基于綠色智能建筑技術(shù)的新發(fā)展及應(yīng)用探析

鄧皓麟 李安睿 易星宇 向薪竹 李思奇 陳敬奇

作者簡介： 鄧皓麟 ，（2000-） ，男，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。

基金項目：重慶市級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目資助 （S202110347024）。

摘 要：我國是一個人口大國，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境問題與溫室效應(yīng)問題日益受到社會各界的重視。在這些因素中，建筑的作用也不容忽視。因此，綠色智能建筑的概念也隨之產(chǎn)生，并在綠色智能建筑中引發(fā)了有關(guān)業(yè)界的廣泛關(guān)注和探討。在建筑工業(yè)中運用最新的智能技術(shù)、節(jié)能環(huán)保的思想，營造出一種綠色、智能化的居住與工作環(huán)境，是節(jié)能減排、保護環(huán)境的重要表現(xiàn)，是推動我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效推動力。

關(guān)鍵詞：綠色智能建筑技術(shù)；新發(fā)展；應(yīng)用

1 前言

智能建筑是建筑藝術(shù)、計算機、信息技術(shù)的有機結(jié)合。智能建筑對建筑、消防、公安等方面的發(fā)展起到了推動作用；電信、電信等行業(yè)的發(fā)展，使建筑智能化系統(tǒng)產(chǎn)品成為新的產(chǎn)業(yè)，拉動了整個國家的發(fā)展；智能建筑的開發(fā)已成為國際社會的必然趨勢，智能建筑在國際上得到了廣泛的關(guān)注。隨著城市化和工業(yè)化進程的加快，新農(nóng)村的建設(shè)正在逐漸推進，中國的房地產(chǎn)市場依然是全球最大的；發(fā)展智能，綠色建筑，建筑節(jié)能具有很好的發(fā)展前景和發(fā)展?jié)摿?。政府將在建設(shè)智能化方面投入大量資金。據(jù)國際權(quán)威人士預(yù)計，中國的大、中城市將建造50%的智能建筑。一些專家預(yù)計，中國智能建筑在未來10年內(nèi)將會有8000-9000套。大力發(fā)展節(jié)能、節(jié)約用地、節(jié)約能源、節(jié)約用水、節(jié)約能源、節(jié)約用水的綜合性研究；節(jié)材、綜合和優(yōu)化是當前的迫切任務(wù)。智能建筑是綠色建筑的一部新的科技成果，它體現(xiàn)了建筑的智能化、安全、健康、方便、節(jié)約能源的目的。綠色建筑智能化技術(shù)的普及，對改善人類居住環(huán)境、推動可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的作用。

2 智能建筑的內(nèi)涵及特點

2.1智能建筑的內(nèi)涵

美國智能建筑協(xié)會（AIBI）對智能建筑下了一個新的定義：智能建筑主要是對建筑結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)備、服務(wù)、運營四個方面進行優(yōu)化，以獲得高效、舒適、方便、安全的建筑空間進行優(yōu)化。歐洲智能建筑雜志將智能建筑定義為：在維護費用最低的情況下，創(chuàng)建一個能夠讓使用者在最大程度上利用其自身的資源進行高效管理的建筑環(huán)境。智能建筑應(yīng)該提供一個快速反應(yīng)、高效、有強大支撐的環(huán)境，讓使用者能夠快速地完成自己的工作。智能建筑在 GB/T50314-2000 《智能建筑的設(shè)計規(guī)范》中對智能建筑進行了界定，即以建筑為平臺，集建筑設(shè)備、辦公自動化和通訊系統(tǒng)于一體，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和服務(wù)于一體；為用戶提供安全、高效、舒適、方便的施工環(huán)境。智能建筑的智能化主要由多種智能化系統(tǒng)構(gòu)成，頂層是智能建筑集成管理系統(tǒng)（IBMS），底層是三大智能化系統(tǒng)：設(shè)備管理自動化系統(tǒng)（BMS），通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（CNS）及辦公自動化系統(tǒng)（OAS）。智能建筑的基本目標是：讓人們的工作與生活變得更安全、更有效；更容易操作和管理的大樓；通過技術(shù)措施，對設(shè)備進行優(yōu)化，確保設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)節(jié)約能源。

