探索數字化技術驅動下的綠色建筑創(chuàng)新與實踐分析

邵珠峰

（菏澤城建工程發(fā)展集團有限公司，菏澤 274000）

1 前言

隨著全球環(huán)境問題日益嚴重，綠色建筑已經成為建筑行業(yè)的重要發(fā)展方向。根據《中國建筑能耗研究報告（2020）》顯示，我國建筑行業(yè)能耗占全國總能耗的21%，其中，建筑運行能耗占11.38 億噸標準煤，占全國總能耗的21.3%。因此數字化技術作為一種新型技術手段，為綠色建筑的創(chuàng)新與實踐提供了新的機遇和挑戰(zhàn)。數字化技術的應用不僅提高了建筑設計和施工的效率和質量，還通過智能化控制和精細化運營降低了能耗和資源消耗，為綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。

2 數字化技術在綠色建筑中的應用

2.1 BIM（建筑信息模型）技術

BIM 技術通過建立數字化的建筑信息模型，將建筑全生命周期的信息集成到一個平臺上，實現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)同設計和優(yōu)化。在綠色建筑設計中，BIM 技術可以模擬建筑的環(huán)境、能耗、日照等因素，幫助設計師更好地了解建筑性能，優(yōu)化設計方案。在建筑施工階段，BIM 技術可以實現(xiàn)施工過程的數字化管理和智能化控制[1]。通過BIM模型與施工進度的集成管理，可以實時監(jiān)控施工進度和資源消耗情況，提高施工效率和質量。

2.2 物聯(lián)網技術

數字化技術為綠色建筑的創(chuàng)新與實踐提供了巨大的機遇。物聯(lián)網技術通過將建筑物內的各種設施與傳感器、執(zhí)行器等設備連接起來，形成一個智能化的網絡，實現(xiàn)了對建筑設施的實時監(jiān)控和智能化控制，這種技術為綠色建筑的能耗管理和資源優(yōu)化提供了有力支持。

2.3 云計算技術

云計算技術通過將數據和應用程序存儲在云端，實現(xiàn)了數據共享和遠程訪問，為綠色建筑的智能化管理和高效運營提供了有力支持。這種技術為建筑行業(yè)帶來了巨大的變革，使得建筑信息更加易于獲取、管理和分析。云計算技術被應用于建筑設施的智能化管理，通過將建筑內的各種設施連接到云端，可以實時收集、存儲和分析各種數據，如能耗、環(huán)境質量、設備運行狀態(tài)等，這為管理人員提供了全面的信息，幫助他們更好地了解建筑設施的運行狀況，制定更加合理的能源使用方案和設備維護計劃。

2.4 人工智能技術

人工智能技術通過模擬人類的智能行為，實現(xiàn)對數據和信息的自動分析和處理。在綠色建筑中，人工智能技術可以幫助我們更好地理解建筑性能、預測能耗和優(yōu)化能源管理。人工智能技術被應用于能耗預測和管理，通過收集建筑內的能耗數據和環(huán)境信息，人工智能算法可以分析出建筑能耗的模式和趨勢，從而預測未來的能耗需求。

3 數字化技術驅動下的綠色建筑創(chuàng)新情況

3.1 實現(xiàn)精細化管理和智能化控制

隨著數字化技術的不斷發(fā)展和應用，綠色建筑的創(chuàng)新也在不斷涌現(xiàn)。數字化技術為綠色建筑提供了精細化管理和智能化控制的可能性，從而大大提高了建筑的能源效率和可持續(xù)性。

3.2 推動綠色建筑施工方式變革來提高施工效率和質量

數字化技術正在推動綠色建筑施工方式的深刻變革，從而提高施工效率和質量。傳統(tǒng)的建筑施工方式往往依賴于人力和經驗，而數字化技術則提供了更加精準和高效的方法。以3D 打印技術為例，這種數字化施工方式正在逐漸應用于綠色建筑領域。在某綠色建筑項目中，使用3D 打印技術預制建筑構件，相比傳統(tǒng)施工方式，節(jié)省了約3000 工時和25%的人工成本。同時，由于3D 打印技術的精確控制，構件的尺寸誤差被控制在±1 mm 以內，相比傳統(tǒng)方式減少了95%的誤差。此外，3D 打印技術還可以制造出傳統(tǒng)方式難以實現(xiàn)的復雜結構，提高了建筑的創(chuàng)新性和美觀度。還可以通過模擬施工過程來優(yōu)化施工方案，利用BIM 技術模擬施工過程，發(fā)現(xiàn)了建筑設計中的一處結構缺陷、建筑材料運輸中的兩個路徑問題、施工過程中的兩個工藝問題。這些問題在傳統(tǒng)施工方式中很難提前發(fā)現(xiàn)，但通過BIM 技術的模擬，可以提前采取措施進行優(yōu)化，提高了施工的效率和安全性。

