數(shù)字化技術(shù)下的綠色建筑創(chuàng)新與實(shí)踐分析

【摘要】綠色建筑成為未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的主要方向。綠色建筑可以極大地降低能耗節(jié)約能源，為緩解全球的資源緊張作出重要貢獻(xiàn)。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了綠色建筑的創(chuàng)新及實(shí)踐，為其帶來(lái)了新的機(jī)遇。文中闡述了數(shù)字化技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用，并分析了數(shù)字化技術(shù)下的綠色建筑創(chuàng)新與實(shí)踐，希望此研究對(duì)綠色建筑的發(fā)展能夠有所幫助，并提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化技術(shù)；綠色建筑；智能建造

【中圖分類號(hào)】TU201 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）07-0007-03

0 引言

隨著全球氣候變化和環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，綠色建筑作為一種可持續(xù)發(fā)展的方式，逐漸成為建筑行業(yè)的主流趨勢(shì)。數(shù)字化技術(shù)為綠色建筑的創(chuàng)新與實(shí)踐提供了新的思路和方法。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑的全生命周期管理，提高建筑的能源利用效率，降低建筑對(duì)環(huán)境的影響。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展為綠色建筑帶來(lái)了新的機(jī)遇，可推動(dòng)綠色建筑的創(chuàng)新和實(shí)踐。

1 數(shù)字化技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用

1.1 建筑信息模型（BIM）的應(yīng)用

BIM技術(shù)可以將建筑的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等全生命周期的信息集成到一個(gè)模型中，實(shí)現(xiàn)信息的共享和協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)以及優(yōu)化。BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用可以提高建筑的能效、降低能耗和排放，從而促進(jìn)綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，BIM技術(shù)還有助于提高建筑的質(zhì)量、安全性能和施工效率，為綠色建筑的推廣和應(yīng)用提供了有力的支持[1]。

1）在規(guī)劃階段。BIM技術(shù)可以提供直觀的建筑信息，包括建筑物的體積、形狀、朝向、光照和熱量等，這些信息可以用于優(yōu)化設(shè)計(jì)并提高建筑能效。通過(guò)BIM技術(shù)，可以在施工圖設(shè)計(jì)階段提前考慮綠色建筑的相關(guān)因素，如墻體、門窗的大小和位置，以及屋面選材等，以便最大限度地利用自然光和通風(fēng)。

2）在設(shè)計(jì)階段。BIM技術(shù)可以生成綠色建筑的設(shè)計(jì)模型，包括綠色建筑的能源和水的使用情況，以及建筑的碳足跡等。這有助于設(shè)計(jì)師和客戶更直觀地了解綠色建筑的設(shè)計(jì)效果，從而更好地優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

3）在施工階段。BIM技術(shù)可以提供可視化的施工方案，從而降低施工中的資源消耗和環(huán)境影響。同時(shí)，BIM技術(shù)與RFID等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成，可以實(shí)現(xiàn)建筑施工過(guò)程中的智能化和精細(xì)化施工管理。

4）在運(yùn)維階段。BIM技術(shù)可以幫助綠色建筑的運(yùn)營(yíng)方更好地管理能源和水的使用情況，并發(fā)現(xiàn)并解決潛在的能源浪費(fèi)問(wèn)題。此外，BIM也可以用于制定建筑維修和改造方案，延長(zhǎng)建筑的使用壽命。

