建筑电气与智能化建筑发展

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建筑电气与智能化建筑发展【1】

【摘要】文章结合工作实践对我国智能化建筑与建筑电气的相关理论和当前发展现状进行了探讨，主要论述了智能化建筑的概念、发展现状及其与建筑电气的密切关系，以及建筑电气的重要作用。

【关键词】智能化;建筑;建筑电气;设备

随着社会结构和人们生活方式的改变，建筑规模不断扩大，人们的工作和生活环境越来越依赖于建筑物，也对建筑物的功能提出了越来越高的要求。

现代化建筑已经不仅仅是一种艺术体现、文化表现，也是一个国家先进科技的表达。

通过现代化建筑的智能化标准可以衡量一个国家现如今的高科技水平。

据相关数据预测，21世纪以后中国的智能化建筑将达到世界的一半以上。

现如今，我国建筑电气经过电气化阶段、自动化阶段两个阶段后，已迈进智能化阶段。

智能化建筑技术的发展非常迅速。

1 智能建筑的含义

智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。

其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术、现代通讯技术和现代控制技术所组成。

上个世纪70年代末，在美国，首先产生了智能建筑(IntelligentBuilding)的概念。

它的兴起和发展主要是适应社会信息化与经济国际化的需要。

1997年6月，清华大学张瑞武教授就智能建筑给出了如下定义：智能建筑是指利用系统集成方法，将智能型计算机技术、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、对信息资源的优化组合，所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。

这一定义对于我们更多的认识和了解智能建筑，有很大帮助。

而在国外，关于智能建筑的记载是：智能建筑就是高功能大楼，是有效地利用现代信息与通信设备，采用楼宇自动化技术高度综合管理的大楼(日本)。

美国智能建筑学会(A IB I)关于智能建筑的相关描述是：智能建筑就是通过建筑的四个基本要求，即结构、系统、服务和管理进行最优化的组合，为用户提供一个高经济性、高效率、高舒适性的建筑物。

以上是国外提供的智能建筑的定义。

2 智能建筑的特点与发展过程

与传统自动控制系统相比，智能控制系统具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的能力;智能控制系统具有变结构特点，可以总体自寻优，具有自适应、自组织、自学习和自协调的能力。

总而言之，与传统的控制理论相比，智能控制系统通过智能机自动地完成其目标的控制过程，可以在熟悉或不熟悉的环境中自动地或人─机交互地完成拟人任务，对高度非线性的控制对象处理比较完美。

由于智能建筑的智能特性是以 IT 技术和计算机技术为基础的，它们的发展直接决定了智能建筑的发展，因而可将智能建筑的发展分为如下四个阶段：

2.1 单功能系统：上世纪80 年代初期，随着计算机控制技术在建筑设备自控领域的应用，出现了以通用型控制器为基础的直接数字控制系统。

并逐渐形成了以闭路电视监控、火灾自动报警、空调设备监控等系统为代表的孤立系统。

在这种控制系统中，由于控制器只需调整相应控制参数即可应用于不同系统，因而这些设备是通用的、可互换的。

2.2 多功能系统：上世纪 90 年代中期，随着信息技术以及微电子技术的发展，出现了以微控制器(MCU，MicroController Unit)为核心的专用控制器(ASC，Application SpecificController)。

这种控制器一般都是根据具体应用进行定制的，也就是只能完成特定的功能。

2.3 集成系统：上世纪 90 年代末期，互联网的风靡给人们带来了思想上的变革。

以往的孤立系统已经不能满足人们日益增长的物质文化需求，因此，控制现场通信协议由专有型向开放型转变。

目前在智能建筑领域只有BAC和LonWorks成为公认的两大开放性标准。

由于所有的现场总线通信协议或标准在制订之初都是以面向现场设备为目标的，而不是面向企业应用集成，因而造成建筑设备管理系统不能很好地与物业信息管理系统互联和信息共享。

2.4 集成管理智能化系统：系统集成工作以计算机网络为核心，实现整个智能建筑系统的系统化、集成化与智能化运行和管理。

从集成上看，智能建筑已经从基于单机应用发展到基于网络的协同应用，特别是基于Inter 和 Intra 网络集成的应用。

从信息处理上来看，已经从简单的状态信息组合和基于监控的处理，发展到基于内容的处理和融合，以及基于虚拟现实与多媒体技术的人机接口。

3 建筑电气系统

电气技术在智能建筑中的重要作用，智能建筑是在建筑平台上实现的，脱离了建筑这个平台，那么智能建筑也就无法实施。

建筑电气系统是现代建筑实行智能化的核心，它对整个建筑物功能的发挥、建筑布局和结构的选择、建筑艺术的体现、建筑的灵活性以及建筑安全的保证等方面，都起着十分重要的作用。

建筑电气信号系统是建筑电气系统中专门用于传输各类信号的弱电系统。

智能建筑中弱电系统的设备、缆线安全必须依靠电气技术如：电源技术、防雷与接地技术、防谐波技术、抗干扰技术、屏蔽技术、防静电技术、布线技术、等电位技术等众多的电气技术来支持方可奏效。

