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与 建 材装 饰2014 年 9 月 与 建 材装 饰 智能建筑与绿色建筑的灵活整合研究 作者院恩兹利 窑 M袁霍夫曼 窑 R 窑 R 戴登华渊译冤（重庆明龙建筑工程 （集团） 有限公司重庆 铜梁402560） 摘要： 智能与绿色建筑体系是建筑行业， 房地产行业实现可持续发展的战略目标。智能技术在绿色建筑中的应用确 实能帮助人们的生活环境的改善， 节能型社会的建设， 促进建筑业可持续发展。本文简要介绍了内涵和智能建筑的功能， 而且也讨论了如何利用高科技， 实现绿色建筑的建造智能建筑和绿色建筑的灵活集成， 考虑到以人为本方面， 信息， 智力 和他们的关系。在过去的一些战略方针， 指出了整合这两种建筑。 关键词： 智能建筑； 绿色建筑； 灵活的集成； 可持续发展； 节能 中图分类号： TU71文献标识码： B 文章编号： 1673-0038 （2014） 38-0157-04 1 引 言 当今世界已进入数字化、 信息化、 网络化以及智能化的时代， 作为建筑艺术、计算机和信息技术有机结合的建筑产品智 能建筑应运而生。智能建筑的发展促进了建筑、 消防、 公安、 邮电 和广电等行业的发展， 形成了建筑智能化系统产品的新产业， 带 动了国民经济发展， 因此， 发展智能建筑是大势所趋， 世界各国 都很重视智能建筑的发展。 随着我国城镇化、 工业化进程加快， 新农村建设逐步展开， 未 来的中国， 仍将是世界最大的建筑市场， 发展智能、 绿色建筑， 开 展建筑节能有广阔的前景和巨大的潜力。我国政府在 “十五” 计 划、 2010 远景规划中对智能建筑给予了高度重视。 国家拟投入巨 资对建筑智能化给予推广。 根据国外权威机构预测， 21 世纪全世 界 50%的智能大厦将兴建在中国的大、 中城市里。有专家预测今 后 10 年中国的智能建筑将会达到 80009000 栋。 我国正在推进建设节能省地型的绿色住宅和公共建筑， 综合 研究节地、 节能、 节水、 节材， 统筹与优化已成为当务之急。智能 建筑是实现绿色建筑目标的新技术手段，即通过智能化实现建 筑的舒适、 安全、 健康、 方便和节能降耗。推广绿色建筑的智能化 技术，对于改善人居环境，促进可持续发展具有深远的历史意 义。 2 智能建筑的内涵及特点 2.1 智能建筑的内涵 美国智能建筑学会 （American Intelligent Building Institute， AIBI） 将智能建筑定义为： 智能建筑是通过优化建筑结构、 系统装 备、 服务和经营四个要素以及其内在联系使其达到最优组合， 以 获得高效、 舒适、 便捷、 安全的建筑空间。 欧洲智能建筑集团 （The European Intelligent Building Croup） 把智能建筑定义为： 创造一 个使用户发挥最高效率， 同时以最低的保养成本， 最有效地管理 本身资源的建筑环境。智能建筑应提供反应快速、 效率高和支持 力较强的环境， 使用户能达到迅速实现其业务的目的。我国 智 能建筑设计标准 （GB/T50314-2000） 中， 智能建筑这样定义： 智 能建筑 （Intelligent Building） ， 它是以建筑为平台， 兼备建筑设备、 办公自动化及通信网络系统， 集结构、 系统、 服务、 管理及它们之 间的最优化组合， 向人们提供一个安全、 高效、 舒适、 便利的建筑 环境。 智能建筑的智能化是通过其中的各种智能化系统来实现的， 结构的上层是智能建筑综合管理系统（Intelligent Building Man原 agement System， IBMS） ， 下层为三个智能化系统： 建筑设备管理 系统（Building Management System BMS） ，通信网络系统 （Com原 munication Network System， CNS） 和办公自动化系统 （Office Au原 tomation System， OAS） 。 