3.3 助力綠色建筑運維管理實現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的運行

隨著數字化技術的飛速發(fā)展，綠色建筑的運維管理正在經歷深刻變革。數字化技術為綠色建筑提供了高效、節(jié)能和環(huán)保的運行方式，使其更加適應未來的可持續(xù)發(fā)展需求。數字化技術能夠顯著提高能源利用效率，以綠色辦公大樓為例，通過采用智能化的能源管理系統(tǒng)，大樓實現(xiàn)了對電力、水、空調等資源的精確控制。據統(tǒng)計，相比傳統(tǒng)運維方式，該大樓的能源消耗降低了20%，相當于每年節(jié)約了100 萬元的能源成本，這主要得益于數字化技術對能源使用的實時監(jiān)測和優(yōu)化控制，而且數字化技術有助于改善室內環(huán)境質量。在綠色住宅小區(qū)中，通過安裝智能化的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測室內空氣質量、溫度和濕度等參數。據該小區(qū)的統(tǒng)計數據，采用數字化技術后，居民的滿意度提高了30%，同時建筑內的空氣質量也得到了顯著改善。這主要歸功于數字化技術能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決環(huán)境問題，為建筑用戶提供更加舒適的生活環(huán)境，還能降低運維成本并延長設施使用壽命。

3.4 促進綠色建筑跨界融合

數字化技術的快速發(fā)展，為綠色建筑的創(chuàng)新提供了更廣闊的空間。數字化技術不僅推動了建筑行業(yè)內部的變革，還促進了綠色建筑與其他行業(yè)的跨界融合，進一步拓展了綠色建筑的創(chuàng)新邊界。通過數字化技術，建筑可以更好地整合太陽能、風能等可再生能源，實現(xiàn)能源的高效利用和自給自足。同時，數字化技術還可以優(yōu)化能源的調度和分配，確保能源的穩(wěn)定供應。這種跨界融合不僅有助于降低建筑的能源成本，還有助于推動可再生能源行業(yè)的發(fā)展。數字化技術可以實現(xiàn)建筑與家居設備的無縫連接，為用戶提供更加智能和便捷的生活體驗。

4 數字化技術驅動下的綠色建筑創(chuàng)新實踐案例分析

4.1 項目簡介

上海中心大廈，這座高達632 米的摩天大樓，不僅是中國的驕傲，更是數字化技術與綠色建筑完美結合的典范。這座標志性的建筑充分利用數字化技術，實現(xiàn)了綠色建筑的創(chuàng)新實踐，為全球建筑行業(yè)樹立了新的標桿。上海中心大廈在設計和建造過程中，積極采用先進的數字化技術，以實現(xiàn)高效、節(jié)能和環(huán)保的目標。通過數字化技術的支持，上海中心大廈在能源管理、環(huán)境調節(jié)、運維管理等方面取得了顯著成果[2]。在能源管理方面，上海中心大廈采用智能化的能源管理系統(tǒng)，通過對建筑內的電力、水、空調等資源的實時監(jiān)測和智能控制，實現(xiàn)了能源的高效利用。據統(tǒng)計，該系統(tǒng)使得大廈的能源消耗降低了20%，每年節(jié)約能源成本超過千萬元，這主要得益于數字化技術對能源使用的實時監(jiān)測和優(yōu)化控制。而且在環(huán)境調節(jié)方面，上海中心大廈利用物聯(lián)網技術和傳感器技術，實時監(jiān)測并調節(jié)建筑內的環(huán)境參數，如溫度、濕度和光照等，為建筑用戶提供舒適的工作和生活環(huán)境。

4.2 數字化技術在上海中心大廈項目中的應用及實施

數字化技術為上海中心大廈的結構設計提供了精確的分析和優(yōu)化工具。通過采用先進的有限元分析方法和數值模擬技術，工程師們對建筑的風載、地震響應等進行了大量模擬分析。風洞測試的數據顯示，大廈在風速達到每秒35 米時，風載對建筑的位移影響僅在10 毫米左右，遠低于設計標準。數值模擬技術也成功預測了建筑在地震作用下的響應，確保了建筑在極端自然條件下的穩(wěn)定性。在建筑信息模型（BIM）技術的應用方面，上海中心大廈的BIM 模型包含了建筑的所有信息，從材料到設備、從設計到施工。這一技術的應用不僅提高了工作效率，還減少了錯誤和沖突。例如，BIM 模型在施工階段幫助工程師們提前發(fā)現(xiàn)了多處管線排布的問題，避免了施工過程中的返工和浪費。此外，BIM 模型的數據可以實時更新和共享，使各參與方能夠及時了解項目的最新情況，進行協(xié)同工作。