2.2智能建筑的特點

1）創(chuàng)造安全、健康、舒適的辦公及生活環(huán)境智能建筑，以安全、健康、安全為首要目標，其消防及安全保障體系均采用智能化，并可偵測室內(nèi)有害物質(zhì)的濃度，并可自行進行消毒，打造安全健康的「安全健康大樓」。智能大廈可以自動調(diào)整溫度、濕度、亮度，甚至可以控制色彩、背景噪聲和氣味，讓人感覺自己就像在家一樣，工作效率大大提升。2）節(jié)能智能建筑在滿足用戶對環(huán)境的需求時，充分發(fā)揮了它的“智慧”，充分利用了自然光線和空氣中的冷空氣（或熱），從而將能耗降到最低。在節(jié)電、節(jié)水型、節(jié)材、節(jié)電等能源資源等方面，運用高科技來節(jié)省能源也是智能建筑一書的一個重要特色。3）滿足各種使用者對各種環(huán)境功能的需求，智能建筑規(guī)定，建筑設(shè)計必須具備智能化的功能，除了要能提供3A（5 S）的功能，還必須是一個開放式、大跨度的框架結(jié)構(gòu)，可以讓使用者快速、便捷地更改建筑物的用途或者重新規(guī)劃建筑的平面。4）智能建筑中的現(xiàn)代通訊工具和辦公環(huán)境，使用者可以直接撥打國際電話、視頻電話、電子郵件；通過電視會議、信息檢索和統(tǒng)計分析等方式，可以實時獲取世界范圍內(nèi)的金融商業(yè)信息、科技信息以及各類信息系統(tǒng)；通過國際電腦通訊網(wǎng)絡(luò)，您可以在任何時候與全球的商業(yè)和組織進行商務(wù)活動。

3綠色建筑和智能建筑的相互關(guān)系

3.1綠色建筑和智能建筑的關(guān)系

兩者均以“以人為本”的理念，強調(diào)節(jié)約能源和資源。智能建筑一書中強調(diào)的是節(jié)約能源、不污染環(huán)境、保持生態(tài)平衡是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要策略，智能建筑在這一點上肯定是綠色的、生態(tài)的。生態(tài)智能建筑必須處理好人、建筑與自然的關(guān)系，在營造一個舒適的空間環(huán)境的同時，也要對其周邊環(huán)境進行保護。從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，結(jié)合智能建筑中的各類智能評價，可以將智能需求分為四大類：個體用戶需求、機構(gòu)需求、本地環(huán)境需求以及全球環(huán)境需求。綠色智能建筑正是基于“一種安全，一種健康，一種節(jié)約，一種環(huán)境”的理念。綠色建筑與智能建筑密不可分，而智能建筑的問世也對綠色建筑的發(fā)展起到了推動作用。所以，無論是綠色建筑還是智能建筑，都應(yīng)該在規(guī)劃、設(shè)計、施工三個階段進行；在驗收和運營管理階段，進行階段的設(shè)計與執(zhí)行。

3.2綠色建筑對智能化與信息化的需求

綠色建筑項目的建設(shè)目標包括建筑設(shè)備、資源利用、管理信息等方面的技術(shù)和政策問題；在生態(tài)學(xué)等方面，存在著許多亟待解決的問題。若不能對各種設(shè)備進行有效的智能化控制，使項目順利完成，就無法完成綠色建筑的主要任務(wù)。

3.3綠色建筑的智能化系統(tǒng)工程

3.3.1綠色建筑智能化系統(tǒng)的內(nèi)容

1）信息：綠色建筑智能系統(tǒng)以信息為基礎(chǔ)，綠色建筑項目要求對環(huán)境（大氣、水、氣象）、生態(tài)（植物、動物）、建筑物（結(jié)構(gòu)、地基、建材）、設(shè)備（能源、空調(diào)、水處理）；電力供應(yīng)，固體廢棄物處理等），社會（安全，信息，服務(wù)；管理、行政等方面的資訊，為綠色建筑的管理、管理和決策提供了一個較為真實、可信的環(huán)境。2）控制。綠色建筑涵蓋了所有領(lǐng)域，包括綠色能源，從太陽能，風(fēng)能，地?zé)釕?yīng)用到地?zé)崛?lián)供等領(lǐng)域；有利用峰谷電價差值的冰蓄冷系統(tǒng)進行控制；有的利用最佳的控制技術(shù)，利用自然能量進行采光、通風(fēng)、采光、通風(fēng)，達到節(jié)能減排的目的；它具有根據(jù)環(huán)境溫度、濕度、照度等的自動調(diào)整功能；具有變頻調(diào)速系統(tǒng)，對所有水泵設(shè)備進行最優(yōu)的能源控制；有自動收集雨水，處理污水，提供循環(huán)利用的污水處理系統(tǒng)。3）管理。綠色建筑管理涉及到環(huán)境管理、生態(tài)管理、能源管理、資源管理、建筑管理、設(shè)備管理；社會，安全，通訊網(wǎng)絡(luò)等。因為各個子項目是互相聯(lián)系的，一些子項目的目標甚至是互相沖突的，所以不能只關(guān)注一個子項目，而是要分享信息，并適當?shù)貐f(xié)調(diào)各個子項目。

