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【摘要】面对现代建筑多样化的功能需求，中央空调系统日趋复杂，而能源利用效率则更低。大型公共建筑的中央空調系统已成为社会经济粗放型发展，能源浪费巨大的集中体现。要想从根本上解决大型中央空调节能问题，必须建立系统化节能控制系统，从建筑各区域控制来强化中央空调系统的节能运行管理。但是完全无序的区域控制会不断影响中央空调的运行效率。因此控制系统区域控制的协同性，以及区控与中央空调运行的响应机制非常重要。云计算作为智能网络化控制计算模式的新发展，以其卓越的分部式、并行网格化计算，及大量富有弹性的计算、存储资源等特点为大型中央空调系统的节能运行管理提供了更加广阔的发展空间。
【关键词】云计算智能建筑中央空调节能
中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：
引言
目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三个“耗能大户”。尤其是建筑耗能，伴随着建筑总量的不断攀升和人们对居住舒适度要求的提高，呈急剧上升趋势。
21世纪头20年是我国建筑业的鼎盛期，到2020年全国建筑面积将接近2000年的2倍。但是按照目前的建筑业发展现状，不仅既有近400亿平方米建筑的99%为高耗能建筑，而且新建建筑的95%以上仍属于高耗能建筑。到2020年我国建筑总能耗将达到10.89亿吨标准煤，超过2000年的3倍[1]。如此看来，建筑能耗状况已经成为牵动社会经济发展全局的重大问题。
建筑能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调能耗等）约占全社会总能耗的30%。其中最主要的是建筑采暖和空调，两项合计可占到全社会总能耗的20%。
而这“30%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源（这部分能耗占全社会总能耗的16.7%），和建筑相关的能耗将占到全社会总能耗的46.7%。
其中，我国大型公共建筑能耗高，能效低的问题尤为突出。2007年，根据清华大学与建设部的研究抽样调查显示，大型公共建筑面积占城乡建筑总面积的4%，但消耗的电量却占22%。
据测算，我国大型公共建筑单位面积年耗电量达100—300kWh，为住宅建筑用电量的10倍以上[2]，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5-2倍。可见大型公共建筑节能又是全面建筑节能问题的重中之重。
大型公共建筑中央供暖空调能耗现状
从耗能比例上看，中央空调是大、中型公共建筑能耗浪费无度的集中体现。普遍认为中央空调用电占大型公共建筑用能的50%以上，但是在这部分能源消耗中冷冻机只消耗了30%至40%，而有56%至70%的电由输送和分配冷量和热量的风机水泵所消耗[3]。而且，大型建筑经常会出现空调冷热不均的现象，往往很多区域会空调过冷，其间的能耗浪费就更是无法估量。同时，中央空调系统在设计时，是按照建筑的最大用能需求来选配设备的，而在实际运行过程中，中央空调系统98%的时间是在70%负载的状态下上下波动的[4]，其运行效率较低。
相关技术人员在对北京大型公共建筑的综合能源审计过程中了解到，大型公共建筑中央式供暖空调系统存在严重的能耗浪费问题。许多建筑的使用率并不高，大型宾馆酒店入住率往往在60%左右，大型写字楼也常常有20-30%的闲置区域。但是这些建筑的供暖空调系统不得不长年全负荷运行，闲置不用的区域并没有供暖空调分级管理。而一些超大型社区，业主也无法根据建筑功能的不同而采取分时分区的控制。例如某置业集团总物业建筑面积达14万平方米，其中包括五星级酒店6万平方米，还有写字楼和商场合计8万平方米。写字楼和商场夜间并不营业，而酒店是24小时营业。可整体社区的供暖系统无法分路控制运行，因此写字楼和商场无奈之下，只好和五星级酒店一同24小时供暖运行。而技术人员对大型商场的现场调查发现如下现状。在严寒冬日里穿着羽绒大衣步入大型商场时，你会顿觉暖意融融。可不出5分钟，隆隆作响的空调和熙熙攘攘的人群所发出的低温辐射就会让你浑身冒汗，可专卖柜台内年轻漂亮的服务员都是穿着短袖，有的甚至还是裙装打扮。而转眼到了炎炎夏日，调研人员又穿着短裤背心去逛这家商场，有时冷风会吹的你汗毛立起，可再看柜台里，服务员却换上了长袖衬衫，还打着领带。这种问题已经不是个例，而是大多数大型公共建筑的通病。过度的耗能奢华在满足大众虚荣心的同时，深层面上则是社会经济要为高额的供暖空调系统能耗埋单。
