陳 琨

（甘肅工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，甘肅 蘭州 730030）

21 世紀(jì)，當(dāng)社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展為人們帶來(lái)了便捷的生活時(shí)，能源危機(jī)也隨之悄然而至，除工業(yè)與交通兩大能耗殺手之外，建筑能耗已經(jīng)躍居能源消耗的首位，成為最大的能耗黑洞，中國(guó)建筑走向綠色節(jié)能的可持續(xù)發(fā)展之路已經(jīng)成為必然。與此同時(shí)，當(dāng)科技發(fā)展帶來(lái)新一輪信息技術(shù)革命時(shí)，將先進(jìn)信息技術(shù)融合、集成于一體的智能化技術(shù)使建筑更加具有人性化、智慧化，進(jìn)而創(chuàng)造更安全舒適、優(yōu)質(zhì)便利、節(jié)能環(huán)保的建筑使用空間，實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展。因此，綠色智能化建筑設(shè)計(jì)將成為未來(lái)建筑發(fā)展的主要方向。

1 綠色智能建筑概述

綠色建筑是指在建筑全生命周期中各個(gè)環(huán)節(jié)，最大程度地實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能降耗，同時(shí)有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，降低各類(lèi)環(huán)境污染，為人們提供生態(tài)、健康、宜居的居住環(huán)境，達(dá)到建筑與環(huán)境的和諧統(tǒng)一。智能建筑則是指通過(guò)將建筑與通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控等各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)相互融合、集成于一體實(shí)現(xiàn)建筑整體最優(yōu)化，具有社會(huì)高度自控、信息科學(xué)管理、服務(wù)優(yōu)質(zhì)高效、使用靈活、環(huán)境安全舒適等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。綠色智能建筑則集合了綠色建筑的節(jié)能降耗、生態(tài)宜居與智能建筑的安全舒適、優(yōu)質(zhì)便捷的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)建筑可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。

舉例來(lái)說(shuō)，在建筑照明中，利用智能化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在不同空間需求提供相應(yīng)照明效果。例如，在照度要求較高的辦公場(chǎng)所中，智能系統(tǒng)能夠根據(jù)室內(nèi)光感應(yīng)自動(dòng)開(kāi)燈，或者根據(jù)室外太陽(yáng)炫光自動(dòng)遮陽(yáng)。這樣一來(lái)，既可以實(shí)現(xiàn)建筑照明能源利用率最大化，又能夠?yàn)槭褂谜咛峁┳罴训木幼◇w驗(yàn)。在全球能源緊張的驅(qū)使下，以智能化技術(shù)驅(qū)動(dòng)建筑節(jié)能必然是未來(lái)建筑行業(yè)乃至城市規(guī)劃的發(fā)展方向。

20 世紀(jì)90 年代，我國(guó)智能建筑進(jìn)入起步發(fā)展階段，至今已取得了巨大成就。但是，相較于國(guó)外西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)智能建筑起步較晚，在發(fā)展水平和理念以及軟硬件設(shè)備條件方面仍舊存在較大差距。因此，加強(qiáng)對(duì)綠色智能建筑設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究，是當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的重要課題。

2 綠色智能建筑設(shè)計(jì)的基本原則

2.1 節(jié)能環(huán)保原則

綠色智能建筑設(shè)計(jì)的根本要求是以綠色節(jié)能為基點(diǎn)，利用智能化技術(shù)，在提升建筑宜居性的同時(shí)，最大限度降低建筑能耗與對(duì)環(huán)境的破壞。因此，綠色智能建筑設(shè)計(jì)首先必須要遵循節(jié)能環(huán)保原則，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展理念，打造綠色科學(xué)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效的現(xiàn)代建筑。

2.2 功能性原則

建筑主要功能是為人們提供居住和生活服務(wù)，隨著人們生活品質(zhì)不斷提升，對(duì)建筑功能需求也不斷提高。綠色智能建筑設(shè)計(jì)要求遵循功能性原則，利用智能化基礎(chǔ)，在保證傳統(tǒng)建筑功能基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化，并且通過(guò)為使用者提供全方位信息交換功能，加強(qiáng)電氣、照明等各方面控制，從而實(shí)現(xiàn)既定目標(biāo)。在操作方面，綠色智能建筑要能夠?yàn)槭褂谜邉?chuàng)造更加便捷的生活方式和舒適體驗(yàn)、經(jīng)濟(jì)適用的家居控制手段，降低無(wú)用的能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的；在結(jié)構(gòu)方面，利用智能化技術(shù)能夠簡(jiǎn)化建筑內(nèi)部產(chǎn)品安裝布局，并且形成更加完善的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)居住環(huán)境的有效改造。