5）在綠色建筑性能評(píng)估上。通過(guò)BIM軟件生成的綠色建筑性能評(píng)估模型，可以用于評(píng)估建筑物的能源和水的使用情況，以及建筑的碳足跡等。這有助于業(yè)主和設(shè)計(jì)師了解建筑物的性能，從而更好地優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用有助于提高建筑的能效、舒適度和安全性，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響。這些技術(shù)的應(yīng)用將有助于推動(dòng)綠色建筑的普及和發(fā)展。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建筑環(huán)境如溫度、光照、濕度等參數(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，以提供舒適且節(jié)能的環(huán)境。例如，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的活動(dòng)和需求自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)，或者提醒用戶對(duì)環(huán)境進(jìn)行干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助建筑進(jìn)行智能能源管理，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化能源使用。如智能插座等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以收集能源使用數(shù)據(jù)，并通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別能源浪費(fèi)并提出改進(jìn)措施。這些信息還可以用于制定更有效的能源策略，如遠(yuǎn)程控制和調(diào)度建筑中的電氣設(shè)備。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以用于監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)和內(nèi)部設(shè)備的健康狀況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的問(wèn)題，如結(jié)構(gòu)損壞或設(shè)備故障。這有助于延長(zhǎng)建筑的使用壽命，同時(shí)減少維修和保養(yǎng)的需要，從而降低能源消耗和碳排放。另外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以集成智能安全系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)防安全事件的發(fā)生。例如，物聯(lián)網(wǎng)攝像頭可以用于監(jiān)控公共區(qū)域，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)任何異常情況。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以用于跟蹤和管理綠色建筑材料的使用[2]。

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，建筑師和供應(yīng)商可以實(shí)時(shí)了解材料的來(lái)源、運(yùn)輸和使用情況等信息，以確保所有環(huán)節(jié)都符合綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)和要求。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助綠色建筑的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)人員評(píng)估其表現(xiàn)并進(jìn)行優(yōu)化。例如，通過(guò)收集和分析能源及水消耗數(shù)據(jù)，可以識(shí)別節(jié)能潛力并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1.3 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用有助于實(shí)現(xiàn)建筑的智能化、高效化和節(jié)能化，同時(shí)也符合可持續(xù)發(fā)展的理念。①云計(jì)算可以通過(guò)收集和分析建筑的各種能源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)能源的智能化管理。例如，可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制建筑物的空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用，減少能源浪費(fèi)。②云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的智能化運(yùn)維，降低建筑運(yùn)維的成本。通過(guò)云端管理系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑的設(shè)備運(yùn)行狀況，預(yù)測(cè)設(shè)備的維護(hù)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)故障的提前發(fā)現(xiàn)和處理，減少設(shè)備的故障時(shí)間和維修成本。③云計(jì)算可以通過(guò)智能化的控制系統(tǒng)，根據(jù)外界環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)整建筑物的空調(diào)、照明等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建筑的舒適性和節(jié)能性的平衡。例如，可以根據(jù)天氣預(yù)報(bào)和時(shí)間表，提前調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)，減少能源的浪費(fèi)。④云計(jì)算還可以為綠色建筑設(shè)計(jì)提供咨詢服務(wù)。通過(guò)云計(jì)算的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以分析建筑設(shè)計(jì)的能耗情況、環(huán)境影響等，為設(shè)計(jì)師提供優(yōu)化建議，幫助設(shè)計(jì)出更綠色、更節(jié)能的建筑[3]。

1.4 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用可以提高建筑的能源效率、改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、提高建筑物的環(huán)保表現(xiàn)等。這些技術(shù)的應(yīng)用將有助于推動(dòng)綠色建筑的普及和發(fā)展。①人工智能可以通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和分析，實(shí)現(xiàn)建筑的能源管理。例如，它可以監(jiān)控和控制建筑物的照明、空調(diào)、供暖和通風(fēng)系統(tǒng)，以優(yōu)化能源使用效率，減少能源浪費(fèi)，并降低能源成本。②人工智能可以幫助設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)綠色建筑。例如，它可以提供關(guān)于材料選擇、建筑布局、能源效率等方面的建議，以實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)性和綠色性。③人工智能可以與傳感器和監(jiān)控設(shè)備相結(jié)合，實(shí)時(shí)收集和分析環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、空氣質(zhì)量等。這些數(shù)據(jù)可以幫助建筑管理人員了解建筑物的環(huán)境表現(xiàn)，并及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。④人工智能可以用于研發(fā)和生產(chǎn)智能建筑材料。這些材料可以與建筑物集成，自動(dòng)調(diào)整其性能，以適應(yīng)環(huán)境條件的變化。例如，智能窗戶可以根據(jù)光線和溫度自動(dòng)調(diào)整其透明度，智能屋頂可以根據(jù)天氣條件自動(dòng)調(diào)整其遮陽(yáng)性能。⑤人工智能可以幫助管理和分析綠色建筑的數(shù)據(jù)，提供綠色建筑的認(rèn)證和評(píng)估。這可以幫助建筑業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商了解其建筑的環(huán)保表現(xiàn)，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)改進(jìn)。⑥人工智能還可以用于教育和培訓(xùn)領(lǐng)域。例如，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以為建筑師和工程師提供關(guān)于綠色建筑和人工智能技術(shù)的培訓(xùn)和教育資源，以提高他們的技能和知識(shí)水平。