3.3.2綠色建筑智能化系統(tǒng)工程的特點

1）多目標并存的大體系。建立環(huán)境、能源、資源，以達到綠色建筑的目標；在生態(tài)監(jiān)控、安全監(jiān)控、信息監(jiān)控等方面，盡管許多子系統(tǒng)組成了一個有機的整體，但各個子系統(tǒng)的功能并不完全一致，因此需要使用多目標模糊優(yōu)化。2）多項技術(shù)的交叉。綠色建筑的智能化監(jiān)測與管理目標分為土木工程、環(huán)境工程和生態(tài)工程；能源工程，信息工程，化學(xué)工程；在裝備工程中，為了達到目的，常常要運用各種技術(shù)手段。比如，一種模擬“皮膚組織-呼吸系統(tǒng)-神經(jīng)系統(tǒng)”的氣候調(diào)節(jié)設(shè)備（呼吸墻），需要采用新型的墻體材料、過濾器、氣候調(diào)節(jié)設(shè)備；通過對室內(nèi)、室外空氣參數(shù)檢測裝置、智能控制系統(tǒng)、建筑能耗和居民舒適程度等因素的綜合調(diào)控。

4 智能、綠色建筑一體化發(fā)展

智能、綠色建筑集成（即兩者的靈活結(jié)合）的發(fā)展，就是指建筑在“可持續(xù)”（既滿足當代的需求，也不影響未來的滿足），以智能技術(shù)和綠色思想相結(jié)合，實現(xiàn)人、資源、環(huán)境三者的最優(yōu)發(fā)展。

4.1國際智能系統(tǒng)融入綠色建筑的發(fā)展

2000年，美國綠色建筑委員會（USGBC）出版的《綠色建筑評價體系》的7個評價體系共69個等級，其中，建筑物設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng) BAs對綠色建筑的影響達到了14個百分點，占到了20%，54%的綠色建筑入選（26分），這說明了智能化系統(tǒng)對綠色建筑的巨大影響。

4.1.1智能系統(tǒng)在建筑節(jié)能中舉足輕重

利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊、生物技術(shù)等技術(shù)實現(xiàn)建筑節(jié)能控制，是智能建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在，美國建筑界目前正致力于利用信息化和智能化技術(shù)實現(xiàn)建筑節(jié)能。最近幾年，美國得克薩斯州新建了500座新大樓，它們可以使用微電腦管理照明、供熱、供熱；所有的能耗系統(tǒng)，包括制冷、空調(diào)等，都可以通過控制自身的能耗，節(jié)省20%的能耗，節(jié)省大量的人力。

4.1.2智能系統(tǒng)促進建筑以人為本，可持續(xù)發(fā)展

智能與環(huán)保相結(jié)合，以智能推動綠色建筑，以綠色理念推動智慧，充分反映了人們對安全舒適，節(jié)約能源，減少污染的現(xiàn)代生活方式。從長期來看，它不僅是為了滿足人類的需求，也是為了解決建筑和城市可持續(xù)發(fā)展的需求，同時也是對城市的豐富、完善和更新；對傳統(tǒng)建筑的需求進行擴展，是促進建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。