2. 大型公共建筑中央供暖空调系统能耗浪费根源探究
2.1 现代建筑多样化的功能诉求造就了超高能耗
随着现代化社会人们生活方式的多样性拓展，用户对建筑的功能诉求也越来越丰富。家居、办公、娱乐、健身、会议等等，都要在同一建筑里实现。而无论是大型综合类建筑还是中小型多功能建筑，要切合实际的满足现代化社会中的多元化需求都是一个复杂而多样化的难题。
但是不同功能的建筑的能耗使用要求大不相同。大型商场的应用时间一般为每天9:00-21:00，而且商场人流密度较大，夏季空调负荷很大，但是，冬季供暖负荷较小。餐饮和会所的营业时间为12:00-24:00，甚至夜间也营业。而会议中心的应用时间多为9:00-17:00，而且多为临时性负荷。酒店的供暖空调是24小时全时段负荷，为了百分百保证住客的舒适度，空调持续运行。写字楼每天的运行时间时8:00-19:00，但是经常会有部分用户加班。如此复杂的供暖空调能耗需求在一栋建筑的一个系统内实现，没有功能完善的分区调控，中央空调系统最现实的运行模式就只能是按照某个建筑区域用户的最大需求全负荷开启。
2.2 建筑用户不健康的舒适度要求纵容中央空调能耗奢侈浪费
建筑的使用者对建筑舒适度的要求不断提高，甚至到了不合理的程度。有很多的业主在运营管理中谈到供暖空调时，要求冬夏两季温度同样要保持在24℃。美其名曰保持建筑内四季如春。可实际上，如此的要求并不能给人们带来切身的舒适。
因为冬季和夏季的室外环境及人们的生活衣着习惯都有很大差异。夏季里，白天的室外温度基本高于30℃，甚至高于35℃。而这时人们为了适应外界炎热的环境，总是穿着短袖短裤或者裙装。这样的着装如果长期处于温度较低的室内环境中，不是感觉凉爽，而是感觉冷。冬季里，人们为了抵御外界低于零下的严寒，总是穿着较厚的棉衣，里面还要穿上毛衣和保暖内衣，即使进入室内，也只是习惯脱掉较厚的外衣。这样的衣着在温度较高的室内环境中不是感觉温暖，而是感觉炎热，而且经常会出汗。
人体对建筑热环境的生理反应正如文献[5]中所述：
人体与环境之间保持热平衡的热交换方程为：
M±R±C-E1-E2=S （1）
式中：M——代谢产热；
R——辐射换热；
C——对流换热；
E1——无感蒸发散热
E2——汗液蒸发散热；
S——人体热变化量（当人体换热达平衡时，S=0）
决定穿衣人体热交换的各种因素见下表：
表1
由上表我们可以看出，人体的新陈代谢状况是人体散热的内因，人居环境的温度、湿度、辐射强度和气流速度直接影响人体的换热状态，而人的外部衣着则是人体调整自身与外部换热的重要因素。以上六方面因素构成了影响人体在环境中的热舒适感的主要因素。
其中，穿衣指数是在相同环境状态下，调整人体热舒适性的重要因素。在不同的季节里，人们的穿衣指数是随著室外环境温度的变化而变化的。穿衣指数是根据自然环境对人体感觉温度影响最主要的天空状况、气温、湿度及风等气象条件，对人们适宜穿着的服装进行分级。穿衣指数一般分8个级别发布：
一级 轻棉织物制作的短衣、短裙、薄短裙、短裤
二级 棉麻面料的衬衫、薄长裙、薄T恤 （长袖长裤）
三级 单层棉麻面料的短套装、T恤衫、薄牛仔衫裤、休闲服、职业套装
四级 套装、夹衣、风衣、休闲装、夹克衫、西装、薄毛衣
五级 风衣、大衣、夹大衣、外套、毛衣、毛套装、西装、防寒服
六级 棉衣、冬大衣、皮夹克、外罩大衣、厚毛衣、皮帽皮手套、皮袄
七级 棉衣、冬大衣、皮夹克、厚呢外套、呢帽、手套、羽绒服、皮袄
八级 厚冬大衣、皮夹克、厚呢外套、呢帽、手套、羽绒服、裘皮大衣
例如，室外环境温度低于30℃时，人们穿着长袖的单衣单裤比较舒服，穿衣指数通常为2-3，环境温度在30-35℃时，人们穿着短衣、短裙比较舒服，穿衣指数通常为1-2。
在冬季里，人们在室内习惯的穿衣指数为4，就是长衣长裤，西装和薄毛衣。如此的穿着长时间静坐于22℃以上的环境中大部分人就会出汗，如果温度达到24℃，所有人就会浑身冒汗，必须脱掉更多的衣服。在热环境中，“不舒服感”是通过皮肤表面汗液的蒸发进行调节的[6]。因此尽管人体正常的生理体温非常稳定，但人体对周围环境温度的热感觉并不是很敏感，当你真正感觉热并开始出汗的时候，环境温度已经高于人们体感舒适的热中性温度4-6℃了。
而且，冬季空气比较干燥，温度升高到24℃时，其相对湿度一般则不足20%。更会增加人们燥热的感觉。