2 數(shù)字技術(shù)下綠色建筑的創(chuàng)新分析

2.1 實(shí)現(xiàn)了綠色建筑的精細(xì)化管理及智能化控制

數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，并在綠色建筑中廣泛地應(yīng)用，推動(dòng)了綠色建筑的創(chuàng)新及發(fā)展。使綠色建筑的精細(xì)化管理以及自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)成為可能，為綠色建筑的智能化控制以及精細(xì)化管理提供了強(qiáng)大的工具[4]。

通過(guò)數(shù)字化技術(shù)，可以實(shí)時(shí)收集和分析各種環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、光照、空氣質(zhì)量等，以了解建筑的實(shí)際運(yùn)行狀況。這些數(shù)據(jù)可以用于優(yōu)化能源使用，提高舒適度，并減少對(duì)環(huán)境的影響。數(shù)字化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)建筑的智能控制，如自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)、照明和通風(fēng)系統(tǒng)，以最大限度地減少能源消耗。此外，系統(tǒng)可以根據(jù)天氣預(yù)報(bào)和其他預(yù)測(cè)性數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)更高效的能源使用。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)，可以對(duì)綠色建筑材料進(jìn)行追蹤，確保其來(lái)源的可持續(xù)性。這不僅可以保證建筑的質(zhì)量，還可以增強(qiáng)消費(fèi)者對(duì)綠色建筑的信任。

數(shù)字化技術(shù)可以幫助實(shí)現(xiàn)能源的精細(xì)化管理，包括制定能源使用計(jì)劃，分析能源效率，以及實(shí)施有效的節(jié)能策略。數(shù)字化系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑的環(huán)境狀況，并向用戶和監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供報(bào)告，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并采取相應(yīng)的解決措施。數(shù)字化工具可以用于支持綠色建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程，幫助建筑師和工程師優(yōu)化空間布局、材料選擇和系統(tǒng)配置，從而實(shí)現(xiàn)更高效的能源利用和更少的環(huán)境影響。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)設(shè)備，用戶可以遠(yuǎn)程管理建筑設(shè)備，實(shí)現(xiàn)更便捷地操控和更高效的能源管理。

2.2 改變了綠色建筑施工方式

傳統(tǒng)的施工方式主要是依靠經(jīng)驗(yàn)以及大量的人工來(lái)完成，而數(shù)字化技術(shù)推動(dòng)了綠色建筑的發(fā)展，改變了綠色建筑的施工方式，使施工更加精準(zhǔn)和高效。例如，在綠色建筑施工中，可以應(yīng)用3D打印技術(shù)，通過(guò)3D打印技術(shù)進(jìn)行建筑構(gòu)件的預(yù)制，使建筑構(gòu)件更加精準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)綠色建筑的工廠化及工業(yè)化。實(shí)踐證明，應(yīng)用3D技術(shù)預(yù)制構(gòu)件比傳統(tǒng)的施工節(jié)約了大量工時(shí)，人工投入節(jié)省了25%。同時(shí)，構(gòu)件的尺寸更加精確，誤差被控制在±1 mm，提高了施工的精準(zhǔn)度。可以完成極為復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，提高施工的效率及質(zhì)量，使綠色建筑物更加美觀。另外，也可以利用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行模擬施工，找出其中存在的問(wèn)題和缺陷，使施工方案得以優(yōu)化。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，能夠及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的反饋以及預(yù)測(cè)，對(duì)于施工進(jìn)度能夠更好地進(jìn)行控制，加強(qiáng)管理和預(yù)算，減少成本超支的風(fēng)險(xiǎn)[5]。