4.2我國智能與綠色建筑的發(fā)展特點

4.2.1智能、綠色建筑以政府主導(dǎo)為特點

1994年《中國21世紀議程》提出建設(shè)節(jié)能、城市規(guī)劃、城市建設(shè)與管理信息系統(tǒng)、城市建筑與生命線的綜合防災(zāi)減災(zāi)，是中國可持續(xù)發(fā)展的首選方案。1996年，《中華人民共和國人類住區(qū)發(fā)展報告》發(fā)布，提出了更高的要求，更有保障的措施?！督ㄖ?jié)能試點示范工程（小區(qū)）管理辦法》是由建設(shè)部于2004年2月頒布的；同時，“綠色奧林匹克建筑評價系統(tǒng)”是中國科學(xué)技術(shù)奧林匹克十大工程之一，成功地通過了國家綠色建筑的驗收，并首次用于奧運會。

4.2.2智能化系統(tǒng)與綠色建筑的柔性融合

目前，國內(nèi)許多城市的公用建筑都采用了以微機控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的開放式智能監(jiān)控系統(tǒng)，并將微機控制網(wǎng)與以 Intemet為代表的數(shù)據(jù)網(wǎng)相結(jié)合，實現(xiàn)了對建筑能耗、室內(nèi)熱、濕度、空氣品質(zhì)的遠程監(jiān)控、優(yōu)化系統(tǒng)的運行；降低建筑能耗，降低環(huán)境污染，促進城市經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展?？傮w而言，我國的建材產(chǎn)業(yè)逐步向智能、綠色建筑的整體發(fā)展戰(zhàn)略邁進。

4.2.3我國智能與綠色建筑一體化實施的戰(zhàn)略問題

1）對綠色智能建筑進行系統(tǒng)架構(gòu)的構(gòu)建。綠色建筑與智能化的融合發(fā)展是近幾年人們對其的認知上的一次突破，但如何推動二者的協(xié)同發(fā)展尚處在起步階段，因此，本文只對綠色智能建筑系統(tǒng)進行了初步的探討。見圖1。綠色智能建筑的體系架構(gòu)應(yīng)該包括其目標、過程、內(nèi)容等多個層面，包括綠色建筑整個生命周期與時代發(fā)展的智慧。

2）實施綠色智能建筑集成的策略。綠色智能建筑集成實現(xiàn)的策略是資源的優(yōu)化利用，國內(nèi)對建筑資源的優(yōu)化利用已成為一個熱點，但大多數(shù)人更多地關(guān)注于單一的單一技術(shù)，例如廢物的處理；在人、機、時資源的優(yōu)化利用上，對建筑全生命周期中資源的動態(tài)控制還很少見。本文以綠色智能建筑為研究對象，從整個系統(tǒng)的全局和整個過程出發(fā)，構(gòu)建了綠色智能建筑的動態(tài)資源與信息流開發(fā)模式。見圖2。

3）政府在綠色智能建筑中的整合發(fā)展。推動綠色智能建筑行業(yè)標準機構(gòu)的健全、綠色智能建筑行業(yè)標準的制定和健全、綠色智能建筑的生產(chǎn)、銷售過程的監(jiān)督、監(jiān)督、監(jiān)督。為此，必須使行業(yè)協(xié)會的中介機構(gòu)在市場中的作用得到充分發(fā)揮，政府監(jiān)管機構(gòu)逐漸從市場主體的有序退出，轉(zhuǎn)變到規(guī)范市場主體資格和競爭行為。調(diào)整工業(yè)政策，制定相關(guān)的技術(shù)推廣與開發(fā)政策。

5 結(jié)語

智能、綠色建筑體系是我國建筑業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)以及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。如今，智能、綠色環(huán)保技術(shù)迅猛發(fā)展，各種高技術(shù)將直接或間接地影響到智能，綠色建筑。綠色建筑與智能建筑是息息相關(guān)的，它與城市人居環(huán)境質(zhì)量的提高、人民生活水平息息相關(guān)，因此，大力推廣智能綠色一體化建筑具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。通過投資、價格、稅收等方面的調(diào)控，鼓勵和支持綠色智能建筑的發(fā)展，積極吸收、消化、創(chuàng)新。

參考文獻

[1]王宏，韓晨，李丹丹，等.AIoT技術(shù)在綠色智能建筑樓宇自控系統(tǒng)中的最新發(fā)展和應(yīng)用探究[J].華中師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2021，55（1）：52-60.

[2]劉燕.簡析綠色建筑中智能化技術(shù)的應(yīng)用[J].磚瓦世界，2021（14）：276.

[3]韓琦.綠色建筑電氣智能節(jié)能技術(shù)問題探討[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2021（14）：265.