因此，不同季节里室内环境的控制目标不能一成不变，而应该同时考虑室内外环境差异和人们的生活衣着习惯。另外，人们在不同的活动状态下，对环境的要求也不尽相同。文献[7]中给出的室内环境设计温度见下表：
表2
尽管上表中的参数比较宽泛，但仍可看出，专业设计中采暖空调的室内控制温度也是夏季高于冬季。而且随着人的活动强度的增加，室内温度控制参数应降低。
而文献[8]中考虑了供暖空调系统的节能，及不同功能区域的人居活动特点，给出了更加实际的精细化设计参数，见下表：
表3
由以上二组表格中的数据可见，国家制定的标准确实考虑了不同建筑区域的功能特点及人居活动等因素对建筑环境要求差异的影响。既考虑到建筑环境的舒适性，又考虑了系统的运行节能。但是如此细致而多样的参数规定对于缺乏区域性管理及调节机制的大型中央空调系统来说，只能是个难以完全实现的传说。
在实际应用中，大多数建筑用户对建筑舒适性没有清醒的概念，而只是盲从24℃恒温空调的要求，并由此催生了空调用能的奢侈浪费。许多现代的大型公共建筑尤其是高档宾馆酒店，将24℃恒温空调作为标榜建筑空调环境高标准的准则。在空调运行实际管理过程中，运营管理方把夏季空调的上限标准设定在24℃，就是空调温度可以比24℃低，达到22℃或者20℃，但是不能比24℃高。如果比24℃低，用户冷的受不了，大不了暂时停止空调运行，或者任由用户自己开窗户。如果比24℃高，有人说空调不凉，那就是运行管理事故。
可见，室内温度的控制应该随着季节和人们穿衣习惯的改变而变化，并不能长时间保持在一个稳定值，这样才能营造健康舒适的室内生活环境。过分的追求恒温环境不仅不能让人们更舒适，反而会因为严寒或盛夏里建筑内外温差过大而影响人们的身体健康。而且这种在舒适温度方面的片面过分追求与合理舒适价值观的偏差造成建筑供暖空调系统运行能耗成倍升高。
2.3 中央空调机组运行管理粗放
现有的中央空调运行管理根本没有精细化的管理措施，中央空调主机的运行负荷调节只是根据冷冻水循环温度的变化作出调整，同时水泵进行相应的变频控制。即便如此粗放的控制过程也只是少数中央空调系统才具备的功能。大多数中央空调系统都是手动启动中央空调主机，即使空调过冷也不做出调整。
而上述控制过程本身也存在一定问题，首先，建筑的新风量应根据室外环境温度的变化合理进行策略性调整，这样可以节省空调主机的工作负荷。同时，主机何时开启，开启多长时间应该根据室内室外环境状况合理安排。中央空调主机被动的根据循环水温进行负荷调整并不能解决所有问题。
另外，缺乏区域性的空调系统调控措施也是中央空调运行无法形成鲜明节能运行策略的关键。因为空调实际运行效果是体现在建筑各个区域的。而现在的中央空调系统在大型公共建筑各个区域内基本没有设置监测和调节控制设备，系统开了所有区域都凉，系统不开所有区域都热。各区域实际空调效果如何根本没有监控，完全靠用户的感知。而各建筑区域的用户即使感觉空调太凉了，也不能打电话来通知中控机房停止空调，因为这样会影响其他区域用户。所以只好自己开窗户。因此中央空调系统的能耗在实际管理中根本就是一本糊涂账。这也是为什么有些大型公共建筑并没有完全采用中央空调系统，而是改用区域式的空调系统的原因。但是由于区域式的空调只能依靠空气源作为空调主机夏季的冷源或冬季的热源，其设备运行效率要明显低于水冷中央空调机组，因此也不是很节能。只是对于不同建筑区域的用户主体使用要求相差较大的情况下，选择区域式的空调总比大型的中央空调系统具有更好的可控性和较好的综合节能效果。
构建全新智能化控制系统推动中央空调节能管理升级
目前，更加精细化的中央空调管理模式需要提出明确的区域性的针对建筑功能特点的节能管理策略，同时具备中央空调系统与区域空调系统的空调运行调节与响应机制，各建筑区域用户也需要有对中央空调系统的人性化管理措施。在没有完善的智能化控制系统平台的条件下，以上的管理要求都无法得到很好的执行，因为完全依靠节能制度或管理规程来约束人为管理是不现实的。区域化精细化的空调节能控制工作很繁琐，而且必须以区域性的空调状况监控为基础。
3.1 区域性分部式控制系统是实施全面智能控制的理想基础架构
图1 供暖空调分部式控制系统硬件架构图
只有分部式的智能控制系统才能最大限度的将供暖空调系统运行的节能策略单元化，从而确保系统节能管理的执行力。因为首先系统必须兼具区域空调运行控制与空调状况监测功能。此两项功能得以实现的前提是合理配置分部式的分区智能终端。各分区智能终端还是建筑用户与中央空调系统进行交互管理的界面，它也是增强空调系统控制交互性的集中体现。各分区用户可以将自身对空调系统的人性化要求，以指令的方式输入各智能控制终端。
