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在阿聯(lián)酋的沙漠中，一座未來(lái)的環(huán)保之城正在拔地而起。這座稱為馬斯達(dá)爾（Masdar City）的城市毗鄰阿布扎比，匯集了來(lái)自全球的能工巧匠。該城市在建成后能夠容納5萬(wàn)名居民，其能源需求將*由可再生能源滿足，同時(shí)還將實(shí)現(xiàn)二氧化碳（一種主要的溫室氣體）*。而該市的電力將主要由太陽(yáng)能熱電廠以及光伏裝置提供。

該城市的規(guī)劃者希望能夠通過(guò)提高能源效率，來(lái)沖抵部署*能源解決方案的高額成本。事實(shí)上，馬斯達(dá)爾居民的人均用電量預(yù)計(jì)僅為目前水平的1/5。

如果將前瞻意識(shí)的規(guī)劃與現(xiàn)代技術(shù)*結(jié)合在一起，這一目標(biāo)*可以實(shí)現(xiàn)。遵循這一理念，馬斯達(dá)爾的建筑物相對(duì)較為集中，如此能夠相互遮光，進(jìn)而減少對(duì)空調(diào)的使用需求。除此之外，城市所有的建筑物都將建于混凝基座之上，這樣有助于在樓宇底部形成空氣流通，從而保持涼爽的室溫。截止到目前，空調(diào)占阿布扎比總能耗的比例高達(dá)70%，而規(guī)劃中的這些建筑措施則有望使馬斯達(dá)爾的這一比例大大降低。

馬斯達(dá)爾的綠色環(huán)保、高新技術(shù)理念由英國(guó)建筑師Norman Foster提出，預(yù)計(jì)這座城市將于2016年竣工。一旦這一理念經(jīng)證明是行之有效的，那么世界各地的城市規(guī)劃者與建筑師就能根據(jù)這個(gè)項(xiàng)目中的新技術(shù)，制定并調(diào)整規(guī)劃。西門子當(dāng)然也參與了這項(xiàng)工程。“馬斯達(dá)爾項(xiàng)目不僅令人神往，同時(shí)也非常契合我們的能源效率計(jì)劃，以及我們的環(huán)保業(yè)務(wù)組合。”西門子在迪拜的負(fù)責(zé)人Tom Ruyten如此解釋道。

馬斯達(dá)爾當(dāng)然非常*。畢竟，這種能夠從城市建設(shè)最初就著眼于程度地降低環(huán)境影響的機(jī)會(huì)極為難得。不過(guò)，對(duì)于智能樓宇管理技術(shù)的需求倒是無(wú)處不在。以工業(yè)化國(guó)家為例，建筑物已經(jīng)開(kāi)始從純粹的能源消費(fèi)者定位朝著電力市場(chǎng)的積極參與者轉(zhuǎn)變——在市場(chǎng)上出售自身生產(chǎn)的電力。供職于瑞士楚格西門子樓宇科技集團(tuán)、專攻能源效率技術(shù)的Volker Dragon指出，“越來(lái)越多的建筑都配備了自己的光伏發(fā)電系統(tǒng)或小型風(fēng)力發(fā)電廠，而智能電表的應(yīng)用將帶來(lái)諸多變化。”

這些小巧的智能電表除用于顯示用電量之外，還將能夠與家用電器及電力公司實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。根據(jù)歐盟的一項(xiàng)指令以及德國(guó)的法律法規(guī)，自2010年起，所有新建的現(xiàn)代化樓宇都必須配備智能電表。通過(guò)這種方式，消費(fèi)者能夠更清楚地了解自己的用電成本，而電力公司也能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)用電需求，進(jìn)而推出新產(chǎn)品，包括每15分鐘調(diào)整一次的動(dòng)態(tài)定價(jià)機(jī)制。

由于能夠更方便地疏散用電需求，這使得所有電網(wǎng)的供電壓力得以緩解。事實(shí)上，通過(guò)這種方式，可節(jié)省高達(dá)20%的電能。

與此同時(shí)，樓宇內(nèi)配備的小型熱電聯(lián)產(chǎn)電廠，今后也能被更好地納入電力系統(tǒng)。“在用電高峰期，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠可將電力輸入電網(wǎng)，而廢熱則饋入當(dāng)?shù)貎?chǔ)熱系統(tǒng)或建筑物內(nèi)的供暖設(shè)施。”德國(guó)弗賴堡弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所的Christoff Wittwer這樣預(yù)測(cè)，“而儲(chǔ)存起來(lái)的熱量隨后可供居民使用。”

事實(shí)上，用于儲(chǔ)熱目的且隔熱效果的水箱目前已上市，而基于相變的儲(chǔ)熱技術(shù)則尚處于研發(fā)階段。舉例來(lái)說(shuō)，可將余熱用于融化鹽塊。隨后，當(dāng)熱量需求上升時(shí)，融化的鹽塊即可釋放儲(chǔ)存的熱量，并凝結(jié)成塊。這種蓄熱方式可產(chǎn)生*的效益。“這類熱電聯(lián)產(chǎn)電廠的整體效率可達(dá)到90%以上”，Wittwer進(jìn)一步指出，“就初級(jí)能源而言，與那些不利用廢熱的大型礦物燃料發(fā)電廠相比，生產(chǎn)率高出了一大截。”

