智能建筑設(shè)計探究

曾俊植，韓君輝

（中國建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013）

1 智能化建筑發(fā)展背景

2019年，黨的十九屆四中全會提出充分發(fā)揮技術(shù)支撐力量是滿足人民群眾新需求，實現(xiàn)高效社會治理的重要手段。強調(diào)“科技支撐”，即將提高社會治理智能化水平擺到更突出的戰(zhàn)略位置。

隨著我國科技和城市的快速發(fā)展，智能化設(shè)計范圍不斷延伸，涵蓋智慧社區(qū)、智能建筑、智能監(jiān)控、健康醫(yī)療、物業(yè)管理、數(shù)字化生活、超低能耗等諸多領(lǐng)域，綜合打造文化、生活、經(jīng)濟等在信息智能化時代的新型設(shè)計及管理模式，以及面向未來的全新智能化建筑形態(tài)。

GB 50314—2015《智能建筑設(shè)計標(biāo)準》中對智能建筑的定義如下：“以建筑物為平臺，基于對各類智能化信息的綜合應(yīng)用，集架構(gòu)、系統(tǒng)、應(yīng)用、管理及優(yōu)化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成以人、建筑、環(huán)境互為協(xié)調(diào)的整合體，為人們提供安全、高效、便利及可持續(xù)發(fā)展功能環(huán)境的建筑?！彼裕悄芑O(shè)計的愿景就是為了建造更安全、更舒適、更高效、更便捷及更節(jié)能環(huán)保的公共及住宅建筑。

2 智能化設(shè)計原則

2.1 節(jié)能環(huán)保

辦公建筑的智能化設(shè)計原則需要滿足節(jié)能環(huán)保的需求，在設(shè)計原則上保證整體設(shè)計及所用材料符合節(jié)能環(huán)保需求。另外，辦公建筑智能化在建設(shè)過程中需要保證美感，對于空間結(jié)構(gòu)的規(guī)劃需要符合整體建筑需求；在質(zhì)量安全、節(jié)能環(huán)保方面需要保證整體施工組織的周期性管理，確保整體規(guī)劃符合節(jié)能需求。

2.2 智能舒適

在智能辦公建筑設(shè)計中，需要注重人性化，使設(shè)計符合辦公需求。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和生活條件的改善，人們對辦公環(huán)境的要求不斷提高，辦公環(huán)境的好壞直接影響員工的工作效率。因此，智能舒適是智能化建筑的必要性原則，智能中控系統(tǒng)、溫感濕感智能聯(lián)動系統(tǒng)、智能安保系統(tǒng)及各類新型智能化設(shè)備的運用，可有效提升辦公環(huán)境的舒適度，大大提高員工的工作效率。

2.3 可持續(xù)發(fā)展

任何一個建筑的設(shè)計初衷都是長久地使用，所以，在智能化設(shè)計中必須考慮建筑的可持續(xù)性。在設(shè)計智能建筑時，需要保證辦公建筑的使用壽命較長，整體規(guī)劃符合可持續(xù)發(fā)展要求。智能化設(shè)計需要考慮人們的直觀感受及大眾需求，并對設(shè)計整體的未來趨勢進行分析，從環(huán)境建設(shè)、辦公設(shè)施的使用等方面進行詳細規(guī)定。

3 智能化設(shè)計在建筑設(shè)計中的運用

3.1 綠色節(jié)能設(shè)計

綠色節(jié)能作為智能化建筑設(shè)計的首要條件，需要結(jié)合資源管理、環(huán)境保護等措施進行智能化設(shè)計，主旨是為人們提供綠色健康的工作環(huán)境，滿足人們對環(huán)境的需求。在具體設(shè)計中，可以通過對綠色能源的使用減少對不可再生能源的消耗，優(yōu)化用水、用電設(shè)計，針對節(jié)能環(huán)保做出相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計。在整體規(guī)劃時，需要明確整體風(fēng)格，保證綠色施工技術(shù)的使用，減少建筑施工過程中對于周邊環(huán)境的破壞。同時，需要對建筑綠化進行設(shè)計，確保自然環(huán)境與工作環(huán)境的融合與協(xié)調(diào)。綠色節(jié)能設(shè)計主要技術(shù)措施如下。

1）多種方式提高綠化面積 利用架空空間設(shè)置室外綠地，作為可共享的公共空間；選擇鄉(xiāng)土植物，采用復(fù)層綠化，提高屋頂綠化面積；建筑外墻結(jié)合綠地設(shè)置室外垂直綠化墻，設(shè)置多層次立體綠化。

2）天然采光及照明的合理設(shè)置 大空間設(shè)置反光板增加內(nèi)區(qū)采光；采用采光天窗、下沉庭院和導(dǎo)光管改善地下空間采光；公共區(qū)域設(shè)置照明自控系統(tǒng)，根據(jù)天然采光調(diào)節(jié)照明；走廊、大廳、展廳、車庫等區(qū)域設(shè)置LED燈具。

3）環(huán)境調(diào)節(jié)措施 與建筑立面一體化設(shè)置主要光照面外遮陽；樓梯間自然采光通風(fēng)，以鼓勵大家使用樓梯的行為節(jié)能；采用通風(fēng)陽臺、邊庭，走廊內(nèi)墻通風(fēng)窗扇促進建筑自然通風(fēng)；開敞辦公室設(shè)置吊扇促進室內(nèi)自然通風(fēng)；裝修采用具有空氣凈化功能的除醛涂料；會議室采用分散式新風(fēng)換氣機與CO2監(jiān)控報警系統(tǒng)，并與新風(fēng)聯(lián)動。

