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在阿聯(lián)酋的沙漠中，一座未來的環(huán)保之城正在拔地而起。這座稱為馬斯達爾（Masdar City）的城市毗鄰阿布扎比，匯集了來自全球的能工巧匠。該城市在建成后能夠容納5萬名居民，其能源需求將*由可再生能源滿足，同時還將實現(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)劃者希望能夠通過提高能源效率，來沖抵部署*能源解決方案的高額成本。事實上，馬斯達爾居民的人均用電量預計僅為目前水平的1/5。

如果將前瞻意識的規(guī)劃與現(xiàn)代技術*結(jié)合在一起，這一目標*可以實現(xiàn)。遵循這一理念，馬斯達爾的建筑物相對較為集中，如此能夠相互遮光，進而減少對空調(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70%，而規(guī)劃中的這些建筑措施則有望使馬斯達爾的這一比例大大降低。

馬斯達爾的綠色環(huán)保、高新技術理念由英國建筑師Norman Foster提出，預計這座城市將于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)這個項目中的新技術，制定并調(diào)整規(guī)劃。西門子當然也參與了這項工程。“馬斯達爾項目不僅令人神往，同時也非常契合我們的能源效率計劃，以及我們的環(huán)保業(yè)務組合。”西門子在迪拜的負責人Tom Ruyten如此解釋道。

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

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現(xiàn)互聯(lián)互通。根據(jù)歐盟的一項指令以及德國的法律法規(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。通過這種方式，消費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確地預測用電需求，進而推出新產(chǎn)品，包括每15分鐘調(diào)整一次的動態(tài)定價機制。

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。事實上，通過這種方式，可節(jié)省高達20%的電能。

與此同時，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?shù)貎嵯到y(tǒng)或建筑物內(nèi)的供暖設施。”德國弗賴堡弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所的Christoff Wittwer這樣預測，“而儲存起來的熱量隨后可供居民使用。”

事實上，用于儲熱目的且隔熱效果的水箱目前已上市，而基于相變的儲熱技術則尚處于研發(fā)階段。舉例來說，可將余熱用于融化鹽塊。隨后，當熱量需求上升時，融化的鹽塊即可釋放儲存的熱量，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到90%以上”，Wittwer進一步指出，“就初級能源而言，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。反過來，消費者也可以在用電高峰期有選擇性地關掉某些設備，以減輕電網(wǎng)負擔，而其中的關鍵在于了解什么時候電費較低。舉例來說，洗衣機與烘干機就可以在電價更為便宜的夜間使用。但是到底如何確定費率優(yōu)惠的時段呢？“現(xiàn)在的很多家用電器都支持通過輸電線信號來確定，而開關機時間則可以通過智能電表進行控制。”Dragon解釋道。

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

不過，用戶將不得不同意由電力公司根據(jù)電網(wǎng)負載來打開或關閉他們的家用電器——當然，前提條件是用戶可以節(jié)省用電開支。最終，通過以24小時為周期的平衡用電需求實現(xiàn)負荷曲線的平滑，用戶與電力公司從而雙雙受益。不過，這樣做的挑戰(zhàn)在于，如何實現(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，因為這些系統(tǒng)已經(jīng)獨立存在多年，因此我們需要相應的接口，以實現(xiàn)各控制系統(tǒng)之間的接駁。”Dragon解釋說。

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、空調(diào)、制冷、室內(nèi)自動化、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)濟性才能得以充分實現(xiàn)。”Dragon進一步指出，“不管是在體育場、綜合辦公樓、醫(yī)院、酒店、工業(yè)園區(qū)或是購物中心，TBC都能確保樓宇的高效運行、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)，可實現(xiàn)的節(jié)能目標取決于具體情況。不過，專家普遍認為，20%至25%的節(jié)能目標比較切實可行。“節(jié)能潛力隨建筑物的類型而異，”Dragon如此解釋道，“購物中心的節(jié)能潛力通常可高達50%，寫字樓介于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?shù)卦S多購物中心每天開放時間通常為10至12個小時，且逢周日休息。但醫(yī)院則不同，必須全天候地運轉(zhuǎn)。“這就是為什么醫(yī)院節(jié)能空間不大的原因。同樣地，寫字樓的暖氣可以關，但醫(yī)院仍然行不通。”Dragon補充道。

*技術不僅能夠幫助熱帶和溫帶地區(qū)實現(xiàn)節(jié)能，在嚴寒地區(qū)同樣也能夠發(fā)揮成效。以瑞士阿爾卑斯俱樂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現(xiàn)自給自足——這還得歸功于西門子提供的*樓宇技術與組件。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)機組將能提供應急電力。

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)天氣預報及預定信息，對電力與供暖系統(tǒng)以及儲能與用電需求進行協(xié)調(diào)。與此同時，控制系統(tǒng)還將采用巧妙的算法，定期計算出的終點溫度，以求以最少的資源消耗來實現(xiàn)舒適的室內(nèi)環(huán)境，從而杜絕能源浪費。