需求管理。反過(guò)來(lái)，消費(fèi)者也可以在用電高峰期有選擇性地關(guān)掉某些設(shè)備，以減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，而其中的關(guān)鍵在于了解什么時(shí)候電費(fèi)較低。舉例來(lái)說(shuō)，洗衣機(jī)與烘干機(jī)就可以在電價(jià)更為便宜的夜間使用。但是到底如何確定費(fèi)率優(yōu)惠的時(shí)段呢？“現(xiàn)在的很多家用電器都支持通過(guò)輸電線信號(hào)來(lái)確定，而開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)間則可以通過(guò)智能電表進(jìn)行控制。”Dragon解釋道。

在這種情況下，電力公司就能夠在自己的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)需求管理。與此同時(shí)，這種方式還有助于電力公司避免高峰負(fù)荷突現(xiàn)的情況——例如，當(dāng)眾多用戶同時(shí)啟用家用電器時(shí)。

不過(guò)，用戶將不得不同意由電力公司根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉他們的家用電器——當(dāng)然，前提條件是用戶可以節(jié)省用電開(kāi)支。最終，通過(guò)以24小時(shí)為周期的平衡用電需求實(shí)現(xiàn)負(fù)荷曲線的平滑，用戶與電力公司從而雙雙受益。不過(guò)，這樣做的挑戰(zhàn)在于，如何實(shí)現(xiàn)建筑物子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)，以及如何控制它們與周圍環(huán)境之間的接駁。換言之，就是要將所有孤立的解決方案整合在一起。

“這絕非易事，因?yàn)檫@些系統(tǒng)已經(jīng)獨(dú)立存在多年，因此我們需要相應(yīng)的接口，以實(shí)現(xiàn)各控制系統(tǒng)之間的接駁。”Dragon解釋說(shuō)。

目前，西門子樓宇科技正致力于推出“整體樓宇解決方案（TBS）”——一款旨在解決這一難題的軟件解決方案。各種各樣的系統(tǒng)，包括樓宇控制和安防、供暖、通風(fēng)、空調(diào)、制冷、室內(nèi)自動(dòng)化、配電、消防和防盜、門禁以及視頻監(jiān)控等，都將集成于這個(gè)解決方案中。

“只有在所有這些系統(tǒng)*協(xié)調(diào)的情況下，它們的經(jīng)濟(jì)性才能得以充分實(shí)現(xiàn)。”Dragon進(jìn)一步指出，“不管是在體育場(chǎng)、綜合辦公樓、醫(yī)院、酒店、工業(yè)園區(qū)或是購(gòu)物中心，TBC都能確保樓宇的高效運(yùn)行、用戶的安全以及能源的優(yōu)化使用。"

巨大的節(jié)能潛力。利用電力公司與用戶之間的智能聯(lián)網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)的節(jié)能目標(biāo)取決于具體情況。不過(guò)，專家普遍認(rèn)為，20%至25%的節(jié)能目標(biāo)比較切實(shí)可行。“節(jié)能潛力隨建筑物的類型而異，”Dragon如此解釋道，“購(gòu)物中心的節(jié)能潛力通常可高達(dá)50%，寫(xiě)字樓介于20%至30%之間，而醫(yī)院則為5%至10%。”這些差異主要取決于建筑物的用途。以歐洲為例，當(dāng)?shù)卦S多購(gòu)物中心每天開(kāi)放時(shí)間通常為10至12個(gè)小時(shí)，且逢周日休息。但醫(yī)院則不同，必須全天候地運(yùn)轉(zhuǎn)。“這就是為什么醫(yī)院節(jié)能空間不大的原因。同樣地，寫(xiě)字樓的暖氣可以關(guān)，但醫(yī)院仍然行不通。”Dragon補(bǔ)充道。

*技術(shù)不僅能夠幫助熱帶和溫帶地區(qū)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，在嚴(yán)寒地區(qū)同樣也能夠發(fā)揮成效。以瑞士阿爾卑斯俱樂(lè)部新建的羅薩山小屋（Monte-Rosa Hut）為例。這幢座落于海拔2,883米的建筑將在很大程度上實(shí)現(xiàn)自給自足——這還得歸功于西門子提供的*樓宇技術(shù)與組件。樓宇的電力平常將由光伏系統(tǒng)提供，而配備的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組將能提供應(yīng)急電力。

為了最大限度地提高能源效率，該建筑的控制系統(tǒng)將根據(jù)天氣預(yù)報(bào)及預(yù)定信息，對(duì)電力與供暖系統(tǒng)以及儲(chǔ)能與用電需求進(jìn)行協(xié)調(diào)。與此同時(shí)，控制系統(tǒng)還將采用巧妙的算法，定期計(jì)算出的終點(diǎn)溫度，以求以最少的資源消耗來(lái)實(shí)現(xiàn)舒適的室內(nèi)環(huán)境，從而杜絕能源浪費(fèi)。