2.3 加強(qiáng)建筑運(yùn)維管理

數(shù)字化技術(shù)推動(dòng)了綠色建筑運(yùn)維管理的變革，實(shí)現(xiàn)了高效、節(jié)能、環(huán)保的運(yùn)行，為綠色建筑的運(yùn)維管理帶來(lái)許多優(yōu)勢(shì)。例如利用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)和各種傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控建筑的各種參數(shù)，如溫度、濕度、光照、能源使用等。這些數(shù)據(jù)可以被傳送到中央控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的問(wèn)題并采取行動(dòng)。通過(guò)分析這些數(shù)據(jù)，可以執(zhí)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，防止設(shè)備故障，從而減少意外停機(jī)時(shí)間，同時(shí)延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

數(shù)字化技術(shù)可以幫助實(shí)現(xiàn)更有效的能源管理。例如，可以使用先進(jìn)的控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)建筑物的溫度，以最有效地使用能源。此外，可以通過(guò)智能定價(jià)模型和自動(dòng)調(diào)度程序，根據(jù)價(jià)格和需求調(diào)整能源使用。利用遠(yuǎn)程辦公和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，可以在任何地方實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理建筑物的運(yùn)行。同時(shí)，人工智能技術(shù)可以幫助管理者更智能地決策、優(yōu)化能源的使用，精準(zhǔn)地對(duì)綠色建筑的電力、水、空調(diào)等資源進(jìn)行控制。與傳統(tǒng)的運(yùn)維方式相比極大地降低了能源消耗，節(jié)約了能源成本。

3 綠色建筑的實(shí)踐案例分析

以上海某大廈為例，大廈高度為632米，采用了數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，實(shí)現(xiàn)了建筑的綠色化和智能化。成為十分成功地應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的綠色建筑創(chuàng)新實(shí)踐的標(biāo)志性建筑。①大廈實(shí)現(xiàn)了建筑信息化管理。通過(guò)建立建筑項(xiàng)目的三維立體模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程項(xiàng)目全生命周期的信息化管理。這有助于提高工作效率，降低成本，減少資源浪費(fèi)，同時(shí)也有利于提升建筑工程的安全性和環(huán)保性。②在大廈的電梯系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被用于實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整電梯的運(yùn)行狀態(tài)。電梯可以自動(dòng)調(diào)整速度以適應(yīng)樓層的不同需求，并在無(wú)人操作的情況下自動(dòng)呼叫維護(hù)。③在結(jié)構(gòu)施工階段，3D打印技術(shù)被用于打印部分建筑結(jié)構(gòu)部件，如剪力墻和樓板，這有助于提高施工效率，降低成本，并減少建筑垃圾。④通過(guò)大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)，對(duì)大廈的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，可以預(yù)測(cè)未來(lái)的能耗需求，優(yōu)化能源管理。AI技術(shù)則被用于控制大廈的照明和空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境光線和溫度調(diào)整這些系統(tǒng)的運(yùn)行[6]。⑤另外，為滿足大廈復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)需求，提供了高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為數(shù)字化應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施支持。

這些技術(shù)的應(yīng)用，使得上海某大廈在施工和運(yùn)營(yíng)管理上更加高效，同時(shí)也提升了建筑本身的安全性和環(huán)保性。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化技術(shù)為綠色建筑的創(chuàng)新與實(shí)踐提供了新的思路和方法，實(shí)現(xiàn)了建筑的全生命周期管理，提高了建筑的能源利用效率，降低了建筑的環(huán)境影響。隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)綠色建筑的創(chuàng)新與實(shí)踐將更加廣泛和深入。同時(shí)，需要進(jìn)一步研究數(shù)字化技術(shù)與綠色建筑的結(jié)合方式，探索更加有效的綠色建筑設(shè)計(jì)和施工方法，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供更多的支持和幫助。

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[作者簡(jiǎn)介]楊洋（1990—），男，山東曹縣人，本科，工程師，研究方向：建設(shè)工程。