智能建筑的根本目的在于： 使用户的工作 和日常生活更加安全高效； 使建筑更加易于运营管理； 采用技术 手段优化和保证设备运行， 达到节能降耗的目的。 2.2 智能建筑的特点 2.2.1 创造安全、 健康、 舒适的办公和居住环境 智能建筑首先确保安全和健康， 其防火与保安系统均已智能 化， 空调系统能监测出空气中的有害污染物含量并能自动消毒， 使之成为 “安全健康大厦” 。智能大厦对温度、 湿度、 照明度均加 以自动调节， 甚至控制色彩、 背景噪声与味道， 使人们像在家里 一样心情舒畅， 从而大大提高工作效率。 2.2.2 节 能 在满足使用者对环境要求的前提下，智能建筑通过其“智 慧” ， 尽可能利用自然光和大气冷量 （或热量） 来调节室内的环 境， 以最大限度减少能源消耗。在节电、 节水、 节材、 节气等能源 资源方面利用高新技术，最大限度的节省能源也是智能建筑的 主要特点之一。 2.2.3 满足多种用户对不同环境功能的要求 智能建筑要求其建筑设计必须具有智能功能， 除支持 3A （或 5S） 功能的实现外， 必须是开放式、 大跨度框架结构， 允许用户迅 速而方便地改变建筑物的使用功能或重新规划建筑平面。 2.2.4 现代化的通信手段和办公条件 在智能建筑中， 用户通过国际直拨电话、 可视电话、 电子邮 件、 电视会议、 信息检索与统计分析等多种手段， 可及时获得全 球性金融商业情报、 科技情报及各种数据系统中的最新信息； 通 过国际计算机通信网络，可以随时与世界各地的企业或机构进 行商贸等各种业务工作。 3 绿色建筑和智能建筑的相互关系 3.1 绿色建筑和智能建筑的关系 管理与综述 157 与 建 材装 饰2014 年 9 月 与 建 材装 饰 3.1.1 二者都强调节约能源、 资源， 以 “以人为本” 为指导思想 智能建筑首先是强调节约能源、 不污染环境、 保持生态平衡 才能体现可持续发展的战略，在这个意义上智能建筑一定是绿 色的、 生态的建筑。生态智能建筑必须处理好人、 建筑和自然三 者之间的关系， 它既要为人创造一个舒适的空间环境， 同时又要 保护好周围的大环境 （自然环境） 。考虑到建筑的可持续发展和 综合以往人们对智能建筑的各种智能的评定，可以将所有的智 能需求分成四类： 单个用户的需求、 机构的需求、 当地环境的需 求和全球环境的需求。绿色智能建筑就是基于“安全-舒适-方 便-节能-环保” 的原则下提出的。 3.1.2 二者相互影响， 相互促进 绿色建筑的实施离不开智能建筑， 智能建筑的发展又促进和 带动了绿色建筑。因此， 绿色建筑和智能建筑都应在规划阶段、 设计阶段、 施工阶段、 验收与运行管理阶段进行分阶段设计和实 施。 3.2 绿色建筑对智能化与信息化的需求 为了实现绿色建筑的建设目标， 在工程中涉及大量的技术与 政策问题， 比如建筑设备、 资源利用、 管理信息、 生态等领域， 有 大量需要解决的智能控制与信息管理等课题。如果不能有效地 实现各类设备系统的智能控制并顺利地进行工程建设，绿色建 筑的主要目标是不可能达到的。 3.3 绿色建筑的智能化系统工程 3.3.1 绿色建筑智能化系统的内容 （1） 信息： 信息是绿色建筑智能化系统的基础， 在绿色建筑工 程中， 需要广泛采集环境 （大气、 水体、 气象等） 、 生态 （植物、 动物 等） 、 建筑物 （结构、 地基、 建材等） 、 设备 （能源、 空调、 水处理、 供 电、 固体废弃物处理等） 、 社会 （安全、 资讯、 服务、 管理、 行政等） 等领域的信息， 社会活动与生活提供准确可靠的信息， 为绿色建 筑的控制、 管理与决策创造良好的环境。 （2） 控制： 绿色建筑的控制包罗万象， 有绿色能源从太阳 能、 风能、 地热应用到区域热电冷三联供系统等的控制； 有利用 峰谷电价差的冰蓄冷系统的控制；有采用最优控制技术充分利 用自然能量来采光、 通风， 进行照明控制与室内通风空调控制， 实现低能耗建筑， 若辅以可再生能源则成为零能耗建筑； 有可以 随环境温度、 湿度、 照度而自动调节的智能呼吸墙； 有应用变频 调速装置对所有泵类设备的最佳能量控制； 有自动收集雨水、 处 理污废水、 提供循环使用的水处理设备控制体系等。 （3） 管理： 绿色建筑的管理涉及环境、 生态、 能源、 资源、 建筑 物、 设备、 社会、 安全、 通信网络等。由于各子项之间相互关联， 有 些子项之间的目标甚至相互矛盾，因此管理不能仅着眼于单一 子项， 而要信息共享并充分协调子系统间的相互关系。 （4） 决策： 绿色建筑的生命周期中， 其建设、 管理与改造有大 量的事务需要决策， 并付诸执行。 3.3.2 绿色建筑智能化系统工程的特点 （1） 大系统， 多目标共存： 为实现绿色建筑建设目标， 设置环 境、 能源、 资源、 生态、 安全、 信息等监控管理系统， 虽然众多子系 统构成一个有机整体， 但是各子系统的目标是不相同的， 通常需 采用多目标模糊优化控制。 （2） 学科交叉， 多技术结合。 绿色建筑中智能系统的监控管理 对象分属土木工程、 环境工程、 生态工程、 能源工程、 信息工程、 化学工程、 设备工程， 在一个子系统中， 往往需要采用多种技术 手段来实现目标。如模仿 “人体表皮组织-呼吸系统-神经系统” 应激性能的气候调节设备 （呼吸墙） ， 就要综合运用新型墙体材 料、 过滤器、 气候调节设备、 室内外空气参数检测设备， 智能控制 装置、 建筑能耗及居住人的舒适度为综合目标进行自动调节。 4 绿色智能建筑的整体性 有一点必须明确， 绿色建筑指的是广泛利用建筑智能化技术 和高科技的、 节能环保的现代建筑。古代那种结构简单、 就地取 材、 建造粗犷， 没暖气没空调、 缺少现代办公设备和家电等自动 化、 智能化设备的原始建筑， 虽然是 “绿色的” ， 但并不是今天人 们所提倡的绿色建筑。 换言之， 当今的现代建筑主流， 不论是绿色建筑， 还是智能建 筑， 其主要特征都是强调建筑中人的空间、 材料的设计理念、 人 与自然天人合一的和谐体系。即在现代建筑的全寿命周期内， 最 重要一条就是要处理好人-机-环境三者之间的关系。三者之中， 人是主体， 机是指建立在建筑平台上的智能化系统， 建筑环境是 平台， 又是处理的客体。 4.1 绿色建筑和智能建筑的辩证关系 绿色技术属于建筑环境平台， 是建筑技术的范畴， 而智能技 术属于信息技术的范畴，建筑环境平台和智能化系统共同构成 了一个完整的现代建筑。绿色建筑与智能建筑的关系主要体现 在我们碰到的建筑与智能的关系上， 建筑与智能是一对矛盾， 两 者的关系是辩证、 统一、 相辅相成的。一方面绿色观念对人们生 活的影响导致对建筑布局从形式到内容的一场巨大冲击；另一 方面衡量建筑智能化系统成功与否，主要看系统整合集成是否 符合用户的需要。建筑做不好， 不能达到绿色节能、 低碳环保、 健 康舒适的要求， 那么智能就很难做好。反之， 建筑做得再好， 没有 适应信息时代的智能化系统， 那么， 这座建筑就会徒有其表， 无 法为人们提供足够的功能。 绿色与智能是建造现代建筑必然的统一， 是构成现代建筑不 可缺少的矛盾体的两个方面， 从总体上来看， 虽然智能建筑不一 定是绿色建筑， 但现代绿色建筑就一定是智能建筑。建筑智能化 技术是绿色建筑的一部分， 它是实现绿色建筑的技术手段， 而建 造绿色建筑才是智能建筑的目标。 目前令人忧虑的现状是：作为绿色建筑工程的建筑师们， 不 想或不屑于去管智能化设计。而另一方面， 计算机、 网络、 自动 化、通信专业的技术专家和工程师们对智能建筑的理解相当浮 浅， 又很少想到建筑环境平台， 甚至根本不提绿色建筑的功能要 求。这两种普遍存在的片面看法都会造成绿色建筑与智能建筑 两者的脱节。 4.2 绿色智能建筑的整体观念 为了克服目前比较普遍存在的绿色建筑与智能两者脱节的 问题， 在进一步提高现代建筑节能环保效率， 切实达到我国建筑 节能两阶段目标要求的同时， 又能确保 “高效、 舒适、 便利、 安全” 等功能的完美实现，现代建筑从建筑规划设计开始就有必要将 绿色建筑与智能建筑两者有机地融合到一起，以形成绿色智能 建筑的整体观念。 绿色智能建筑首先是低能耗建筑， 提高建筑节能水平是一项 管理与综述 158 与 建 材装 饰2014 年 9 月 与 建 材装 饰 系统工程， 它与建筑设备的运行效率和管理模式息息相关。