2.3 經(jīng)濟(jì)性原則

建筑行業(yè)作為資金密集型行業(yè)，在綠色智能建筑設(shè)計(jì)中，還需要關(guān)注建筑投入成本，通過(guò)合理設(shè)計(jì)建筑區(qū)位、規(guī)模，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一。一方面，區(qū)位設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，綠色智能建筑設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)關(guān)注建筑物周邊設(shè)施建設(shè)的健全性、周邊物理環(huán)境適應(yīng)性等，滿(mǎn)足綠色智能建筑區(qū)位設(shè)計(jì)要求，提高建筑整體效果，從而提高建筑宜居性；另一方面，在建筑規(guī)模設(shè)計(jì)上要充分考慮規(guī)模效益，建筑規(guī)模并非越大越好，而是以建筑使用效率最大化為基礎(chǔ)，合理確定建筑規(guī)模，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益，兼顧建筑的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。

3 綠色智能建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 智能照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑照明系統(tǒng)是建筑能耗中的重要內(nèi)容，是綠色建筑設(shè)計(jì)必須關(guān)注的重點(diǎn)。利用智能技術(shù)進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要求堅(jiān)持綠色節(jié)能設(shè)計(jì)原則。在照明設(shè)備選擇方面要求以節(jié)能設(shè)備為主，加大對(duì)照明設(shè)備光源品質(zhì)選擇的關(guān)注度，有效控制照明耗電量，并且提高照明效果；在照明系統(tǒng)開(kāi)關(guān)控制方面，利用智能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)光控與聲控相結(jié)合的方式，合理設(shè)計(jì)控制照明，降低無(wú)用能耗損失。例如，利用ibus 智能控制系統(tǒng)進(jìn)行照明控制設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能夠最大限度利用自然光，以系統(tǒng)中加設(shè)的采光井，結(jié)合使用透光率大的門(mén)窗，可以有效控制照明能耗。同時(shí)系統(tǒng)智能化還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)動(dòng)，提高設(shè)備安全性；可以根據(jù)個(gè)人喜好調(diào)節(jié)照明系統(tǒng)狀態(tài)，滿(mǎn)足使用者個(gè)性化需求，滿(mǎn)足綠色智能建筑設(shè)計(jì)要求。

3.2 智能供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑供電系統(tǒng)是滿(mǎn)足建筑使用功能的主要內(nèi)容，在供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過(guò)與智能控制技術(shù)的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)建筑節(jié)能降耗的目的。在智能供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)建筑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在保證用電設(shè)備合理、現(xiàn)場(chǎng)布置科學(xué)的基礎(chǔ)上，綜合考慮各方面影響因素，進(jìn)行供配電節(jié)能設(shè)備的選擇，在保證設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上盡可能降低能耗。在智能供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意的幾個(gè)問(wèn)題：一是根據(jù)建筑實(shí)際用電確定供電電壓，在滿(mǎn)足建筑用電的基礎(chǔ)上，合理適當(dāng)?shù)亟档凸╇婋妷?，以提高建筑?jié)能；二是建筑電氣系統(tǒng)布置盡可能簡(jiǎn)化，在電壓等級(jí)一定時(shí)盡可能控制變電、配電級(jí)數(shù)處于統(tǒng)一狀態(tài)，保證用電安全可靠；三是供配電線路以短、直線路布置為原則，降低線路能耗，如利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立智能供電控制系統(tǒng)，最大限度減少?gòu)?fù)雜布線和設(shè)備材料的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)供配電控制[2]。

3.3 輔助控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑輔助功能系統(tǒng)涵蓋范圍廣泛，包括暖通空調(diào)系統(tǒng)、建筑給排水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等。暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗巨大，通過(guò)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整，保持系統(tǒng)高能效比，達(dá)到節(jié)能降耗和智能驅(qū)動(dòng)的雙重功效。例如，基于RS 485 通信協(xié)議和壓縮機(jī)工況監(jiān)控的智能空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中，能夠滿(mǎn)足節(jié)能、智能的雙重需求[3]。