而且在智能化運維管理方面，上海中心大廈通過云計算和大數據技術實現(xiàn)了對建筑設施的遠程監(jiān)控和智能化管理。例如，大廈的空調系統(tǒng)采用了智能化的控制技術。傳感器能夠實時監(jiān)測室內外溫度和濕度差異，自動調節(jié)空調系統(tǒng)的運行狀態(tài)，保持室內環(huán)境的舒適度。在建筑材料的選擇上，大廈內部的照明系統(tǒng)也采用了智能化的控制技術。

4.3 數字化技術在上海中心大廈項目取得的綠色成果

數字化技術為上海中心大廈的綠色建筑創(chuàng)新實踐提供了強大的支持。從結構設計到能源管理，再到運維和建筑材料選擇，數字化技術都發(fā)揮了不可或缺的作用。通過智能化的能源管理系統(tǒng)，大廈實現(xiàn)了對電力、水、空調等資源的實時監(jiān)測和智能控制，這使得能源消耗降低了20%，每年節(jié)約能源成本超過千萬元。具體來說，該系統(tǒng)能夠根據實際需求自動調整能源供應，避免了能源浪費。例如，在電梯系統(tǒng)的優(yōu)化方面，數字技術提供了精確的控制。根據實際運行數據，工程師們發(fā)現(xiàn)大廈內的104 部電梯中有44 部在高峰時段外很少使用。因此，他們優(yōu)化了電梯的運行模式，將非高峰時段的電梯停用數量增加到40 部以上，從而減少了能源消耗。而且大廈的外墻采用了高性能的節(jié)能玻璃，這種玻璃能夠有效地隔絕熱量和噪音，提高建筑的舒適度和能效。

5 數字化技術驅動下的綠色建筑創(chuàng)新與實踐的優(yōu)化建議

5.1 加強政策引導和支持

政府應制定明確的數字化技術，在綠色建筑領域的發(fā)展戰(zhàn)略，明確目標、重點任務和時間表。通過制定相關政策，引導企業(yè)、研究機構和高校加強合作，形成完整的創(chuàng)新鏈條。同時，政府可以設立專項資金，為從事數字化技術研究和應用的機構和企業(yè)提供財政支持，鼓勵其進行技術創(chuàng)新和產品研發(fā)。而且通過規(guī)范數字化技術的市場秩序，確保技術的安全性和可靠性。此外，政府還可以建立評估機制，對數字化技術在綠色建筑領域的應用效果進行評估和監(jiān)測，為技術的進一步推廣和應用提供依據。還應加強數字化技術的宣傳和推廣工作，通過舉辦展覽、論壇等活動，提高社會各界對數字化技術的認知度和接受度。

5.2 加強人才培養(yǎng)和技術研發(fā)

政府應加大對高校和研究機構的支持力度，鼓勵它們開設與數字化技術和綠色建筑相關的課程，培養(yǎng)更多具備專業(yè)知識和技能的人才。通過設立獎學金和科研基金，吸引和鼓勵優(yōu)秀人才投身于這一領域的研究和創(chuàng)新。還應重視技術研發(fā)的投入，探索和開發(fā)新的數字化技術和綠色建筑方案。與高校和研究機構建立產學研合作關系，共同開展研究項目，引進國際先進技術和成功案例，提升自身的技術水平和競爭力[3]。此外，建立人才培訓基地、專家?guī)旌妥稍儥C構，提供專業(yè)培訓和實踐機會，為企業(yè)提供咨詢和技術支持服務。

5.3 推動跨界合作與交流

政府可以發(fā)揮引導作用，制定相關政策，鼓勵不同行業(yè)之間的合作。例如，可以設立跨界合作項目，推動建筑、環(huán)保、科技等相關行業(yè)的企業(yè)、研究機構和高校共同參與，實現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補。同時，政府可以搭建跨界合作平臺，提供交流機會，促進各方之間的合作與交流。通過與不同行業(yè)的企業(yè)、研究機構和高校合作，企業(yè)可以獲得新的技術、人才和市場資源，提升自身的競爭力。同時，企業(yè)可以共同開展跨界合作項目，共同研發(fā)新產品、新技術，推動數字化技術在綠色建筑領域的創(chuàng)新與應用。

6 結論

數字化技術正在深刻地改變綠色建筑的創(chuàng)新與實踐。通過應用BIM、物聯(lián)網、云計算和人工智能等技術，數字化為綠色建筑帶來了精細管理和智能化控制，提高了施工效率和質量，并助力實現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保的運維管理。然而，數字化技術在綠色建筑的應用仍面臨挑戰(zhàn)，需要政府、企業(yè)和研究機構合作以加強政策支持、人才培養(yǎng)和技術研發(fā)。展望未來，隨著技術的不斷進步，數字化技術將繼續(xù)為綠色建筑的創(chuàng)新與實踐開辟新道路，為全球可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。