建筑 智能化就是通过技术实现建筑节能的重要手段和方法， 比如： 运 用楼宇自控系统的节能策略， 提高建筑智能化系统的控制精度， 加强空调设备最佳启停控制， 搞好新风量节能控制， 优化控制算 法进行节能控制等。绿色智能建筑集成系统既包含了绿色建筑 的基本要素， 又包括了智能建筑大多数的主要子系统。绿色智能 建筑充分体现了人类建筑技术与智能化技术的完美结合，它把 现代绿色建筑的基本要素与智能建筑技术高度集成融合在一 起。 简言之， 绿色智能建筑是指利用现代信息技术和高科技手段 的生态建筑、 可持续建筑， 就是要采用智能化技术， 有效利用可 用资源， 以提高经济、 环境和社会的可持续性。它真正体现了 “科 学发展观” 、“以人为本” 、“和谐社会” 等多重理念， 符合人类社会 发展要求， 顺应了时代潮流。 信息技术的内容和范围非常广泛， 实际应用到绿色智能建筑 的信息技术只是其中的一部分，人们把这一部分称为建筑智能 化技术。绿色智能建筑内涵的实现是以智能化技术为基础， 即建 筑智能化技术是绿色智能建筑的核心技术。而建筑智能化技术 是以信息技术为基础，它是实现绿色智能建筑功能的主要技术 手段， 也是成功建造绿色智能建筑的关键技术。绿色智能建筑的 整体观念，无疑对从事建筑行业的工程技术人员提出了更高的 要求。为了能熟练地应用建筑智能化技术， 建筑师们应当按照党 中央、 国务院制定发布的 2006耀2020 年国家信息化发展战略 要 求， 学习和掌握信息技术， 成为既懂专业 （建筑） 技术， 又懂信息 技术的复合型人才。 4.3 绿色智能建筑的系统集成 绿色智能建筑规划设计的核心是整合设计和系统集成， 可以 说没有系统集成的绿色智能建筑就不是真正意义上的绿色智能 建筑。在实践中， 绿色智能建筑系统集成是指充分利用各种技术 和各个子系统的特点， 以系统、 全面、 全局的观点进行整合设计， 使所有的子系统相互联系、 相互制约、 取长补短、 协同动作， 从而 使建筑的舒适度与建造成本之间达到最佳状态，既能减少系统 投资， 又能大幅度地降低能耗。 绿色智能建筑的集成系统将各种绿色基本要素和不同功能 的建筑智能化子系统， 通过统一的信息平台实现集成， 以形成具 有能耗监控、信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系 统。其中绿色基本要素集成主要包括节地与室外环境子系统、 节 能与能源利用子系统、 节水与水资源利用子系统、 节材与材料资 源利用子系统、 室内环境质量与运营管理子系统等。建筑智能化 系统集成则建立在信息设施系统、 信息化应用系统、 建筑设备管 理系统、 公共安全系统、 机房工程和建筑环境等各子分部工程的 基础上。统一构建的绿色智能建筑集成系统通过对建筑物和建 筑设备的自动检测与优化控制， 实现能源分项管理、 能耗监控管 理、 能耗分析审计和动态能源管理， 以及信息资源共享、 优化管 理和对使用者提供最佳的信息服务，使绿色智能建筑达到投资 合理、 适应信息社会需求， 并具有安全、 舒适、 健康、 高效、 绿色、 低碳、 节能环保等特点。 一体化系统集成 （简称系统集成） 是绿色智能建筑在最大限 度上发挥各种技术， 包括绿色技术和智能化技术优势， 即把现代 绿色建筑的基本要素与建筑智能化技术高度集成融合在一起的 关键所在。因此， 以提高资源利用效率为目标的绿色智能建筑， 其技术的应用首先强调技术的综合一体化集成。 绿色智能建筑集成系统通过数据管道技术将异构于各子系 统的数据信息传送到一个公共的数据库系统中，完成了基本数 据记录的工作，为其他系统分析这些数据信息提供了基本准备 工作， 并综合各子系统最核心的数据信息， 进行统一管理、 分析、 报表和决策分析，由此可简化系统管理的程序，提高管理的效 率， 实现高效管理。 5 智能、 绿色建筑一体化发展 智能、 绿色建筑一体化 （即二者之间的柔性融合） 发展即是建 筑物以 “可持续”（既满足当代人的需要， 又不损害后代人满足需 求的能力）为核心，通过智能化手段与绿色理念的融合来实现 人、 资源、 环境三者的最优化发展。 