4）新能源及可再生能源利用 采用太陽能熱水系統(tǒng)為廚房、淋浴提供生活熱水；收集洗滌廢水做中水原水，經(jīng)處理后用于雜用水；屋面雨水經(jīng)處理后作為中水系統(tǒng)補充水；室外透水地面面積比達到40%，大量采用透水硬質(zhì)鋪裝和下凹綠地增加雨水入滲；綠化采用微灌的節(jié)水灌溉形式；裙房屋頂安裝光伏板，供裙房展廳和地下車庫用電。

項目綠色設(shè)計根據(jù)建筑的特點，充分協(xié)調(diào)各類建筑在規(guī)劃布局、功能設(shè)置、工藝流程、安全、衛(wèi)生、環(huán)境保護和配套設(shè)施等方面的特殊要求，因地制宜、有針對性地選擇一系列成熟適宜的綠色技術(shù)，充分體現(xiàn)環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。

3.2 智能化系統(tǒng)專項設(shè)計

智能化系統(tǒng)專項設(shè)計包含但不限于智能化集成系統(tǒng)（IIS）、信息設(shè)施系統(tǒng)（ITSI）、信息化應(yīng)用系統(tǒng)（ITAS）、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（BMS）、公共安全系統(tǒng)（PSS）、機房與環(huán)境工程（EEEP）等相關(guān)設(shè)計。

智能化系統(tǒng)秉承實用性、先進性、開放性、安全性、兼容性、專業(yè)性的設(shè)計原則，從實際出發(fā)，追求高品質(zhì)的實踐，從而使建筑保持長久的競爭力。

3.2.1 高效節(jié)能

辦公樓內(nèi)配套機電設(shè)備根據(jù)實際用量自行調(diào)節(jié)運行模式，以達到節(jié)能降耗的目的；主、備設(shè)備之間定期輪換、維護，以延長設(shè)備生命周期；進一步優(yōu)化運營管理手段，以更少的人員配置滿足更高效的日常運作。

3.2.2 安全舒適

根據(jù)建筑內(nèi)外環(huán)境的變化，設(shè)備可自主調(diào)節(jié)溫度、濕度、照度等；采用人機配合的方式，更好地保障業(yè)主在建筑物內(nèi)的感官舒適度。

3.2.3 智能通信

為滿足客戶內(nèi)外部交流的需求，可自由選取不同的溝通方式，例如語音、傳真、網(wǎng)絡(luò)、視訊等，不受距離和速度的限制。綜合管控管理員在監(jiān)控室就可以對不同的子系統(tǒng)進行監(jiān)控、管理，并能對建筑內(nèi)外相關(guān)設(shè)備進行同、異地遠程設(shè)置及監(jiān)控。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用

在建筑智能化設(shè)計方案形成階段，設(shè)計人員需要在建筑智能化裝修、建筑智能化工程設(shè)計和設(shè)備安裝設(shè)計等方面，利用BIM技術(shù)對三維建筑智能化模型進行設(shè)計，對建筑智能化預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)加工、安裝等構(gòu)成經(jīng)濟性和規(guī)范性進行統(tǒng)籌規(guī)劃。大量的建筑智能化部品由車間生產(chǎn)加工完成，構(gòu)件種類主要有外墻板、內(nèi)墻板、疊合板、陽臺、空調(diào)板、樓梯、預(yù)制梁、預(yù)制柱等。然后對預(yù)制構(gòu)件進行多維度設(shè)計，在確保使用功能充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上，提高模板的使用效率，讓預(yù)制構(gòu)件形成標(biāo)準化和集成化。通過BIM技術(shù)在方案設(shè)計初期的應(yīng)用，實現(xiàn)建筑智能化設(shè)計的合理性。利用BIM技術(shù)，生產(chǎn)工作人員能夠?qū)δＰ瓦M行拆分，將拆分后的設(shè)計模型形成二維生產(chǎn)加工圖或施工圖。圖紙和三維建筑智能化模型形成動態(tài)連接的關(guān)系，能夠使施工圖隨著數(shù)據(jù)變化實現(xiàn)自動更新，降低施工圖出錯概率。

5 圖像處理技術(shù)應(yīng)用

1）圖像增強 圖像增強的目的是改善圖像的視覺效果，它匯集了各種圖像相關(guān)處理技術(shù)，例如對比度處理、邊緣增強、噪點處理、各種變換處理和偽彩色處理等。

2）圖像恢復(fù) 圖像恢復(fù)的目的是力求圖像保持本來面目，用來糾正圖像在形成、傳輸、存儲、記錄和顯示過程中產(chǎn)生的變質(zhì)和失真。

3）圖像識別 圖像識別也叫模式識別，將已知圖像進行特征提取，之后依照抽象圖形的幾何及機理特征對圖像進行分類，并將整個圖像進行結(jié)構(gòu)分析處理。

4）圖像編碼 圖像編碼的目的是解決圖像數(shù)字信息量過大，占用存儲空間及傳輸帶寬問題。圖像編碼技術(shù)就是對圖像進行壓縮。綜合考慮對圖像質(zhì)量、大小、傳輸方式、存儲空間的需求，根據(jù)各類需求進行數(shù)據(jù)合并壓縮，降低設(shè)備荷載壓力及傳輸壓力，從而最大程度提高效率，節(jié)約資源。

6 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，新的潮流和趨勢使人們的生活發(fā)生了變化。將智能化技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)代建筑設(shè)計中，不僅能更好地滿足人們在數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)及信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展下的需求，而且能滿足社會對資源集約、環(huán)境友好的追求，更為建筑業(yè)打造全產(chǎn)業(yè)鏈的商業(yè)模式創(chuàng)造了條件，提供了廣闊的發(fā)展空間。