3.2 JOSIarch卓思云计算建筑生态控制系统功能构建
在分部式空调控制系统建立起来之后又出现了另一个急待解决的问题。各个区域智能终端的人性化指令是杂乱无章的，这些完全无序的区域性控制指令会不断的对中央空调主机及冷量传输系统的运行造成冲击，影响中央空调的运行效率。因此整体分部式控制系统的各区域控制之间的协同性，以及区域控制与空调中控系统运行的响应机制非常重要。而这正是云计算的功能优势所在。
云计算是近几年刚刚兴起的全新计算控制模式，它是在分部式计算、并行计算和网格计算的基础上发展起来的[9]，其分部式网格化的结构正好适合中央空调系统控制区域化，单元化的要求。传统的中央空调控制系统的计算模式都是中控系统，串行计算。其处理多点综合信息的能力比较有限，也不能实现空调控制的区域化，单元化。
不仅如此，以中央空调中控系统和各分区智能终端共同参与的卓思云计算建筑生态控制系统还可以满足空调系统节能运行中的多种动能需求，解决诸多传统控制模式所无法完成的控制难题。
云节能：卓思云系统的核心特点就是通过双级交互式云计算实现各区域控制终端之间及与中控系统的控制协调，充分保证整体系统运行和各区域节能控制的响应。
云管理：卓思云系统的各区域智能终端为用户交互式智能管理界面，各区域用户可根据自身要求通过交互式的智能终端来参与整体供暖空调系统的运行管理。
云计量：卓思云系统的各区域智能终端可针对本区域的空调系统进行运行能耗计量。这使得整体建筑的能耗计量通过更为精细的分区式网络化计量来实现。
云存储：所有的计量及运行控制信息都是存储在区域智能终端上的，网络化的存储大大降低了中控系统的存储容量要求。
云查询：卓思云系统的云计算模式的基本优势正如文献[10]所述，查询实际就是数据挖掘过程，即从大量的、不完全的、模糊的、随机的实际应用数据中提取隐含在其中的潜在有用性信息和知识的过程。云计算由于其海量的存储能力和可弹性变化的计算能力成为解决海量数据挖掘的有效方式。
3.3中央空调绿色生态新标准
通过以上多功能的综合智能化控制，卓思云系统可以全面提升大型公共建筑中央供暖空调系统的管理水平，并构建建筑节能智能化运行管理的绿色生态新标准：
（1）节能：卓思云计算建筑生态控制系统可在动态分时分区的控制基础上实现无人区域的低功耗值守运行，空调主机运行负荷的扁平化调整，系统运行策略与气候补偿结合，循环系统变频控制等。
（2）舒適：卓思云计算建筑生态控制系统可实现人性化的建筑分区控温调节，生态新风控制模式，建筑各区域梯度控温等空调模式。
（3）安全：卓思云计算建筑生态控制系统可实现中控系统和各分区控制终端的双机交互式云计算，各控制终端实时通讯报警，所有建筑用户对空调系统的控制实时权限分级管理。
（4）透明：卓思云计算建筑生态控制系统可通过各分区控制终端对所有建筑的空调环境实时监测，空调系统的运行能耗统计也可得到实时统计结果，建筑用户可随时通过各分区控制终端了解空调运行状态。
结语
鉴于中央供暖空调系统的能耗在建筑能耗甚至是整体国民经济能耗中都占有相当份额，其节能运行问题已经成为重大的社会经济问题。但是传统的智能控制系统无法适应越来越复杂的大型综合性建筑的诸多多样化功能需求，只有全新的卓思云计算建筑生态控制系统通过云节能、云管理、云计量、云存储及云查询的多功能架构才可满足复杂的中央空调的系统化节能运行控制需求，营建节能、舒适、安全、透明的绿色生态建筑环境。
城市是现代人类社会文明的中心，大型公共建筑又是现代化城市的核心平台，随着我国国民经济的增长和未来城市的发展，大型公共建筑无论是在规模上还是在数量上都会不断扩张。而中央空调则是包括大型公共建筑在内的各种综合类建筑高能耗的最大症结所在。以云计算为核心基础架构的卓思云系统为中央空调的智能化运行控制提供了更加广阔的操作平台。传统控制系统无法解决的问题，反而成为卓思云系统的功能优势。
参考文献
[1] 付祥钊，肖益民建筑节能原理与技术，重庆大学出版社2008年9月
[2] 江亿，薛志峰 北京市建筑用能现状与节能途径分析，暖通空调 2004，V34， n10,13-16
[3] 江亿，我国建筑耗能状况及有效的节能途径，暖通空调，2005年第35卷，第5期
[4] 王金祥，夏江平，自动化技术在中央空调节能系统中的应用,工业控制计算机，2012,25
[5] 韦延年，节能住宅室内热环境设计指标的选择，四川建筑科学研究，2002年9月第28卷第3期
