简析智能建筑的未来发展趋势

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  [摘要]:智能建筑是现代建筑业更新换代的必然产物,也是现代电子技术与人类古老行业的结合,是一项巨大的系统工程,也是现代社会进步的标志。一个国家拥有多少数量的智能建筑,及建筑物智能化程度的高低,是国民经济综合實力的表现。智能建筑不仅仅可为人们的工作和生活提供舒适、便利的环境,还具有可持续发展的节能功效。智能建筑应该满足人类与自然和谐共存的需要,是满足未来发展需要的建筑。
  [关键词]:智能建筑发展趋势
  中图分类号:TP18 文献标识码:TP 文章编号:1009-914X(2012)35- 0584-02
  一、智能建筑是建筑物发展方向
  智能建筑的重要标志是智能化集成系统,也就是通讯自动化,建筑设备自动化和办公自动化三个系统的集成。是原来建筑物中“弱电”系统水平的极大提升。这种提升使不少人在认识上产生了误区,许多业主及设计人员对智能建筑的功能,信息化产品了解较少,形成一种盲目的“智能热”,造成智能建筑的规模和功能超出实际需要。事实上智能建筑属于高科技,投入也相对高,工程有一定难度,技术含量高风险也大。国家智能建筑专业委员会把智能建筑定义为:“智能建筑系利用系统集成方法,将智能型计算机,通信技术,信息技术与建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控,对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合,所获得的投资合理,适合信息社会需要并且安全,高效,舒适,便利和灵活特点的建筑物”。对于高智能的建筑物未来发展,必须要有足够的认识深度,根据不同的需求发展需要的智能建筑。在我国的智能建筑,其智能化程度与当地的经济发展水平相适应,坚持既经济又实用为发展方向。设计中各种智能化系统存在的必要性能否满足建设者的需要,必须树立以人为本观念。
  二、智能建筑的社会背景
  20世纪科学技术的飞速发展,导致产业结构的深刻变化。据日本对各职业的分类,就业人口从事第三产业的职业人数,1955年时,为100万人,占就业总劳动人数的26%;1985年时,为 2800万人,占就业总劳动人数的47%。这表明一个从工业社会中脱胎而出的、新型的信息化时代的到来。信息资源成为社会生产的一种主要资源,成为人类生存和社会进步的重要因素。信息产业的产值成为国民生产总值的主要部分,因而它是一个国家产业,甚至是全球性产业,带有明显的独立和交融特性。
  1957年在美国从事技术、管理、职员等办公室工作的白领人员首次超过蓝领人员。1974年到1984年,美国办公室工作效率增加4%,而同期工业增加100%,农业增加200%,同时办公费用却以15%速度递增。另一方面,白领阶层的增加,人们对办公环境的好坏也愈加重视。依赖于大量享有高薪的办公人员提供服务而运行的经济,无法承受办公费用高涨而功率低的状态,这一矛盾必然要由适用于信息化社会的手段来处理。智能建筑的产生为解决这一问题展开了广阔前景,尤其是其通信及办公自动化系统,大大提高了办公效率。
  80年代以后,由于高技术的冲击,给一些发展中国家的经济带来了活力,同时也面临着基础设施落后和资金匮乏等问题,这就出现了一些原来由政府投资的交通、通信等项目,向民间和国外开放,出现了“建筑—经营—转让”即所谓BOT方式。1984年美日通信和电信业开始改革并全面开放、大幅度自由化。尤其是90年代冷战结束,大批高技术军工企业实现“军转民”,使得信息技术市场上出现如火如荼的竞争格局。所有这些都为信息社会的完善和智能建筑的出现创造了社会条件。
  三、完善适应的政策措施
  智能建筑的发展将进入一个发展快车道,人们的传统观念及旧规程不能适应时代前进的需要。对于智能建筑专业的规范化,必须统一才能适应发展的要求。智能建筑开发突出的问题是缺乏规范和标准,开发商对参于建设的各方如设计,集成商及供货商没有更有效的监控措施,使用到工程的智能化设备在无检测,无规范标准情况下任其使用和随意验收,而交工后不能正常使用,造成智能建筑整体功能不完善,达不到智能化要求。现在国内智能化建筑市场还缺乏规范行为,需要从行政管理和技术措施上对智能建筑市场和质量进行有效的监管力度。智能建筑的发展必须符合中国政府发表的“中国21世纪议程”中提出的可持续发展战略的总方针。政府参于和指导规范智能建筑的管理极其关键,理顺现行建设体制,按市场规则引导和推动智能建筑的快速发展。具体操作上要建立健全智能建筑的管理体制,完善设计,施工,系统集成,工程监理单位的资质审批,严格制度审查及工程验收制度。制定相应的法规和管理办法,使得有法可依,有章可循,加大处罚,使我国智能建筑从小到大,从局部到整体形成一个优良体系。
  四、智能建筑的基础
  作为人居住和活动场所的建筑物要适应信息化带来的变化,智能建筑的产生和发展是必然趋势。智能建筑是通过配置建筑物内的各个子系统,以综合布线为基础,以计算机网络为桥梁,全面实现对通信系统、建筑物内各种设备(空调、供热、给排水、变配电、照明、电梯、消防、公共安全等)的综合管理。所有这些,从技术上也为智能建筑的产业起到技术上的支撑作用。