建筑电气信号系统主要有：消防监测系统、闭路监视系统、电脑管理系统、共用电视天线系统、广播系统和无线呼叫系统等。

4 智能化建筑的发展现状

智能建筑是八十年代中期在美国出现的，1984年在美国康涅狄格州哈特福德市建成了世界第一幢智能大厦城市广场，仅仅几十年里，美国现已有上万座智能建筑。

目前，日本新建的大型建筑，大概60%都是属于智能型建筑;在我国，从上个世纪90年代起，智能建筑如雨后春笋般涌现，上海、北京、广州、深圳已建和在建几十座高楼大厦都采用了建筑智能化系统。

人们已经认识到并开始享受到智能建筑带来的方便、安全、便捷和效益。

中国智能建筑是逐步发展起来的，据不完全统计，至2001年底，国内已建成的智能建筑约有2300幢。

目前在建的智能建筑大厦已转向大型公共建筑，如会展中心、图书馆、体育场馆、文化艺术中心、博物馆等。

据相关数据预测，21世纪以后中国的智能化建筑将达到世界的一半以上。

在我国步入信息社会的今天，现代建筑作为城市的信息单元，是信息社会最重要的基础设施之一，因此，它的高速发展是必然趋势。

5 结束语

现代建筑电气技术是伴随现代建筑智能化建筑的发展而发展的，现代建筑是科学技术和经济水平的综合体现，已成为一个国家、地区和城市现代化水平的重要标志之一。

目前从事建筑电气专业的人才无论是数量上还是知识结构上都不能满足市场的需求，而建筑电气不仅是建筑物内必需和重要的组成部分之一，而且其作用和地位日益增强和提高，那么建筑电气设计、施工、调试、运行和检修等工作将需要大批建筑电气专业人才，我国这方面技术人才非常短缺，现已引起建筑设计人员及建设者的广泛关注和重视。

参考文献

[1]陈志新,李英姿,张少军,周渡海,王亚慧.建筑电气与智能化实验教学示范中心的建设[J].实验技术与管理，2009，(1).

[2]吴成东.国内外智能大厦与智能化住宅的发展[J].城市建筑智能系统，2005.9.

建筑设计及建筑节能【2】

【摘要】本文主要对建筑设计以及建筑节能进行了相关探析，结合自身经验，并针对其提出相关问题及方法。

【关键词】建筑设计;建筑节能

1 前言

随着中国工业化进程的步伐加快，中国能耗日益增长。

然而高消耗、高污染、低效率的粗放型扩张和外延为主的经济增长模式，使得经济增长对能源需求更加明显。

经济的发展又大大促进了中国城市化的进程，居民收入的快速增加，居民消费结构性升级，房屋和汽车消费高速增长，房地产和汽车工业空前繁荣。

中国能源的短缺日益严重，能源已成为中国经济可持续发展的命脉。

因此，节能减排必将是中国可持续发展的工作重点，建筑节能又是重中之重。

中国建筑能耗占社会总能耗的比例已达到2 0 ～ 2 5 % 而在西方国家,建筑能耗一般占全国总能耗的 3 0 ～ 4 0 %。

所以,随着人民生活水平的不断提高、城镇化进程的加快以及住房体制改革的深化，我国的建筑能耗必将进一步增加。

美国的能源消费总量约占全世界能源消费总量的2 6 %,其中的建筑能耗已经接近于中国的能源消费总量。

试想如果中国的人均建筑能耗水平达到目前美国的人均水平，约 4.5倍美国人口的中国，将耗用当前全世界总能耗的4 0%的能源。

因此，从可持续发展战略和能源发展战略出发，用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效应，是当前建筑业发展面临的一个重大挑战和机遇。

因此，建筑节能是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排温室气体的重要措施,符合中国国情，也是全球发展的趋势。

建筑节能的现实状态需要建筑设计的观念和设计方法进行变革，从建筑功能和价值形成的初期保证建筑节能目标的实现。

2 建筑规划与设计的理念实现节能

在全球能源环境问题日益严峻的形势下，建筑节能全新的设计理念应运而生，如低能耗建筑、零能建筑和绿色建筑等，它们本质上都要求建筑师从整体综合设计概念出发，坚持与能源分析专家、环境专家、设备师和结构师紧密配合。

在建筑规划和设计时，根据大范围的气候条件影响，针对建筑自身所处的具体环境气候特征，重视利用自然环境( 如外界气流、雨水、湖泊和绿化、地形等)创造良好的建筑室内微气候，以尽量减少对建筑设备的依赖。

具体措施可归纳为以下几个方面：

2.1 秉承因地制宜的节能设计理念。

合理选择建筑的地址、采用合适的外部环境设计，依照环境进行建筑形体设计，因地制宜、合理利用，建立寿命周期成本观念，寻求最佳的合理方案，设计满足人们对建筑室内环境需求的绿色节能建筑。