[6] 田永娟，周永凯，郭瑞良，着装舒适性的新热感指数，中国个体防护装备，2005年第4期
[7] GB50019-2003， 采暖通风与空气调节设计规范，建设部2004年4月1日
[8] GB50189-2005， 公共建筑节能设计标准，建设部2005年4月4日
[9] 何留进，云计算在数字城市建设中的应用研究，安徽理工大学学报，2011年6月，第31卷第2期
[10] 周晏，桑书娟，浅谈基于云计算的数据挖掘技术，电子知识与技术，2010年12月
【关键词】云计算智能建筑中央空调节能
中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：
引言
目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三个“耗能大户”。尤其是建筑耗能，伴随着建筑总量的不断攀升和人们对居住舒适度要求的提高，呈急剧上升趋势。
21世纪头20年是我国建筑业的鼎盛期，到2020年全国建筑面积将接近2000年的2倍。但是按照目前的建筑业发展现状，不仅既有近400亿平方米建筑的99%为高耗能建筑，而且新建建筑的95%以上仍属于高耗能建筑。到2020年我国建筑总能耗将达到10.89亿吨标准煤，超过2000年的3倍[1]。如此看来，建筑能耗状况已经成为牵动社会经济发展全局的重大问题。
建筑能耗（包括建造能耗、生活能耗、采暖空调能耗等）约占全社会总能耗的30%。其中最主要的是建筑采暖和空调，两项合计可占到全社会总能耗的20%。
而这“30%”还仅仅是建筑物在建造和使用过程中消耗的能源比例，如果再加上建材生产过程中耗掉的能源（这部分能耗占全社会总能耗的16.7%），和建筑相关的能耗将占到全社会总能耗的46.7%。
其中，我国大型公共建筑能耗高，能效低的问题尤为突出。2007年，根据清华大学与建设部的研究抽样调查显示，大型公共建筑面积占城乡建筑总面积的4%，但消耗的电量却占22%。
据测算，我国大型公共建筑单位面积年耗电量达100—300kWh，为住宅建筑用电量的10倍以上[2]，是欧洲、日本等发达国家同类建筑的1.5-2倍。可见大型公共建筑节能又是全面建筑节能问题的重中之重。
大型公共建筑中央供暖空调能耗现状
从耗能比例上看，中央空调是大、中型公共建筑能耗浪费无度的集中体现。普遍认为中央空调用电占大型公共建筑用能的50%以上，但是在这部分能源消耗中冷冻机只消耗了30%至40%，而有56%至70%的电由输送和分配冷量和热量的风机水泵所消耗[3]。而且，大型建筑经常会出现空调冷热不均的现象，往往很多区域会空调过冷，其间的能耗浪费就更是无法估量。同时，中央空调系统在设计时，是按照建筑的最大用能需求来选配设备的，而在实际运行过程中，中央空调系统98%的时间是在70%负载的状态下上下波动的[4]，其运行效率较低。
相关技术人员在对北京大型公共建筑的综合能源审计过程中了解到，大型公共建筑中央式供暖空调系统存在严重的能耗浪费问题。许多建筑的使用率并不高，大型宾馆酒店入住率往往在60%左右，大型写字楼也常常有20-30%的闲置区域。但是这些建筑的供暖空调系统不得不长年全负荷运行，闲置不用的区域并没有供暖空调分级管理。而一些超大型社区，业主也无法根据建筑功能的不同而采取分时分区的控制。例如某置业集团总物业建筑面积达14万平方米，其中包括五星级酒店6万平方米，还有写字楼和商场合计8万平方米。写字楼和商场夜间并不营业，而酒店是24小时营业。可整体社区的供暖系统无法分路控制运行，因此写字楼和商场无奈之下，只好和五星级酒店一同24小时供暖运行。而技术人员对大型商场的现场调查发现如下现状。在严寒冬日里穿着羽绒大衣步入大型商场时，你会顿觉暖意融融。可不出5分钟，隆隆作响的空调和熙熙攘攘的人群所发出的低温辐射就会让你浑身冒汗，可专卖柜台内年轻漂亮的服务员都是穿着短袖，有的甚至还是裙装打扮。而转眼到了炎炎夏日，调研人员又穿着短裤背心去逛这家商场，有时冷风会吹的你汗毛立起，可再看柜台里，服务员却换上了长袖衬衫，还打着领带。这种问题已经不是个例，而是大多数大型公共建筑的通病。过度的耗能奢华在满足大众虚荣心的同时，深层面上则是社会经济要为高额的供暖空调系统能耗埋单。
2. 大型公共建筑中央供暖空调系统能耗浪费根源探究
2.1 现代建筑多样化的功能诉求造就了超高能耗
随着现代化社会人们生活方式的多样性拓展，用户对建筑的功能诉求也越来越丰富。家居、办公、娱乐、健身、会议等等，都要在同一建筑里实现。而无论是大型综合类建筑还是中小型多功能建筑，要切合实际的满足现代化社会中的多元化需求都是一个复杂而多样化的难题。