  五、智能建筑的系统构成
  1.楼宇自动化系统
  BAS的功能是调节、控制建筑内的各种设施,包括变配电、照明、通风、空调、电梯、给排水、消防、安保、能源管理等,检测、显示其运行参数,监视、控制其运行状态,根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备,使其始终运行于最佳状态;自动监测并处理诸如停电、火灾、地震等意外事件;自动实现对电力、供热、供水等能源的使用、调节与管理,从而保障工作或居住环境既安全可靠,又节约能源,而且舒适宜人。
  BAS按建筑设备和设施的功能主要划分为几个子系统。
  (1)变配电控制子系统(包括高压配电、变电、低压配电、应急发电等),主要功能有监视变电设备各高低压主开关动作状况及故障报警;自动检测供配电设备运行状态及参数;监控机房供电状态;控制各机房设备供电;自动控制停电复电;控制应急电源供电顺序等。   (2)照明控制子系统(包括工作照明、事故照明、舞台艺术照明、障碍灯等特殊照明),主要功能有控制各楼层门厅及楼梯照明定时开关;控制室外泛光灯定时开关;控制停车场照明定时开关;控制舞台艺术灯光开关及调光设备;显示航空障碍灯点灯状态及故障警报;控制事故应急照明;监测照明设备的运行状态等。
  (3)通风空调控制子系统(包括空调及冷热源、通风环境监测与控制等),主要功能有监测空调机组状态;测量空调机组运行参数;控制空调机组的最佳开/停时间;控制空调机组预定程序;监测新风机组状态;控制新风机组的最佳开/停时间;控制新风机组预定程序;监测和控制排风机组;控制能源系统工作的最佳状态等。
  (4)交通运输控制子系统(包括客用电梯、货用电梯、电动扶梯等),主要功能有监测电梯运行状态;处理停电及紧急情况;语音报名服务系统等。
  (5)给排水设备控制子系统,主要功能有监测给排水设备的状态;测量用水量及排水量;检测污物、污水池水位及异常警报;检测水箱水位;过滤公共饮水、控制杀菌设备、监测给水水质;控制给排水设备的启停;监测和控制卫生、污水处理设备运转及水质等。
  (6)停车库自动化子系统,主要功能有出入口票据验读及电动栏杆开闭;自动计价收银;泊位调度控制;车牌识别;车库送排风设备控制等。
  (7)消防自动化子系统,主要功能有火灾监测及报警;各种消防设备的状态检测与故障警报;自动喷淋、泡沫灭火、卤代烷灭火设备的控制;火灾时供配电及空调系统的联动;火灾时紧急电梯控制;火灾时的防排烟控制;火灾时的避难引导控制;火灾时的紧急广播的操作控制;消防系统有关管道水压测量等。
  (8)安保自动化子系统,包括門禁系统、闭路电视监控系统、防盗报警系统等。
  2.通信自动化系统
  CAS是保证建筑物内语音、数据、图像传输的基础上,同时与外部通信网(如电话网、数据网、计算机网、卫星以及广电网)相连,与世界各地互通信息的系统。CAS按功能划分为几个子系统:
  (1)固定电话通信系统,设PABX或采用公网的集中小交换机。
  (2)声讯服务通信系统(语音信箱和语音应答系统),具有存储外来语音,使电话用户通过信箱密码提取语音留言;可自动向具有那个语音信箱的客户提供呼叫(当语音信箱系统和无线寻呼系统连接后),通知其提取语音留言;通过电话查询有关信息并及时应答服务功能。
  (3)无线通信系统,具备选择呼叫和群呼功能。
  (4)卫星通信系统,楼顶安装卫星收发天线和VAST通信系统,与外部构成语音和数据通道,实现远距离通信的目的。
  (5)多媒体通信系统(包括Internet和Intranet),Internet可以通过电话网、分组数据网(X25)、帧中继网(FR)接入,采用TCP/IP协议。Internet是一个企业或集团的内部计算机网络。
  (6)计算机通信网络系统,由网络结构、网络硬件、网络协议和网络操作系统、网络安全等部分组成。
  六、智能建筑的特点:节能
  1.建筑墙体节能
  墙体一般作为建筑外围护结构的主体, 以及内部隔断,其所用材料的保温性能直接影响建筑整体的保温和耗热量。目前,我国用于墙体材料有砖砌体、石砌体、砌块砌体,实心砖砌体保温性能不能满足设计标准。以外墙为例,JGJ26-1995 标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3时,北京地区传热系数不超过1.16W/m2.k,而目前常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值,因而在节能的前提下,应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术,现在大多建筑采用的是空心砖和砌块砌体。
  2.门窗节能
