产品。普通住宅一般不考虑安装智能家居系统，即使安装部分系统，也大多会选取国内二三线品牌，价格在0.5万元以内，且产品质量参差不齐，难有完整成套的系统产品（王建功，2010）。

调查中，笔者还发现了人们对智能家居的一些担心：①担心黑客入侵系统；②个人隐私泄露；③停电后，无法用机械方法打开；④维修费用太高；⑤售后维修跟不上；⑥家居太过智能，人会丧失基本生存能力；⑦会造成房价更高。也有文献显示，现在市场上的智能家居产品的稳定性和可靠性还较差，有待进一步提高。一套功能完善的智能家居系统是很复杂的，综合布线施工过程、后期调试都需要专业工程师进行，假如在使用过程中出现故障，维修也是一件麻烦的事（中国智能家居网，2011）。这些都是阻碍智能家居系统推广普及的关键问题。

（2）调研结果总结

关于对智能家居系统功能需求的问卷调查结果显示，目前对智能家居有需求的用户还是把家居安防放在了首要位置，此外比较关心的还有消防、对讲、灯光控制等功能，对一些过多的自动控制功能，如自动窗帘、家电集中控制系统，并未显示出很大的兴趣。问卷调查结果总结如下：

对小区的安防系统的功能需求有：①关于小区门禁系统，刷卡式门禁最受欢迎；②关于周界监控系统，安装360°摄像机是选择最多的方式；③关于车辆管理系统，刷卡或牌照自动识别的方式最受欢迎。对住宅安防功能的需求有：①关于单元门禁系统，刷卡型和指纹型是最受欢迎的形式；②关于门磁和窗户报警功能，金属防盗窗和红外感应报警器相结合的形式是最受欢迎的；③需要烟感和可燃气体报警器，并且希望报警器可以与物业中心联动，以便家中没人时及时发现险情；④需要户内报警功能；⑤需要紧急呼叫功能，并能与医院联动，当有危重病人时，可以及时施以援救；⑥需要户内安防监控，当家中无人而发生入室盗窃等时能及时报警。

对环境控制系统的功能需求有：①需要感应灯控功能，同时希望频繁开启不会造成器件的损坏；②关于灯光的情景模式控制功能，普通模式、离家模式和起夜模式是需求最大的三种模式；③需要温湿度监测及控制；④需要自动抄表系统；⑤需要自动打扫卫生的电器。关于是否会利用峰谷电价差，让电器在电价便宜时工作，有40%左右的参与调查者表示有需求，但是要看电价差是否值得这么做，因为存在夜间电器工作噪声问题和衣服晾晒问题。

对信息通信系统的功能需求有：①需要家中座机与手机绑定，随时转接电话；②需要手机远程控制家中门禁；③需要信息公示电子牌；④需要小区背景音乐系统。

在视听娱乐方面，参与调查者并没有特别明确的需求。

在费用方面，89%的参与调查者可以接受3万元以下的费用。关于阻碍智能家居系统推广的最大障碍，超过一半的参与调查者认为是价格太贵，另有1/3的参与调查者认为智能家居系统起不到太大作用。