但是不同功能的建筑的能耗使用要求大不相同。大型商场的应用时间一般为每天9:00-21:00，而且商场人流密度较大，夏季空调负荷很大，但是，冬季供暖负荷较小。餐饮和会所的营业时间为12:00-24:00，甚至夜间也营业。而会议中心的应用时间多为9:00-17:00，而且多为临时性负荷。酒店的供暖空调是24小时全时段负荷，为了百分百保证住客的舒适度，空调持续运行。写字楼每天的运行时间时8:00-19:00，但是经常会有部分用户加班。如此复杂的供暖空调能耗需求在一栋建筑的一个系统内实现，没有功能完善的分区调控，中央空调系统最现实的运行模式就只能是按照某个建筑区域用户的最大需求全负荷开启。
2.2 建筑用户不健康的舒适度要求纵容中央空调能耗奢侈浪费
建筑的使用者对建筑舒适度的要求不断提高，甚至到了不合理的程度。有很多的业主在运营管理中谈到供暖空调时，要求冬夏两季温度同样要保持在24℃。美其名曰保持建筑内四季如春。可实际上，如此的要求并不能给人们带来切身的舒适。
因为冬季和夏季的室外环境及人们的生活衣着习惯都有很大差异。夏季里，白天的室外温度基本高于30℃，甚至高于35℃。而这时人们为了适应外界炎热的环境，总是穿着短袖短裤或者裙装。这样的着装如果长期处于温度较低的室内环境中，不是感觉凉爽，而是感觉冷。冬季里，人们为了抵御外界低于零下的严寒，总是穿着较厚的棉衣，里面还要穿上毛衣和保暖内衣，即使进入室内，也只是习惯脱掉较厚的外衣。这样的衣着在温度较高的室内环境中不是感觉温暖，而是感觉炎热，而且经常会出汗。
人体对建筑热环境的生理反应正如文献[5]中所述：
人体与环境之间保持热平衡的热交换方程为：
M±R±C-E1-E2=S （1）
式中：M——代谢产热；
R——辐射换热；
C——对流换热；
E1——无感蒸发散热
E2——汗液蒸发散热；
S——人体热变化量（当人体换热达平衡时，S=0）
决定穿衣人体热交换的各种因素见下表：
表1
由上表我们可以看出，人体的新陈代谢状况是人体散热的内因，人居环境的温度、湿度、辐射强度和气流速度直接影响人体的换热状态，而人的外部衣着则是人体调整自身与外部换热的重要因素。以上六方面因素构成了影响人体在环境中的热舒适感的主要因素。
其中，穿衣指数是在相同环境状态下，调整人体热舒适性的重要因素。在不同的季节里，人们的穿衣指数是随著室外环境温度的变化而变化的。穿衣指数是根据自然环境对人体感觉温度影响最主要的天空状况、气温、湿度及风等气象条件，对人们适宜穿着的服装进行分级。穿衣指数一般分8个级别发布：
一级 轻棉织物制作的短衣、短裙、薄短裙、短裤
二级 棉麻面料的衬衫、薄长裙、薄T恤 （长袖长裤）
三级 单层棉麻面料的短套装、T恤衫、薄牛仔衫裤、休闲服、职业套装
四级 套装、夹衣、风衣、休闲装、夹克衫、西装、薄毛衣
五级 风衣、大衣、夹大衣、外套、毛衣、毛套装、西装、防寒服
六级 棉衣、冬大衣、皮夹克、外罩大衣、厚毛衣、皮帽皮手套、皮袄
七级 棉衣、冬大衣、皮夹克、厚呢外套、呢帽、手套、羽绒服、皮袄
八级 厚冬大衣、皮夹克、厚呢外套、呢帽、手套、羽绒服、裘皮大衣
例如，室外环境温度低于30℃时，人们穿着长袖的单衣单裤比较舒服，穿衣指数通常为2-3，环境温度在30-35℃时，人们穿着短衣、短裙比较舒服，穿衣指数通常为1-2。
在冬季里，人们在室内习惯的穿衣指数为4，就是长衣长裤，西装和薄毛衣。如此的穿着长时间静坐于22℃以上的环境中大部分人就会出汗，如果温度达到24℃，所有人就会浑身冒汗，必须脱掉更多的衣服。在热环境中，“不舒服感”是通过皮肤表面汗液的蒸发进行调节的[6]。因此尽管人体正常的生理体温非常稳定，但人体对周围环境温度的热感觉并不是很敏感，当你真正感觉热并开始出汗的时候，环境温度已经高于人们体感舒适的热中性温度4-6℃了。
而且，冬季空气比较干燥，温度升高到24℃时，其相对湿度一般则不足20%。更会增加人们燥热的感觉。
因此，不同季节里室内环境的控制目标不能一成不变，而应该同时考虑室内外环境差异和人们的生活衣着习惯。另外，人们在不同的活动状态下，对环境的要求也不尽相同。文献[7]中给出的室内环境设计温度见下表：
表2
尽管上表中的参数比较宽泛，但仍可看出，专业设计中采暖空调的室内控制温度也是夏季高于冬季。而且随着人的活动强度的增加，室内温度控制参数应降低。
而文献[8]中考虑了供暖空调系统的节能，及不同功能区域的人居活动特点，给出了更加实际的精细化设计参数，见下表：