5.1 国际智能系统融入绿色建筑的发展 在 2000 年 USGBC 美国绿色建筑委员会 U.S.GreenBuilding Council 发布的第二版 绿色建筑评估体系 7 项评估体系总指标 总计 69 分， 建筑物设备监控系统 BAS 的影响约有 14 分， 占总分 20豫， 占绿色建筑入围 26 分 的 54豫， 由此可见， 智能化系统对 绿色建筑影响很大。 （1） 智能系统在建筑节能中举足轻重： 通过运用现代网络和 通讯、 生物技术实现对建筑物的科学调控， 对于智能建筑节能有 着重要意义，美国建筑界正在研制通过信息和智能技术实现建 筑节能。近年在美国得克萨斯州开发的 500 栋新型建筑物能够 利用微型计算机管理包括照明、 加热、 取暖、 制冷和空调设备等 在内的全部耗能系统，控制自己能源的消耗，与普通建筑物相 比， 可以节约能源 20豫左右， 节能效果十分显著， 而且可以减少 管理人员。 （2） 智能系统促进建筑以人为本， 可持续发展： 智能与绿色合 二为一， 以智能化推进绿色建筑， 以绿色理念促进智能， 体现了 人类对现代生存环境在安全舒适、 节约能源、 减少污染等方面的 不懈追求。从长远的观点来看， 二者既是满足以人为本， 解决建 筑、 城市可持续发展的需要， 也是丰富、 完善和拓展传统建筑的 需要， 是实现建筑业可持续发展的有效途径。 5.2 中国智能与绿色建筑的发展特点 淤智能、 绿色建筑以政府主导为特点： 1994 年， 中国发布了 中国 21 世纪议程 ， 提出建筑节能、 城市规划、 建设与管理信息 系统的开发和建设以及城市建筑与生命线工程的防灾灭灾综合 发展等项目。这是中国人类居住区持续发展的优选项目。1996 年， 中国又发表了 中华人民共和国人类住区发展报告 ， 对进一 步改善和提高居住环境质量提出了更高要求和保证措施。2004 年 2 月， 建设部制定了 建筑节能试点示范工程 小区 管理办 法 ； 同时， 作为科技奥运十大项之一的 “绿色奥运建筑评估体 系” 项目顺利通过验收并应用于奥运建设。于智能化系统与绿色 建筑的柔性融合：在我国已有多个城市的公共建筑建立了基于 计算机控制网络技术的开放式智能监测控制系统，实现了计算 机控制网络与以 Internet 为代表的数据网络的一体化集成， 对建 筑耗能和室内热湿环境及空气质量进行远程监测控制并优化系 统运行， 最大限度地减少建筑对能源的需求， 以实现城市经济建 管理与综述 159 与 建 材装 饰2014 年 9 月 与 建 材装 饰 设可持续发展的目标。总之， 我国建筑产品正在逐步向智能、 绿 色建筑一体化战略阶段发展。 5.3 我国智能与绿色建筑一体化实施的战略问题 （1） 构建智能绿色建筑的体系结构： 智能与绿色建筑一体化 发展是近年来认识上的突破，如何促进两者共同协调发展还处 于初级阶段， 针对这种情况， 对智能绿色建筑的体系提出了一种 初步的架构 图 1 。通过该图， 笔者认为智能绿色建筑体系结构 应包括其目标、 过程和内容等多方面的集合， 应涵盖智能与绿色 建筑的生命周期并相符全过程与时代发展的条件。 （2） 实现智能绿色建筑一体化的战略途径： 智能绿色建筑一 体化实现的战略途径是资源优化利用， 目前， 我国对建筑资源的 优化研究非常活跃， 但大家都集中在某一单项技术上， 如废弃物 的利用、 人、 机、 时资源优化利用等， 而从建筑物整个系统生命周 期内动态控制资源利用方面的研究较少。基于此， 笔者从智能绿 色建筑系统全过程和整体的角度提出了一种动态智能绿色建筑 系统的资源和信息流发展模型 （图 2） 。 （3） 智能绿色建筑一体化发展的政府行为： 促进智能绿色建 筑市场的完善。智能绿色建筑市场的建立与完善， 对智能绿色建 筑的生产、 销售等方面有着强有力的保障。因此， 要充分发挥行 业协会和中介组织的市场作用，政府管理部门应逐步退出市场 的主导地位， 转向对市场参与者的资质和竞争行为的管制， 除此 之外， 还应积极地调整相应的产业政策。 6 结 语 智能