建筑給排水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化給排水，根據(jù)建筑實(shí)況以及不同區(qū)域、管道、水流特點(diǎn)等要求提供自動(dòng)化、智能化給排水，有效降低水源浪費(fèi)問(wèn)題。同時(shí)，采用無(wú)負(fù)壓設(shè)備進(jìn)行供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也可以達(dá)到良好的節(jié)能效果[4]。

在通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，結(jié)合建筑電力需求，確定風(fēng)機(jī)設(shè)備選擇，確保其滿(mǎn)足節(jié)能降耗要求。同時(shí)，利用智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通風(fēng)設(shè)備連接，一旦檢測(cè)到室內(nèi)空氣質(zhì)量下降到預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，則自動(dòng)啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持室內(nèi)環(huán)境優(yōu)良，為人們提供舒適環(huán)境。

3.4 智能保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑保溫設(shè)計(jì)的合理性對(duì)于降低建筑能耗發(fā)揮著關(guān)鍵作用。智能建筑保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首要關(guān)鍵點(diǎn)是選擇良好的保溫材料，提高建筑保溫性能。例如，在建筑外墻保溫設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)涂抹熱反射涂料，增強(qiáng)外墻保溫性能；對(duì)于屋頂保溫隔熱設(shè)計(jì)，可以實(shí)施綠化遮陽(yáng)措施，達(dá)到保溫隔熱功能[5]。

隨著建筑智能化發(fā)展，以及對(duì)建筑美觀性要求不斷提升，玻璃幕墻成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的重要趨勢(shì)。但是傳統(tǒng)的玻璃幕墻往往為達(dá)到良好的采光效果，選擇通透性較高的玻璃，玻璃面越大，保溫隔熱的效果也隨之下降，增加了建筑能耗。在綠色智能建筑中，可以選用德國(guó)旭格集團(tuán)呼吸式雙層玻璃幕墻系統(tǒng)，其采用Low-E 玻璃，采用層玻璃-中層遮陽(yáng)百葉+機(jī)械通風(fēng)裝置-里層玻璃的雙層構(gòu)造，既可以在夏季隨時(shí)排熱，也可以在冬季儲(chǔ)存熱量，同時(shí)智能美觀，滿(mǎn)足綠色智能建筑設(shè)計(jì)要求。

4 綠色智能建筑綜合管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)路徑

綠色智能建筑設(shè)計(jì)理念應(yīng)當(dāng)立足于自然生物體生長(zhǎng)本質(zhì)，賦予建筑“生命體”機(jī)制，從建筑設(shè)計(jì)到使用結(jié)束如同生命體的“孕育”到“凋亡”的全生命周期過(guò)程，融入綠色、智能理念。建筑全生命周期可以分為策劃設(shè)計(jì)、施工建造、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、回收降解4 個(gè)階段（圖1）。綠色智能建筑綜合管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要整體考慮對(duì)建筑各個(gè)生命階段的信息，進(jìn)行綜合調(diào)控。隨著B(niǎo)IM 技術(shù)在建筑領(lǐng)域的深化應(yīng)用，再到當(dāng)前大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)信息技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，為綠色智能建筑綜合管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了重要技術(shù)支撐[6]。

圖1 綠色智能建筑管控系統(tǒng)全生命周期運(yùn)作

4.1 策劃設(shè)計(jì)階段

在策劃設(shè)計(jì)階段，借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)分析處理能力，結(jié)合人工智能技術(shù)的機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)能力，能夠形成集合各方優(yōu)勢(shì)資源的專(zhuān)家決策系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)收納既有建筑相關(guān)資料，并以此為基礎(chǔ)建立決策模型形成專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)，可以為建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供能耗、成本最低的最優(yōu)化設(shè)計(jì)路徑，綜合評(píng)估考慮經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效率。隨著既有建筑信息資料的不斷豐富完善，專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)得出的決策數(shù)據(jù)結(jié)果就會(huì)越接近精確。在建筑設(shè)計(jì)階段，以可持續(xù)性設(shè)計(jì)策略為指導(dǎo)，借助專(zhuān)家決策數(shù)據(jù)庫(kù)支持，可以得出建筑最佳的區(qū)位、規(guī)模選擇以及建材選擇等，同時(shí)獲得最優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)、形態(tài)設(shè)計(jì)，達(dá)到建筑舒適性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。同時(shí)，在策劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，借助BIM 技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)跨專(zhuān)業(yè)鏈接，實(shí)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，從不同專(zhuān)業(yè)角度出發(fā)綜合考慮，進(jìn)一步優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)的智能化、節(jié)能性。