表3
由以上二组表格中的数据可见，国家制定的标准确实考虑了不同建筑区域的功能特点及人居活动等因素对建筑环境要求差异的影响。既考虑到建筑环境的舒适性，又考虑了系统的运行节能。但是如此细致而多样的参数规定对于缺乏区域性管理及调节机制的大型中央空调系统来说，只能是个难以完全实现的传说。
在实际应用中，大多数建筑用户对建筑舒适性没有清醒的概念，而只是盲从24℃恒温空调的要求，并由此催生了空调用能的奢侈浪费。许多现代的大型公共建筑尤其是高档宾馆酒店，将24℃恒温空调作为标榜建筑空调环境高标准的准则。在空调运行实际管理过程中，运营管理方把夏季空调的上限标准设定在24℃，就是空调温度可以比24℃低，达到22℃或者20℃，但是不能比24℃高。如果比24℃低，用户冷的受不了，大不了暂时停止空调运行，或者任由用户自己开窗户。如果比24℃高，有人说空调不凉，那就是运行管理事故。
可见，室内温度的控制应该随着季节和人们穿衣习惯的改变而变化，并不能长时间保持在一个稳定值，这样才能营造健康舒适的室内生活环境。过分的追求恒温环境不仅不能让人们更舒适，反而会因为严寒或盛夏里建筑内外温差过大而影响人们的身体健康。而且这种在舒适温度方面的片面过分追求与合理舒适价值观的偏差造成建筑供暖空调系统运行能耗成倍升高。
2.3 中央空调机组运行管理粗放
现有的中央空调运行管理根本没有精细化的管理措施，中央空调主机的运行负荷调节只是根据冷冻水循环温度的变化作出调整，同时水泵进行相应的变频控制。即便如此粗放的控制过程也只是少数中央空调系统才具备的功能。大多数中央空调系统都是手动启动中央空调主机，即使空调过冷也不做出调整。
而上述控制过程本身也存在一定问题，首先，建筑的新风量应根据室外环境温度的变化合理进行策略性调整，这样可以节省空调主机的工作负荷。同时，主机何时开启，开启多长时间应该根据室内室外环境状况合理安排。中央空调主机被动的根据循环水温进行负荷调整并不能解决所有问题。
另外，缺乏区域性的空调系统调控措施也是中央空调运行无法形成鲜明节能运行策略的关键。因为空调实际运行效果是体现在建筑各个区域的。而现在的中央空调系统在大型公共建筑各个区域内基本没有设置监测和调节控制设备，系统开了所有区域都凉，系统不开所有区域都热。各区域实际空调效果如何根本没有监控，完全靠用户的感知。而各建筑区域的用户即使感觉空调太凉了，也不能打电话来通知中控机房停止空调，因为这样会影响其他区域用户。所以只好自己开窗户。因此中央空调系统的能耗在实际管理中根本就是一本糊涂账。这也是为什么有些大型公共建筑并没有完全采用中央空调系统，而是改用区域式的空调系统的原因。但是由于区域式的空调只能依靠空气源作为空调主机夏季的冷源或冬季的热源，其设备运行效率要明显低于水冷中央空调机组，因此也不是很节能。只是对于不同建筑区域的用户主体使用要求相差较大的情况下，选择区域式的空调总比大型的中央空调系统具有更好的可控性和较好的综合节能效果。
构建全新智能化控制系统推动中央空调节能管理升级
目前，更加精细化的中央空调管理模式需要提出明确的区域性的针对建筑功能特点的节能管理策略，同时具备中央空调系统与区域空调系统的空调运行调节与响应机制，各建筑区域用户也需要有对中央空调系统的人性化管理措施。在没有完善的智能化控制系统平台的条件下，以上的管理要求都无法得到很好的执行，因为完全依靠节能制度或管理规程来约束人为管理是不现实的。区域化精细化的空调节能控制工作很繁琐，而且必须以区域性的空调状况监控为基础。
3.1 区域性分部式控制系统是实施全面智能控制的理想基础架构
图1 供暖空调分部式控制系统硬件架构图
只有分部式的智能控制系统才能最大限度的将供暖空调系统运行的节能策略单元化，从而确保系统节能管理的执行力。因为首先系统必须兼具区域空调运行控制与空调状况监测功能。此两项功能得以实现的前提是合理配置分部式的分区智能终端。各分区智能终端还是建筑用户与中央空调系统进行交互管理的界面，它也是增强空调系统控制交互性的集中体现。各分区用户可以将自身对空调系统的人性化要求，以指令的方式输入各智能控制终端。
3.2 JOSIarch卓思云计算建筑生态控制系统功能构建
在分部式空调控制系统建立起来之后又出现了另一个急待解决的问题。各个区域智能终端的人性化指令是杂乱无章的，这些完全无序的区域性控制指令会不断的对中央空调主机及冷量传输系统的运行造成冲击，影响中央空调的运行效率。因此整体分部式控制系统的各区域控制之间的协同性，以及区域控制与空调中控系统运行的响应机制非常重要。而这正是云计算的功能优势所在。