2.2 建筑外围护结构的热工设计应适当超前。

随着新技术、新材料的出现，现行建筑节能设计标准已经显得过时，对建筑外围护结构热工性能的规定性指标，难以满足舒适性建筑的要求。

随着我国经济的发展，建筑外围护结构的热工性能必然会逐步提高，因此建筑外围护结构的热工设计适当超前是必要的。

2.3 建筑设计的职业操守。

建筑节能是长期的、持续的和发展的动态过程，又是一项系统工程，涉及建筑材料、建筑设计、建筑构造、建筑物理、建筑施工、暖通空调、物业管理、政策法规等诸多方面的因素。

而建筑节能是贯彻国家能源节约法和可持续发展战略的大事，由于建筑的使用年限较长，使用期内耗能巨大，因此建筑设计者承担了一份涉及到国家发展战略和后代人生存条件的社会责任。

2.4 重视建筑设计工作者的继续教育，提高设计者的综合素质。

由于节能新技术发展很快，涉及许多技术领域，在设计实践中，坚持节能新技术的学习，完善设计者的综合素质和节能设计水平是实现建筑节能设计目标的基础。

针对我国建筑节能技术发展的现状，重视建筑节能设计，在建筑设计中遵循节能设计理念对建筑节能的实施和发展具有重要的现实意义。

培养设计者对建筑节能软件等的运用能力，进行建筑辅助设计。

3 建筑节能设计和技术的发掘

在建筑设计中，秉承节能设计的理念，应用建筑节能设计的方法设计节能的建筑，是设计者必不可少的手段，其中建筑围护结构的节能设计是重中之重。

经粗略估算，采取周密、有效的建筑技术措施可以降低 2 /3 ～ 3 / 4的建筑能耗。

因此，在建筑规划设计、建造和使用过程中，在满足室内环境舒适、卫生、健康的条件下，对建筑围护结构等的处理，是控制建筑能耗的最重要因素。

建筑节能设计和技术一般可从以下几方面考虑：

3.1 建筑的朝向。

建筑物的朝向和间距会对建筑物内部采光、得热产生很大影响，因此建筑布局应考虑朝向与节能的因素。

一般来说，坐北朝南的建筑物能够避免太阳的东照西晒，从而降低日照影响，若同时配合以相应的遮阳隔热措施，则效果将更加显著。

因此，在设计中根据日照和太阳入射角确定建筑朝向范围后，可进一步根据季风主导方向进行调节，选取合理的朝向，以获得良好的夏季穿堂风，并利用建筑的体形变化做到尽可能多利用天然能源。

3.2 建筑的体形。

在建筑设计中，应对建筑的体形以及建筑群体组合进行合理地设计，以适应不同的地形条件和气候环境。

建筑物体形系数越小，热量交换量亦越少，也就是说建筑物的外形越简单，建筑节能的效果就更好。

若建筑的体形系数不满足规范要求，则应对围护结构进行综合判断，提高围护结构的热工设计标准。

3.4 建筑的墙体。

墙体是外围护结构的主体，就墙体节能而言，传统的用重质单一材料增加墙体厚度来达到保温的作法已不能适应节能和环保的要求，而复合墙体越来越成为墙体的主流。

复合墙体一般用块体材料或钢筋混凝土作为承重结构，与保温隔热材料复合或在框架结构中用薄壁材料加以保温、隔热材料作为墙体。

目前建筑用保温、隔热材料主要有岩棉、矿渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、加气混凝土及胶粉聚苯颗粒浆料等。

这些材料的生产、制作都需要采用特殊的工艺、特殊的设备，而不是传统技术所能及的。

值得一提的是胶粉聚苯颗粒浆料，它是将胶粉料和聚苯颗粒轻骨料加水搅拌成浆料，抹于墙体外表面，形成无空腔保温层。

聚苯颗粒骨料是采用回收的废聚苯板经粉碎制成，而胶粉料掺有大量的粉煤灰，这是一种废物利用、节能环保的材料。

墙体的复合技术有内附保温层、外附保温层和夹心保温层三种。

随着建筑节能技术的不断完善和发展，外墙外保温技术逐渐成为建筑墙体保温的主流。

3.5 建筑的门窗门窗具有采光、通风和围护的作用，还在建筑艺术处理上起着很重要的作用。

然而门窗又是最容易造成能量损失的部位。

目前，对门窗的节能处理主要是改善材料的保温隔热性能和提高门窗的密闭性能。

选择节能型门窗也是建筑节能设计的关键。

所选择的节能型门窗在抗风压性、气密性、水密性、保温性上必须有严格保证。

从门窗材料来看，近些年出现了铝合金断热型材、铝木复合型材、钢塑整体挤出型材、塑木复合型材以及 UP V C塑料型材等一些技术含量较高的节能产品。

为了解决大面积玻璃造成能量损失过大的问题，出现了中空玻璃，镀膜玻璃、高强度 L 0 w ― E防火玻璃，采用磁控真空溅射方法镀制含金属银层的玻璃以及最特别的智能玻璃，这些新材料都有很好的节能效果，可根据不同的需求运用到不同的建筑中。

4 结束语

建筑设计行业相关规则需要变革以适应新的挑战和机遇。

相信中国未来的建筑节能技术必将迅速发展，带动建筑相关领域发展到一个新的水平，最终使得建筑实现低能耗、零能耗。

建筑电气与智能化建筑发展