4.2 施工建造階段

綠色智能建筑綜合管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在建筑建造施工階段的設(shè)計(jì)主要包括施工過(guò)程、施工流程、施工成本等各方面的控制設(shè)計(jì)，以確保綠色智能建筑的經(jīng)濟(jì)性。施工建造控制設(shè)計(jì)主要是對(duì)投入資源和條件質(zhì)量的事前控制、對(duì)施工過(guò)程中各環(huán)節(jié)質(zhì)量的事中控制、對(duì)竣工工程質(zhì)量檢驗(yàn)的事后控制。在細(xì)化設(shè)計(jì)中，需要堅(jiān)持安全性與綠色性的控制管理原則，將其貫穿施工建造各個(gè)環(huán)節(jié)，有效規(guī)避施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)各方信息交流共享，降低施工能耗和環(huán)境干擾。

4.3 運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段

根據(jù)綠色智能建筑的建造優(yōu)勢(shì)及需求，在建筑運(yùn)營(yíng)階段，一方面應(yīng)當(dāng)具備感知周邊環(huán)境，并對(duì)建筑產(chǎn)能耗能進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)控，進(jìn)行能源監(jiān)控，并能夠根據(jù)實(shí)際情況對(duì)建筑裝配進(jìn)行可變控制，從而實(shí)現(xiàn)建筑與自然環(huán)境物質(zhì)與能量的可持續(xù)交換，達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)；另一方面，綠色智能建筑在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)具備與用戶(hù)進(jìn)行交互的能力，針對(duì)用戶(hù)需求實(shí)施交互式反饋，即根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行室溫、照明等方面的調(diào)節(jié)，在達(dá)到室內(nèi)較高舒適度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

在建筑維護(hù)過(guò)程中，因?yàn)榫G色智能建筑綜合管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)是從設(shè)計(jì)階段即對(duì)建筑全生命周期信息進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此需要根據(jù)既有建筑信息制定長(zhǎng)短期不同的維護(hù)方案。在短期方案中，主要針對(duì)建筑內(nèi)容問(wèn)題故障的維護(hù)進(jìn)行方案制定，如建筑結(jié)構(gòu)老化、設(shè)備故障等問(wèn)題，建立實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，及時(shí)預(yù)先發(fā)現(xiàn)問(wèn)題故障并提供解決方案；在長(zhǎng)期方案中，主要是對(duì)建筑未來(lái)可能需要進(jìn)行的功能改造、結(jié)構(gòu)維護(hù)等問(wèn)題制訂方案，以數(shù)據(jù)庫(kù)中的建筑信息為基礎(chǔ)，利用專(zhuān)家決策系統(tǒng)找到最佳的建筑改造優(yōu)化解決方案，確保改造方法及技術(shù)路線與建筑最初設(shè)計(jì)解決方案一致。

4.4 回收降解階段

在綠色智能建筑綜合管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最初的建筑設(shè)計(jì)階段中就是根據(jù)建筑實(shí)際情況進(jìn)行的選材設(shè)計(jì)，以循環(huán)利用、再生降解等節(jié)能建材為主，同時(shí)在施工及運(yùn)維階段所產(chǎn)生的建材使用及損耗信息也會(huì)記錄積累下來(lái)，作為建筑數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)資料的重要內(nèi)容，為建筑決策提供依據(jù)。從而在建筑生命周期最后回收降解階段，利用專(zhuān)家決策系統(tǒng)，獲得最佳的拆除及材料回收或降解方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，綠色智能建筑是未來(lái)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要方向，加強(qiáng)建筑節(jié)能與建筑智能的綜合應(yīng)用，把握綠色智能建筑設(shè)計(jì)關(guān)鍵階段，立足建筑全生命周期優(yōu)化設(shè)計(jì)綠色智能建筑綜合管控設(shè)計(jì)，是綠色智能建筑設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)，對(duì)于優(yōu)化綠色智能建筑設(shè)計(jì)，推動(dòng)綠色智能建筑發(fā)展發(fā)揮重要促進(jìn)作用。