云计算是近几年刚刚兴起的全新计算控制模式，它是在分部式计算、并行计算和网格计算的基础上发展起来的[9]，其分部式网格化的结构正好适合中央空调系统控制区域化，单元化的要求。传统的中央空调控制系统的计算模式都是中控系统，串行计算。其处理多点综合信息的能力比较有限，也不能实现空调控制的区域化，单元化。
不仅如此，以中央空调中控系统和各分区智能终端共同参与的卓思云计算建筑生态控制系统还可以满足空调系统节能运行中的多种动能需求，解决诸多传统控制模式所无法完成的控制难题。
云节能：卓思云系统的核心特点就是通过双级交互式云计算实现各区域控制终端之间及与中控系统的控制协调，充分保证整体系统运行和各区域节能控制的响应。
云管理：卓思云系统的各区域智能终端为用户交互式智能管理界面，各区域用户可根据自身要求通过交互式的智能终端来参与整体供暖空调系统的运行管理。
云计量：卓思云系统的各区域智能终端可针对本区域的空调系统进行运行能耗计量。这使得整体建筑的能耗计量通过更为精细的分区式网络化计量来实现。
云存储：所有的计量及运行控制信息都是存储在区域智能终端上的，网络化的存储大大降低了中控系统的存储容量要求。
云查询：卓思云系统的云计算模式的基本优势正如文献[10]所述，查询实际就是数据挖掘过程，即从大量的、不完全的、模糊的、随机的实际应用数据中提取隐含在其中的潜在有用性信息和知识的过程。云计算由于其海量的存储能力和可弹性变化的计算能力成为解决海量数据挖掘的有效方式。
3.3中央空调绿色生态新标准
通过以上多功能的综合智能化控制，卓思云系统可以全面提升大型公共建筑中央供暖空调系统的管理水平，并构建建筑节能智能化运行管理的绿色生态新标准：
（1）节能：卓思云计算建筑生态控制系统可在动态分时分区的控制基础上实现无人区域的低功耗值守运行，空调主机运行负荷的扁平化调整，系统运行策略与气候补偿结合，循环系统变频控制等。
（2）舒適：卓思云计算建筑生态控制系统可实现人性化的建筑分区控温调节，生态新风控制模式，建筑各区域梯度控温等空调模式。
（3）安全：卓思云计算建筑生态控制系统可实现中控系统和各分区控制终端的双机交互式云计算，各控制终端实时通讯报警，所有建筑用户对空调系统的控制实时权限分级管理。
（4）透明：卓思云计算建筑生态控制系统可通过各分区控制终端对所有建筑的空调环境实时监测，空调系统的运行能耗统计也可得到实时统计结果，建筑用户可随时通过各分区控制终端了解空调运行状态。
结语
鉴于中央供暖空调系统的能耗在建筑能耗甚至是整体国民经济能耗中都占有相当份额，其节能运行问题已经成为重大的社会经济问题。但是传统的智能控制系统无法适应越来越复杂的大型综合性建筑的诸多多样化功能需求，只有全新的卓思云计算建筑生态控制系统通过云节能、云管理、云计量、云存储及云查询的多功能架构才可满足复杂的中央空调的系统化节能运行控制需求，营建节能、舒适、安全、透明的绿色生态建筑环境。
城市是现代人类社会文明的中心，大型公共建筑又是现代化城市的核心平台，随着我国国民经济的增长和未来城市的发展，大型公共建筑无论是在规模上还是在数量上都会不断扩张。而中央空调则是包括大型公共建筑在内的各种综合类建筑高能耗的最大症结所在。以云计算为核心基础架构的卓思云系统为中央空调的智能化运行控制提供了更加广阔的操作平台。传统控制系统无法解决的问题，反而成为卓思云系统的功能优势。
参考文献
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[2] 江亿，薛志峰 北京市建筑用能现状与节能途径分析，暖通空调 2004，V34， n10,13-16
[3] 江亿，我国建筑耗能状况及有效的节能途径，暖通空调，2005年第35卷，第5期
[4] 王金祥，夏江平，自动化技术在中央空调节能系统中的应用,工业控制计算机，2012,25
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[7] GB50019-2003， 采暖通风与空气调节设计规范，建设部2004年4月1日
[8] GB50189-2005， 公共建筑节能设计标准，建设部2005年4月4日
[9] 何留进，云计算在数字城市建设中的应用研究，安徽理工大学学报，2011年6月，第31卷第2期
[10] 周晏，桑书娟，浅谈基于云计算的数据挖掘技术，电子知识与技术，2010年12月