  外门窗是住宅等建筑能耗散失的最薄弱部位,其能耗占建筑总能耗的比例较大,其中主要包括传热损失、冷风渗透。所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,尽可能提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗自身的散热量。门窗节能措施主要有:
  (1)控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗洞面积与住宅立面面积的比值,《民用建筑节能设计标准》对建筑不同朝向的窗墙比做了严格的规定,各朝向都不尽相同,且一般情况下北向的窗墙比要比南向的小一半。
  (2)设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次,这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透和室内热能的外流,减少外墙、外窗的热耗损。目前已经使用的方法有很多,在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,楼梯间计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。
  (3)改善住宅门窗的保温性能。门窗保温性能的改善有很多方法,主要有户门与阳台门应在满足防火、防盗要求的情况下,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,并可设置双玻璃或三玻璃,增强其自身保温性能等。
  (4)提高住宅外门窗的气密性,减少冷空气渗透。可以设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料等,且门窗在这方面的措施是很相近的。
  3.屋面节能
  在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能的同时,还必须加强屋面的保温隔热。屋面节能措施的要点一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果。现在,高效保温材料已经应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用新技术新材料代替原有方法就克服了原来的很多缺点,施工简便而且价格低廉。
  4.利用太阳能
  太阳辐射能量到达地球的相当于目前全球电力消耗量的1500倍,而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能,只占理论资源量的很小一部分。所以,太阳能的开发利用有巨大的潜力。太阳能作为一种可再生的洁净能源,也是建筑上很具有利用潜力的能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有,太阳能采暖、太阳能供热、以及太阳能发电等等。我国太阳能资源丰富,如果将太阳能源充分加以利用,不仅会节省大量常规能源,而且在某些区域还有可能完全利用太阳能采暖。目前,已经在研究的还有太阳能屋面等,待到这项技术可以大范围使用的时候,我们将会节省更多的能源,而在利用这些我们以前所不能利用的能源的同时,也是一种节能举措。
  5.对建筑进行夜间通风
  夜间通风方法的方法主要适用于夏季,其原理是在夜间引入室外的冷空气,通过冷空气与建筑维护结构的蓄热材料接触换热,冷却建筑材料,达到蓄冷目的。在夏季,气温炎热,为了获得舒适的室内环境,则需要空调等降温。而此时,因为夜间的室外温度比室内低得多,所以夜间室外冷空气则可以作为一种很好的自然冷源加以利用。针对夜间通风的原理来说,只要室外的温度低于室内的温度,就可以将它作为一种冷源加以利用。
  七、总结经验提高整体水平
  智能建筑已经成为世界建筑发展的趋势。国外发达国家正在尝试运用高新技术建设智能型绿色建筑和生态建筑。现在发达国家智能建筑不仅在数量上大增,而且将智能建筑逐步从单体向区域化,城市化方向发展。探寻人类生存和生活聚居环境空间的可持续发展模式,已成为重要的国际技术发展趋势。据介绍美国智能大厦几万幢,而日本新建建筑中80%以上实现了智能化,还有一些大城市建设了智能化街区,智能化大楼群等。智能化建筑的发展带动了一批相关技术与产业的发展,如电子,计算机,自动化,电子技术等。智能建筑的领域中国内起步较晚,但经过建筑界人们的艰辛努力,与发达国家的差距正在缩小。现在我国的智能化建筑正在高速发展,特别是上海,北京,广州及深圳等发达城市,市场潜力十分巨大。值得注意的是,我国的智能建筑无论建设标准,还是质量方面不能与国外相比,只能算是准智能建筑。要充分利用当今的信息技术,加强国际间的交流合作,赶上国际先进水平,而不要重复别人走过的弯路。
  参考文献:
  [1]《新建筑与流派》,中国建筑工业出版社。
  [2]《外国名建筑》,中国建筑工业出版社。
  [3]《建筑师与智能建筑》,中国建筑工业出版社。
  [4]《智能建筑初探》,陕西建筑。
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